Vakuumverdampfer in der Druckgussindustrie

Einleitung
Unter den Industrieabfällen in der
Druckgußindustrie verursachen
Ölemulsionen, die als Kühlflüssigkeiten
eingesetzt werden, sowie die
Trennmittel für den Druckgießprozeß
erhebliche Kosten in der Entsorgung.
Das betrifft sowohl die Lagerkosten
vor dem Transport zum
Entsorger als auch die Entsorgung
selbst. Die neuesten EU-Umweltrichtlinien
empfehlen Recycling für
diese Art Industrieabfall. Die Aufkonzentrierung
dieser Lösungen
mit dem Vakuumverdampfer stellt
eine ideale Recyclingmethode dar.
Mit diesem Verfahren lassen sich Öl
Bild 1. Prozeßbeschreibung
DRUCKGUSS-PRAXIS 3/2002
Firmeninformation – Entsorgung
Aufkonzentrierung und
Trennung von Alt-Emulsionen
mit dem Vakuumverdampfer
in der Druckgußindustrie
und Wasser trennen, und das Wasser
kann wieder in den Produktionsprozeß
zurückgeführt werden,
d. h., der Kreislauf schließt sich wieder.
Anwendungsbereiche in der
Druckgußindustrie
– Aufkonzentrierung von Emulsionen/Trennmitteln
bei der Herstellung
von Druckgußteilen aus
Aluminium, Zink und Magnesium
– Aufkonzentrierung von Gleitschleifabwässern,Polierabwässern
oder Spülwasser sowie Entfettungsbädern
bei der Nachbehandlung
der Teile
Abfallcharakteristik
Die Abwässer, die bei der Herstellung
von Druckgußteilen anfallen,
sind alkalisch und mit Schwermetallionen
verunreinigt.
Die Hauptverunreinigungen sind:
• Tenside
• Öle
• Fette
• Ammoniakverbindungen
• Schwermetalle, z. B. Eisen, Blei,
Zink, Kupfer und Bor
• Leichtmetalle wie Aluminium
und Magnesium
Die Lösungen zeichnen sich
durch einen hohen CSB-Wert
(>10 000 mg/l) und hohe Leitfähigkeit
aus (>1000 µS/cm). Hier ist Vakuumverdampfung
im Gegensatz zu
den traditionellen Behandlungsverfahren,
wie Säurespaltung und Neutralisierung/Fällung,
das besser geeignete
Verfahren, weil es ein vollkommen
automatischer Prozeß ist
und das Destillat wieder eingesetzt
werden kann.
Die chemischen Daten einer typischen
Altemulsion aus der Aluminium-Druckgußindustrie
sind in der
Tafel aufgeführt.
Prozeßbeschreibung
Die verbrauchten Emulsionen und
Trennmittel aus der Druckgußherstellung
sowie Ölverunreinigte Entfettungsspülwässer
werden in einen
Abwassersammeltank gepumpt.
Dort können sich Feststoffe und Ab-
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P. Fischer
Patrick Fischer, Sales Manager USF RECON Verfahrenstechnik
GmbH, Waldenbuch

