Recyclingsinstallatie afvalwater aluminium-anodiseerprocessen

b

...

"",,'

.

,

'"

Laboratorium voor Chemische Technologie

---.---_-.:...

Verslag behorende bij het fabrieksvoorontwerp

van

TOM W. den HOED en COCK A. HEIL

onderwerp: .. a11JJllini:wn-::armdi.B.earpro.c:aasen ... . • ' !

..

~. '. ,,{~.

r

> . i 44 " opdrachtdatum : verslagdatum : ... !.

0:

_ _ ~c ~. _ _ _ _ .l----,..:.. ... _-""""--'-" --

..

-

_... ~--~ _.. ".

- . -

~

1

,

{

o

_.-._.

_

... ---~_ ..

_--

~~ ... ...--...

-._----_

..

__

..

--

...

--

. .;._.-.. _,.~

·'"'"' ... ·"ll ...

-;>,40' _ ~r;2':r:U'I..,~ _--r.:""r..

..

'1

0

:'f); .... *'~ l :~ i.

0

)

.'

o

o

o

I

.

\

o

.',

0

..

~ ,t'; -..;. 1. . . :t J ' 0 ~

c

(

c

( ( (

r

o

o

o

[)

l

(

stichting anodiseren

De hooggeleerde heer

Prof.Dr.Ir. F.J.Kievits, Technische Hogeschool Delft, Tussenafdeling der Metaalkunde, Sectie niet-ijzer metalen, Rotterdamseweg 137,

DELFT.

Bilthoven, 1 maart 1976.

soestdijkseweg ,246;: • postbus 120 • bilthove:'l

tel. (o..~) 787111 • telex 47232 cot ".1

postrekening 1 81 7300

bank A.B.N . • bilthoven· rek. 55.24.19.958

( _{Onze re f : CJG!MO/217 •}

(

~

\:J

. \} qJl.: r.J

Hoogge lee rde hee r ,

Bij een telefoongesprek tussen de heer Drs H.Nordlohne van het Nederlands

Aluminium Instituut en de heer Or K. G. Verhoeven van de Barnmens Groep, is ons

gebleken, dat u voorzitter bent van een werkgroep die nagaat of het ~ogelijk is aluminium afkomstig van afvalprodukten opnieuw te gebruiken.

Omdat wij als r.lilieucommissie namens de Stichting Anodiseren een inventarisa-:::ie

hebben gemaakt, zijn wij tot de conclusie gekomen dat, door het afvoeren van

( _{afgewerkte beitsbaden en electrolieten op basis van zwavelzuur ,grote}

hoeveel-heden alU!llinium verloren ga·an.

Omdat wij deze ook gaarne hergebruikt zien zouden wij u willen verzOêken di~

aluminium eveneens in uw onderzoek te willen betrekken.

(

( _{Hoewel misschien ten overvloede geven wij u hieronder in het kort het}

anodiseer-proces weer.

o

o

o

Aluminium voorwerpen worden ontvet in een zwak alkalische oplossing, vervolgens

gespoeld en gebei~st _{in een oplossing van natriumhydroxide.}

Aan deze oplossing wo!'den soms complexerende middelen toegevoegd. Hierna worden de.

voorwerpen opnieuw gespoeld en _{gedompeld in een verdunde salpeterzuuroplossing.}

Nadat de produkten weer zijn gespoeld, worden zij electrochernisch behandeld _in een zwavelzuuroplossing.

Tijdens deze behandeling wordt een gelijkstroom door het bad gevoerd, waarbij de

voorwerpen als anoden optreden. Bij dit proces wordt de buitenste laag van het aluminium geoxideerd en gedeeltelijk opgelost.

Na deze behandeling worden de voorwerpen gespoeld en geseald i.n kokend water.

Tijdêns het 'seal'-proces worden de bij de oxidatie ontstane poriën afgesloten door de gedeel ~elijke _{om ze tting van het oxide in een hydroxide of eenoxihydroxide •}

•

Door wijzigingen in de electrolytische behandeling of door het dompelen van de

produkten in kleurbaden voor de' seal '-behandeling is het mogelijk de laag van een kleur te voorzien •

. ' " .~ ~-" ::. ... ~' ... .' -:-, L'

'1.

L' I ~' ((.:... "-. I -l~) . . ; '. • f -2-- -2-- -2-- -2-- -2-- -2-- -2--- - - .

ilB- i _{. . .} ( ·f " : .( (

c

o

o

Hoewel ook andere baden bij afvoer problemen kunnen geven, willen wij in eerste instantie uw aandacht vragen voor de bei tsbaden (opl.ossing van natriumhydroxide) en de anodiseerbaden (oplossing van zwavelzuur), daar deze baden het snelst aan verversing toe zijn.

Een voorzichtige schatting leert ons dat in Nederland jaarlijks ca. 4300 m3

anodiseerbad en. 6300 m3 beitsbad wordt ververst, die respectievelijk 15 tot

20 gil en 40 tot 100 gil aluminium bevatten. In zijn totaliteit verdwijnt

hiermede jaarlijks ca. 400 ton aluminium.

Wij 2;ouden daarom gaarne bovenstaande onder uw aandacht willen brengen, waarbij wij natuurlijk bereid zijn een en ander verder toe te lichten.

( ( :(

c

( (

o

o

o

soestdljkseweg 246 z • postbus 120 • bilthoven Technische Hogeschool,

Gebouw voor Scheikunde, Jü.lianaluon 136,

DELFJ'.

t.a.v. de weledelgestrenge heer Ir. A. G. Montfoort.

Bilthoven, 10 januari 1977. Onze ref.:CJG/MO/307

Mijne heren,

tel. (030) 787111 • telex 47232 cot nl

postrekllOlng 1817300

. bank A.B.N. - bilthoven - r13k. 55.24.19.358

Ingeyolge het telefonisch verzoek van uw heer De Hoed op 10 januari 1977 geven W1J u onderstaand de gegevens die voor uw onderzoek nog

noodzake-lijk zijn.

Met betrekking tot de vraag wat de kleinste en grootste jaarhoeveelheid afge\olerkte baden van de 16 anodiseerbedrijven is kunnen wij u onderstaan-de hoeveelheonderstaan-den opgeven. minimale hoeveelheid maximale hoeveelheid gemiddelde hoeveelheid (zure) anodiseerbad 50 m3 1250 m3 300 m3 alkalisch (beitsbad) - 24 m3 1500 m3 400 m3 Voor wat betreft de ligging van de bedrijven het volgende:

1 bedrijf ln provincie Groningen ~ 't

~O~ "20-.1

3 bedrijven ln provincie Gelderland _{Sc~",,\,,--wlç • N~ __ ~ \4c-!v ... ~1..1t}

4

bedrijven ln provincie Noord-Brabant c.llL.-l.~ ... ,.} '0 I ' tl ~ '"

2 bedrijven ln provlncle Zuid-Holland - • y ... """- I C~..,.1'-~

O-.s.N'-\J,'~'-< ,t?oJ.k.d",_~ - ,

. 5 bedrijven ln provincie Limburg 'Q.o<.; .... "'"

J'

'0-..-.--.1 I { \.k.u,.~

l-.'.u.J

Wu,;;J 1 bedrijf ln provincie Utrecht. lo(.,o.. ... /~ VL ... \..l \)

Wij hopen u hiermede van dienst te zijn geweest. Hoogachtend, STICHTING ft~ODISEREN Mili arde • '.

--

-c

6.

2. Samenvatting.

l Het opperv1akverede1ings-proces van aluminium houdt een

elektroly-tische behandeling in, anodiseren genaamd.

c

( (

c

c

o

o

o

.

Er wordt hierbij nogal wat afvalwater geproduceerd, afkomstig van diverse beits-,spoe1- en anodiseerbaden.

Door het afvoeren van de afgewerkte baden gaan grote hoeveelheden aluminium verloren.

Op grond van o.a. ekonomische, milieu-technische en proces-technische redenen is een gescheiden proces ontwikkeld om het aluminium te

herwinnen.

Hierbij hebben de recyc1e-moge1ijkheden van de alkalische

beits-baden en zwavelzure anodiseerbeits-baden een zeer belangrijke rol gespeeld. Het aluminium in de alkalische beitsbaden wordt via een

verdunnings-proces tot uitkrista11isatie gebracht.

Na verwijdering van het aluminium (als AL(OH)3) wordt het alkalische bad ingedampt en gerecycled.

Oe zwavelzure anodiseerbaden worden ingedampt.

Het aluminium kristalliseert dan uit (alS AL2(S04)3) en de overge-bleven zwavelzure oplossing wordt gerecycled.

c

7. Inhoudsopgave. <- 1. Opdracht. (brief) 2. Samenvatting. ~. 6. "-3. Inhoudsopgave. 7. C _4. Inleiding. 8.

5. 8eschrijving van het anodiseer-proces. 9.

6. Oe conventionele behandeling van het afvalwater. 11.

( _{7. Motivatie van het ontwikkelde proces. 13 • .}

8. Theorie. 16.

9. 8eschrijving van het ontwikkelde proces. 19.