fallprodukte absetzen; nicht emulgiertes
Öl, Fett und andere aufschwimmende
Verunreinigungen
werden mit einem Ölskimmer abgetrennt.
Nach anschließender Vorfiltration
wird dieses Abwasser mit
einem Unterdruck von ca. 5 bis
6 kPa in den Vakuumverdampfer
angesaugt.
Freongas in einem Kühlkreislauf
wird mit einer Wärmepumpe expandiert
und komprimiert; dadurch
wird die notwendige Energie zur
Destillation und zur Kühlung des
Kondensats erzeugt. Bei einem Vakuum
von ca. 5,3 kPa Unterdruck
kocht die Lösung bei etwa 35 ºC.
Dieser Unterdruck wird mit einer
Saugstrahlpumpe erzeugt.
Die vom Kompressor gelieferte
Wärmeenergie wird in einem Wärmeaustauscher
zum Vorwärmen
der zu behandeln-
den Flüssigkeit verwendet.
Das Abwasser
wird durch den
Unterdruck automatisch
in die Verdampfungskammer
nachgefüllt; dieser
Vorgang wird mit
einem pneumatisch
gesteuerten Ventil
geregelt, abhängig vom Pegelstand.
Um eventuell störende Schaumbildung
zu vermeiden, kann ein Antischaummittel
während des Destillationsprozesses
zudosiert werden.
Das Destillat wird bei 20 ºC in der
Anlage zwischengespeichert; die
dazu notwendige Kühlung wird dem
Kühlkreislauf der Wärmepumpe
entnommen. Nach Erreichen einer
Sollkonzentration wird das Konzentrat
über ein pneumatisch gesteuertes
Ventil ausgetragen. Der gesamte
Ablauf ist SPS-gesteuert und arbeitet
vollkommen automatisch und
kontinuierlich.
Die Endprodukte nach der Trennung
sind ein wäßriges Vakuumdestillat
(ca. 90 % des Volumens) und
ein Ölschlammrestkonzentrat, das
zur Altölentsorgung gegeben wird.
Verfahrenstechnisch bietet die
Vakuumverdampfung bei Temperaturen
unter 40 ºC gegenüber anderen
Verdampfungsverfahren (z. B.
Brüdenverdichter) mit hohen Temperaturen
erhebliche Vorteile:
• Verunreinigungen des Destillats
durch flüchtige Stoffe und ihre
Zersetzungsprodukte, die bei
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Nach Vorfiltration
wird das Abwasser
mit einem Unterdruck
von ca.
5 kPa in den
Vakuumverdampfer
angesaugt
«
Tafel. Altemulsion aus der Druckgußindustrie
Parameter Abwasser/ Destillatqualität nach
Emulsion dem Vakuumverdampfer
pH 6,9 9,1
Feststoffe bei 105°C % 1,005 –
Leitfähigkeit µS/cm 1008 97
CSB mg/l 21250 862
Chloride mg/l 10

Bild 3. Vakuumverdampfer Typ E mit einer Destillatleistung von 1400 l/24h
elektrisch betriebene Wärmepumpe,
und es entstehen keine Abgasemissionen.
Destillat-Wiederverwendung
Weil das Destillat eigentlich nur gereinigtes
und entsalztes Wasser ist,
sollte versucht werden, dieses weitgehend
in den Produktionsprozeß
zurückzuführen. Dadurch vermeidet
man das Einleiten in die Kanalisation
und die damit verbundenen
Kosten für die behördliche Geneh-
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migung. Jedoch können
im Destillat, abhängig
vom Ausgangsmaterial,
noch einige
organische Substanzen
verbleiben. Sie können
zum Wachstum von
Mikroorganismen beitragen,
z. B. zu Bakterien-
und Pilzbildung.
Durch rasche Rückführung
sowie Dosie-
»
rung eines Bakterizids läßt sich das
jedoch einfach vermeiden.
Das Destillat
läßt sich beim
Ansetzen neuer
Kühl- bzw.
Schmiermittelemulsionen
wieder
verwenden
«
Unter den Wiederverwendungsmöglichkeiten
gibt es z. B. die Nachfüllung
von Verdunstungsverlusten
in beheizten Prozeßlösungen oder
als Waschwasser zur Abluftreinigung.
Außerdem läßt sich das Destillat
ebenfalls wieder beim Ansetzen
neuer Kühl- bzw. Schmiermittelemulsionen
verwenden.
Für die letztere Verwendungsmöglichkeit
muß die Destillatqualität
den allgemeinen für Verdünnungslösungen
zutreffenden Anforderungen
entsprechen. Das gilt u. a. für:
• pH-Wert
• Salzgehalt
• Härte
• Temperatur
• mikrobiologische Belastung
Zusammengefaßt noch einmal
die Vorteile des Vakuumverdampfers:
• gute Destillatqualität
• hohe Energieausbeute
• hohe Konzentrationsfähigkeit
• hohe Prozeßverfügbarkeit bei niedriger
Verkrustung
• hervorragende Korrosionsbeständigkeit
aufgrund der verwendeten
Konstruktionsmaterialien und der
niedrigen Prozeßtemperatur bei
der Destillation
• rasche Amortisationszeit
• einfache Installation und Bedienung
• kontinuierlicher und vollkommen
automatischer Prozeß ohne Bedienpersonal
• einfache Einbindung in bestehende
Prozesse, da nur Strom und
Druckluft zum Betrieb benötigt
werden.
www.recon-verfahrenstechnik.de
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