( 10. Conclusie. 44. 11. Litteratuur. 45. 12. 8ijlagen. 52. C (

o

o

o

4. (

c

( ('

c

c

o

0 ,

o

8. Inleiding.

Met het toenemend gebruik van aluminium als bouwmateriaal heeft zich een effektieve oppervlakveredelende techniek ontwikkeld, die vooral bescherming tegen korrosie nastreeft.

Tijdens het oppervlakveredelingsproces wordt het aluminium of de aluminiumlegering gecoat met een (kunstmatige) oxidefilm van twee tot twintig mikron dikte.

Dit proces van oppervlakteveredeling van aluminium houdt een e1ek-tro1ytische behandeling in, anodisering genaamd.

Het levert duurzamer aluminium met een gladder oppervlak.

Er wordt nogal wat afvalwater geproduceerd, afkomstig van de diverse beits-,spoe1- en anodiseerbaden van zo'n anodiseerfabriek.

Het grootste probleem dat optreedt bij de behandeling van afva1-water van een anodiseerproces is het ontstaan van een grote hoevee1-heid a1uminiumhydroxide-s1urrie.

Vanwege het hoge restvochtgehalte is de verwerking (indikking) van de slurrie vaak moeilijk en kostbaar.

Een ander probleem is het verlies van grote hoeveelheden natrium-hydroxide en zwavelzuur met de afvoer van uitgewerkte loog- en zuur-baden.

Een eerste ekonomische verbetering zal liggen in het recyclen van deze baden.

L! l" "

-Hiermee is in het kort de achtergrond van ~ 9~drQGh~ van voorge-noemde stichting Anodiseren weergegeven.

l ( ( ( ( ('

c

c

o

o

o

5. Beschrijving van het anodiseerproces.

Het anodiseerproces geeft een beschermende oxide-film op het opper-vlek van het aluminium.

Zo is het aluminium bestand tegen natuurlijke corrosie.

Allereerst wordt het aluminium in rekken geplaatst teneinde goed kontakt tussen oplossing en anode te verkrijgen.

Vervolgens wordt het aluminium ontvet met behulp van een zwak alka-lische oplossing zoals fosfaat, (pH ?5-8.5) waarbij vet wordt ver-wijderd.

Na het spoelen wordt het aluminium in een beitsbad gedompeld om het

oxide te verwijderen en de oneffenheden weg te werken.

Oe alkalische oplossing (30-100 g;' ; :) met

maxima~l to1'

~

(

l

~;t~j

..

~:n-ionencOfiCeRtr-at4e, zorgt voor een uniforme ruwheid van het oppervlak. Nu wordt er weer gespoeld, waarna de vuile vlakken,ontstaan bij het

beitsen, worden verwijderd in een nitraatoplossing (30-40 g./l.)

Na

wederom een spoelbad wordt het aluminium in een anodiseerbad

gedompeld om een oxide-film cp het oppervlak van de aluminiumpro-dukten te verkrijgen.

Oe elektrochemische behandeling geschiedt in een zwavelzure oplossing (150-1?9 g./l.).

Bij deze behandeling lost een, zij het zeer klein, gedeelte van het aluminium op.

Oe baden worden gebruikt tot een maximale aluminiumconcentratie van

20 ~.

2 Oe stroomsterkte ligt meestal tussen 1 en 1.5 amp./dm •

Na het spoelen wordt er "geseald" bij een pH 5.5-8.5 teneinde de porien te sluiten, hetgeen het oppervlak gladder en slijtvaster maakt.

L

10. Proces-schema.

(

proces omstandigheden

1) ontvetten zwakke alk. opl. (pH ?5-8.5)

( temp. 50-?00C, tijd 3-6-min.

2) spoelen

3) beitsen alk. opl. (30-100 g./l.) alkalische

( max. 1~ Al.-conc. afvalwater

4) spoelen temP. 50-80 C.,tijd 4-10 min.

°

5) vuilverwij- nitraatopl. (30-40 g./l.)

( dering tijd 1Q-60 sec.

s) spoelen

?) anodiseren zwavslzuuropl. (150-1?0 g./l.) zure

C max. 2~ Al.-conc. afvalwater

8) spoelen

~

1-1.5 amp./dm ,temp. 15-202 oC.

9) sealen pH 5.5-8.5, temp. 100-120oC. C

o

o

o

_ _ _ _ _

__

J

c

6. (

c

( ( (' ( (

o

o

o

" .. 11.

De conventionele behandeling van afvalwater.

De laatste jaren wordt gewoonlijk een neutralisatie-coagulatie-flo-tatieproces gebruikt bij de behandeling van afvalwater van anodi-seerbedrijven.

Het effluent van het proces is over het algemeen niet zodanig ver-vuild om lozing in het milieu onverantwoord te doen zijn.(dit is geoorloofd bij een vaste-stofconcentratie kleiner dan 25 g./l. en

een pH tussen 5.8-8.S)

Na neutralisatie komt het aluminium alleen voor als

aluminiumhydrox-idee

Het onoplosbare aluminiumhydroxide wordt verwijderd via een flotatie-proces.

De slurrie kan dan nog geconcentreerd (lees ontwaterd) worden. Het aluminiumhydroxide dat ontstaat zoals hiervoor omschreven, is over het algemeen erg gelatineus.

Dit heeft tot gevolg dat zelfs na mechanische ontwatering het

rest-vochtgehalte weinig kleiner is dan 8~; dit als gevolg van de

in-sluiting van water in het aluminiumhydroxidecomplex.

Dm toch een slurrie te krijgen die makkelijk ontwaterd, is kristalli-satie van het aluminiumhydroxide allerbelangrijkst.

Op grotere schaal zijn er drie manieren operationeel om kristallijn aluminiumhydroxide te verkrijgen:

1. De eerste is een omvorming van het aluminiumhydroxide van de gela-tin eu ze naar de kristallijne vorm via een verouderingsproces of

via langdurige verwarming boven een bepaalde temperatuur.(litt.19, 20, 51) 2. De tweede methode laat het aluminium-ion in de oplossing

c

( ( ( (

c

( ( '

o

o

o

o

12.

Dit kan gebeuren daar injectie van koolzuurgas in de natriuma1u-minaatoplossing, teneinde neutralisatie te bewerkstelligen. Dit uitkristalliseren vanuit hoge pH kan aak verkregen warden

door langzame toevoeging van de zwavelzure baden.

In andere woorden, belangrijk zijn de neutralisatiecondities zoals pH-verloop, reaktietijd en deze bepalen de

krista1iisatie-graa~ en de uiteindelijke graad van ontwatering van de slurrie.

, (litt. 22, 23, 24, 25, 32, 33, 35, en 48)

3. De derde methode maakt gebruik van de chemische technologie, die

gebruikt wordt bij het ontsluiten van bauxiet. Oplossingen met een molaire verhouding van Na

20:AL203 tussen

1.5-1.? hebben een hoeveelheid Na

20 van 200-350 g./l ••

Om het opgelaste Al

203 te winnen wordt het laag verdund tot

130-150 g.

/1.

Na 20.

Bij een temperatuur boven 5oPC. kristalliseert het a1uminiumhy-draxide dan uit tot een malverhouding Na

20:AL203 van ongeveer 4

( ( ( { (

c

(

c

o

o

o

13 Motivatie van het ontwikkelde proces.

De milieu-commisie van de Stichting Anodiseren is tot de conclusie gekomen, dat door het afvoeren van afgewerkte beitsbaden en

elek-trolyten op basis van zwavelzuur, grote hoeveelheden aluminium ver-loren gaan.

Omdat zij deze gaarne hergebruikt zien, is ons gevraagd hiernaar een onderzoek in te stellen.

Uit een litteratuurstudie is gebleken dat het aluminium uit alka-lische beitsbaden en zwavelzure anodiseerbaden op de drie volgende

-manieren (her)gebruikt kan worden.

Ten eerste bestaat er een mogelijkheid om de onbewerkte baden op de markt te brengen.

Het aluminium kan dan gebruikt worden als een coagulatiemiddel bij afvalwaterbewerkingen. ( 1 t/m 17).

Daarnaast bestaan er mogelijkheden om het aluminium uit de loog en

zuurbaden te verNijderen en opnieuwcte gebruiken. ( litt. 18 t/m 35) •

. ,/ .... -~

Hierbij is de mogelijkheid bekeken het aluminium zodanig terug te i ~~\

winnen dat de loog en zuurbaden ook hergebruikt kunnen worden. (litt.30 t/m 34). I

Na een uitvoerige literatuurstudie is afgezien van de eerste moge-lijkheid.

Naast het verlies van de loog en zuurbaden zullen er problemen ont-staan bij het opslaan en het eventuele transport van de afgewerkte baden.

Er worden ook problemen voorzien bij het ontwikkelen van een markt voor aluminium-oplossingen als coagulatiemiddel.

.

l~J1- (W~

De mogelijkheden om het aluminium uit de baden te verwijderen stuiten bijna allemaal op het probleem, dat de loog en zuurbaden daarbij verloren gaan. (zie litt. 18 t/m 31).

L ( ( ( (

c

(

c

o

o

o

14. Het idee om aluminium terug te winnen via een ionen-wisselaar

of via omgekeerde osmose stuit op ekonomische en praktische be-zwaren. (zie litt. 28 en 29).

;~~ Uit het grote aantal patenten op dit gebied laat zich al afzien

dat de beste mogelijkheden geboden worden door een zodanige ver-wijdering van het aluminium, dat daarna de loog en zuurbaden ge-recycled kunnen worden.

Het eerste ekonomisch voordeel is hiermee al genoemd.

Daarnaast geniet deze methode uit milieu-technisch oogpunt duidelijk de voorkeur.

, Het opslaan en het eventueel vervoer van de "afvalproduktenlt

zoals AL(OH)3 en AL

2(S04)3 zal minder problemen opleveren, dan de

afval-produkten die bij de andere mogelijkheden ontstaan.

Een drietal-Japan se-patenten onderscheiden zich op dit gebied.

Ze geven een beschrijving van ~~~ methode van aluminiumwinning en

recycling van de loog en zuurbaden, die in de praktijk met succes toegepast wordt.

Oe eerste methode bestaat uit het indampen van de zwavelzure

alumi--'~',-

-

"

.

nium-oplossingen: hierbij kristalliseert AL

2(S04)3 uit. Jt. "'.1 '

Een temperatuursverlaging kan het uitkristalliseren bevorderen.

Het filtraat wordt teruggevoerd naar het anodisatie-systeem. (litt.30).

----=",

,_.

."

.

\

.,

~ -vi t.... -~ k,

L 'Y.l (~tl'v:"" "'-"",)' ''-v~.'" ... '. '7" .

De tweede methode beschrijft een entings-procedure teneinde het

alu-miniumhydroxide tot kristallisatie te brengen. '"

Het gevormde aluminiumhydroxide wordt afgefiltr~erd en het loogbad

kan gerecycled worden. (litt. 32).

\

'.

15. De derde methode geert een beschrijving van een proces waarbij in een alkalisch beitsbad juist een verdunning het aluminiumhydroxide

,,-~

(

doet uitkristalliseren. (litt. 34 )

Deze drie patenten zijn de basis geweest van het door ons ontwikkeld

( _{proces, waarbij de alkalische beitsbaden en zwavelzure}

anodiseer-baden gescheiden worden behandeld.

(

,

(

c

o

o

o

L B.

c

( ( (

o

o

n

16. Theorie.

Onderstaande gegevens zijn ontleend aan theoretische beschouwingen

van het Bauxiet-proces als toegepast in het ontsluitingsproces.(litt.

45).

Dezelfde theoretische beschouwingen zijn van toepassing op de door ons gekozen behandeling van het alkalische aTvalwater van anodiseer-processen.

;0

AI(OH)a Al OOH I _{. .5 gew.o}

f

Na 20 IS gew. 12.. s; Al 20a 10 ·5 10 $ 5 y., ~ 40 snijpunt naar .00 ~ .. rnf'

·e

oplossing polythermen

Hierboven is de 60o

e.

isotherm van Fricke en Jucaitis weergegeven.

(litt.46 )

Uit het verloop van de isothermen is te zien dat de coexistentie-curven een oplosbaarheidsgebied met twee vaste Tasen weergeven. De naar de H

20 hoek lopende tak begrenst het gebied van AL(OH)a.

De andere begrenst het gebied van een ternaire verbinding, Na 20. AL 20

a•

2. 5-3-1₂

°.

Oe oplosbaarheid van AL (OH)3 stijgt met de Na

20-concentratie.

Voorbij het maximum neemt het AL

, I t /~, t.. J I / I I.:. ( ( 1

L\~(

~{.J

I' I ' t"

c

o

o

o

L ( ( ( ( ( (

o

o

o

17. Oe oplosbaarheid van technische natriumaluminaat-loogoplossingen

laat zich aan de hand van het toestandsdiagram verklaren, voorzover men de verhouding van de rnolgewichten Na

20:AL203 in de gaten houdt.

Het ontsluitingsproces levert in de regel esn loog met een mol.-~.~ ...

vt'-.. verhouding tussen 1.5-1.7 voor een Na

20-concentratie van 200-350 g./l.

Door toevoeging van verdund natriumaluminaatoplossing wordt de mol.-verhouding tot ongeveer 1.8 verhoogd, de concentratie tot 100-160 g./l. verminderd.

' )

: vL I..,.,t,,-r)

'\1. ~....+-t.-_ _ • e"'-... . ,. J

Oe temperatuur blijft tot de ontsluiting van het onopgeloste sediment

o

uit het proces op ongeveer 95-105 C ••

In de isothermdoorsnede van het oplosbaarheidsdiagram liggen de oplossingen met de aangegeven samenstelling nog links van de

coexi-stentielijn van oplossing~ (OHh •

Bij 50oC. bevindt zich een loog met ongeveer 10-12 gew. ~ AL

203 en

10-14 gew. ~ Na

20 al lang in het toestandsgebied waar vast AL(OH)3

voorkomt.

Desondanks scheidt het aluminiumhydroxide zich pas af als er een grote hoeveelheid entkristallen toegevoegd worden.

Voor dit brede overgangsgebied heeft men nog geen verklaring gevonden, ondanks het feit dat de kinetiek van AL(OH)3-kristallisatie net als de oplosbare modificatie van aluminaten verregaand onderzocht zijn.

(litt. 36 en 47). 6 5 clear solut io L~ ____ -r-+~~--- .log (Al)tot. 3 (MI 2 clear solullon _ p H

)

)

)

Het gedrag van de natriumaluminaatoplossingen is in tweeerlei op-zicht opmerkelijk.

Allereerst, dat zij verdund moet worden waarmee de afscheiding van het hydroxide ingeluid wordt.

Ten tweede, dat er eerst na intensieve enting noemenswaardige hoe-veelheden aluminiumhydroxide uitkristalliseren.

Dit ofschoon de oplossingen met een begin-mol.verhouding kleiner

dan twee bij 50oC. toch sterk oververzadigd zijn.

De grens van oplosbaarheid ligt bij deze temperatuur boven een mol-verhouding van vier.

(

19. Beschrijving van het ontwikkelde proces.

( Principe van de verwijdering van het aluminium,

1) Uit de basische beitsbaden.

Het aluminiumhydroxide wordt tot kristallisatie gebracht door een

( v~jrvoudige verdunning van de oplossing.

Daar de entingsprocedure hierbij essentieel is, is er gekozen voor een tiltable-plate-separator (T.P.S.) waar de kristallisatie kan

( plaatsvinden.

Het uitgekristalliseerde aluminiumhydroxide wordt argescheiden en opges19gen •

( Het (verdunde) loogbad wordt dan ingedampt en is daarna geschikt

voor recycling.

2) Uit de zwavelzure anodiseerbaden.

( _{Het aluminiumsulraat wordt tot kristallisatie gebracht via}

over-verzadiging van de aangevoerde oplossing.

Dit geschiedt in een vacuumstoom- en een vacuumkoelinstallatie,

c

o 0

resp. bij 45 C, ?O torr en 25 C, 9 torr.

De oververzadigde oplossing passeert vervolgens een bezinkbak_

(r.p.s.).

(

Het uitgekristalliseerde aluminiumsulraat wordt na arscheiding nog gecentrifugeerd en vervolgens opgeslagen.

De overgebleven zwavelzure oplossing kan worden gerecycled.

o

o

c

( ( ( ( ( (

c

c'

o

o

( Loogfabriek. Opslag aanvoer:

Het verbruik aan beitsbaden is door de Stichting Anodiseren geschat

3

op 6300 m per jaar.

Oeze baden bevatten 40 tot 100 gr./l. aluminium.

Van

negen van de zestien bedrijven is bekend, dat er zijn :

een daglozer vier weeklozers vier twee-weekslozers 3 3.5 m 3 6; 10; 6; 25 m 3 5.5, 9; 10; 9 m

Per twee weken wordt er dan door negen bedrijven 84 m3 beitsbad

ge-leverde

20.

Geschat is nu dat zestien bedrijven circa 150 m3 basis beitsbad ..

~

" " ' , ' ""'''",, ...

r.é,,~:-~l.1 .~( ... ~<-.

... 1., • :v-<-.. "y~

leveren.

3

Een 200 m r.v.s.-opslagtank met coating voldoet hier aan de eisen.

3

Met een verwerkingscapaciteit van 25 m per dag is er een van acht tot tien dagen,

Oe kosten van de opslagtank bedragen fl.120,000,- (litt. 39)

Gesteld is dus dat de aanvoer bedraagt:

In

1040 kg./uur (9 mol ~ NaOH)

o

c.

( ( ( 21. Mengbak. r'") • ~-() ~.(..., J , \., <'" I ' (

In

1040 kg./uur loog (9 Mol ~. NaOH) ~lI'fo'V"'\.;v""'" ~ 1 (

.. "'\,v "' .... "'(,

0/)

.V-Om het aanwezige (272.9 kg./uur) aluminiumhydroxide tot

uitkristal-lisatie te brengen, moet er 5 maal verdund worden.

Tevens dient de temperatuur verhoogd te worden tot 600C •• f1v,./

.-é~--

b,.

Deze verdunning en temperatuursverhoging wordt bereikt door 5210

kg./uur proceswater van 66.60C. toe te voegen.

Oe grootte van de mengbak hoeft de 1200 liter niet te overschrijden,

indien een verblijf tijd van 10 minuten wordt aangehouden.

f~ _ _ •• _ ·

-)

( >\-t-' Oe kosten van de mengbak worden geschat op fl. 34,000,- (litt. 39) .

( (

c

o

o

o

(

Uit 6250 kg./uur loog (2 Mol ~ NaOH)

(bevat 272.9 kg./uur aluminiumhydroxideQ

o

c.

(

c

c

( (

c

c

o

o

o

22. Tiltable-plate-separator.(T.P.sl

In

_ 6250 kg./uur loog (2 Mol ~ NaOH)

De oplossing bevat 272.9 kg. aluminiumhydroxide.

Aangenomen wordt dat bij de heersende temperatuur (600C.)'·en de

be-reikte verdunningsgraad al het aluminium als aluminiumhydroxide uit-

..,.----

" /

gekristalliseerd kan worden. '. '- i',:' -'", ,'...d ... n:" ~l .... ". \tl..v~'rW.~ ,-d..~, .

~~

"

"'~

ft

,4 I

Het aluminiumhydroxide bevat in deze omstandigheden zo'n 20 ~

aan-hangend water.(litt. 40. en 48).

Een verblijf'tijd van negen uur (zie litt. 31, 32, 33, 35 en 40).

levert na een voorzichtige schatting een inhoud op voor de separator 3

van 60 m •

, r . 17

L~ Ll, (<..., ~ .: 1 . .

De kosten voor zo'n separator worden geschat op f'l. 60,000,-. (litt. 40).

Uit 5946.8 kg./uur loog

303.2 kg. luur 272.9 kg./uur aluminiumhydroxide

30.3 kg./uur water

I

c.

"

'.

Warmtewisselaars.

In 5946.8 kg./uur loog (2 Mol ~ NaOH)

(bevat geen aluminiumhydroxide meer)

Oe temperatuur bedraagt 600

e.

Het loog dient opgewarmd te worden tot 126°C. (litt. 37).

Dit gebeurt in twee stappen, in twee warmtewisselaars. In de eerste warmtewisselaar wordt het loog opgewarmd tot behulp van een processtroom. (stoom uit de verdamper)

23.

In de tweede wanntewisselaar wordt het loog verder opgewannd met )

'rI';':;:;::<"~

behulp van stoom. (1800

e.

10 bar.) /

Outy eerste warmtewisselaar: 5946.8

*

35

*

0.96

=

199812.5 kcal. luur

Deze duty wordt geleverd door stoom uit de verdamper.

Opp. warmtewisselaar is 199812.5/976

~

16.8

=

12.2 m2•

2 0 '

Voor de k-waarde is gekozen: 200

*

4.88

=

976 kca1./m,

e.,

uur.

(litt. 39)

6 Tl _{og gem.} is 16.8o

e.

(litt. 3?en 54)

De kosten voor de warmtewisselaar bedragen Tl. 18,000,- (litt. 39)

'\\. Duty tweede warmtewisselaar: 5946.8

*

31 « 0.96 = 176976.7 kca1./uur

\'\\:.

Deze duty wordt geleverd door stoom (1800

e.

10 bar.)

Opp. warmtewisselaar is 1?69?6.?/9?6

~

68.3

=

2.65 m2

Geschatte kosten voor deze warmtewisselaar zijn Tl. 10.000,- (litt. 39)

Beide warmtewisselaars moeten van corrosiebestendig materiaal gemaakt

zijn en daa~m ~s er gekozen voo!, ( A1Si' 316. <2,(....-. )~ ~i v~ :

, ,.., .$ l L <) i-><v ,".vl (.-·1-< .... 1 " - .

'-Het stoomverbruik bedraagt 1?69?6.?/482 = 36?2 kg./uur stoom (1800 C.,

10 bar.)

Uit 5946.8 kg. luur loog (2 Mol ~ NaOH)

I 'J _/ 1 I"; '1'~V\-f~ . -\~ J -, ,

-c

( (

c

c

c

c

Î . ('

c

(

c

( ( ('

c

o

o

o

(1. I

i

-.:

\ \~ Iv' Verdamper. \) 24.

In de verdamper moet 5420 k9./uur water verdampt worden. (litt. 34)

De duty hiervoor bedraagt: 5420* (540 + 52)

=

3208640 kcal./uur. (litt. 37)

De kosten aan stoom bedragen dan

32086;0/~

*

10-3

*

fl. 15,-

*

24

~

310=

fl. 742913,33. , '-

-Aangenomen is dat stoom (1800C. 10 bar.) fl. 15,- per ton kost.

E \ ". -,' , /1rll...A-

V<--veneens aangenomen is dat een jaar 310 dagen telt.~ J~v~~ r

.~ . - / - I / _~ _ _ C.cr~.~· •. J.. '-+ !

{(.:4'::7 v""-'1. IA.<,.. ...

, Opp. verdamper 3208640/976

~

54

=

60.88 m2•

.>;v'· ~

De kosten hiervoor zullen zo'n fl. 200,000,- bedragen. (litt. 39) Op grond van deze gegevens is gekozen voor een drietraps-verdamper.

(zie bijlage)

, 2

Het oppervlak van de drietraps-verdamper is 1aO m. . I; ' _ ' . L ( tv'

.... , \

6

De kosten zijn uitgerekend op 1.75

*

10 gld ••

Het stoomverbruik is hierbij fl. 247,700,- per jaare

Gesteld is dat de temperatuur in de drie trappen respectievelijk 1260C.

(1.bar.) ; 1130C. (0.8 bar.) en 100°C. (0.58 bar.).

Duty eerste trap 1806.67 ~ (540 + 52) = 1069548.64 kcal./uur.

~ 2

Opp~ verdamper 1069548.64/976 ~ 54

=

20.29 m .'< . _,

De kosten voor stoom 1069548.64/482 ~ 10 '-3 ~ fl. 15,-)f- 24 >f 310

=

fl. 247,638,-.

Deze kosten zijn voor 2218.98 kg./uur stoom (180°C. 10 bar.).

Uit 526.8 kg./uur loog (18 MOlojoNaOH) -/1,-< ;,.kL) ....

.

-._---_.---1806.67 kg./uur water (930C.,0.8 bar.)

1806.67 kg./uur water. (100°C., 1 bar.)

r ' ...

r

r L r '-r '

c

o

o

o

• ! - - ---~ - - - -- -

~---Warmte-wisselaar, opslagtank en opslagloods.

In

526.8 kg./uur loog (18 Mol ~ NaOH)

o De tempera~ur is 100 C • :J-' I ,\ L \ .:" , Duty warmtewisselaar l( 526.8

'*

70

*'

0.8 .. 29500.8 kcal. luur 2 Opp. warmtewisselaar 29500.8/732

*

30.83 a 1.31 m •

De k-waarde is 150

~

4.88

=

732 kcal./k9.,oC., m2• (litt. 3?)

25.

o 0

Bij een koelwatertemperatuur die toeneemt van 20 naar 30 C. wordt een

3

hoeveelheid van 2.95 m per uur gebruikt.

Bij de opslag van het loog moet rekening gehouden worden met een veertien-daagse cyclus, waarbij 1?7 ton opgeslagen moet worden.

E,

er(

r.V.

~

PSlagtank

met coating van 35.0 m3 zal zeker voldoen.

\,./\J~' . '

~- De kosten hiervan bedragen fl. 150,000, - (li tt. 39)

In

303.2 kg. luur 272.9 kg. luur aluminiumhydroxide

30.3 kg./uur water.

Een veertiendaagse cyclus doet ons rekening houden met 101.88 ton aluminiumhydroxide.

3

Een opslagloods van minimaal 65 m zal voldoende zijn. De kosten hiervan bedragen fl. 10,000,-••

(

c

( (

c

c

o

o

o

26. Proces-stoom.

In

1806.67 kg./uur stoom (1000C.,O.58 bar.)

Oe condenswarmte van deze stoom kan dienen om diverse proces-stromen op te warmen.

Hiertoe wordt de s~oom eerst opgepompt tot 1 bar ••

Daarna wordt de stoom gebruikt om de 5946.8 kg./uur loog ( 2 Mol ~ NaOH)

o dat uit de tiltable-plate-separator komt, op te warmen tot 95 C ••

Oe gevraagde duty hiervoor is: 199812.5 kcal./uur.

Het stoom kan leveren: 1806.67 -w 540 - 975601.80 kcal./uur.

Dit betekent dat na de opwarming 20 ~ van het stoom gecondenseerd is.

Het gecondenseerde water wordt afgevangen via een condenspot.

Een gedeelte van dit water (151.36 kg./uur) wordt via een warmtewisselaar teruggevoerd naar de mengbak.

Het andere gedeelte van het water (209.97 kg./uur) is geschikt om

tot stoom (180oC., 10 bar.) verwerkt te worden.

Het overgebleven stoom (1445.34 kg./uur) wordt in drie gelijke delen ge-_....

_

~-',"" "splitst om respectievelijk de voeding van de zuurfabriek, de

vacuumstoom-verdamper en de vacuumkoel-vacuumstoom-verdamper te verwarmen.

H

,.~

De aanvoer van de zuurfabriek (lees de warmtewisselaar), vraagt een duty van 13312.5 kcal./uur.

Het stoom kan 260161.20 kcal./uur leveren.

Hierbij wordt dus 5 ~ (24.65 kg./uur) stoom gecondenseerd tot water.

Oe vacuumstoom-verdamper vraagt een duty van 160117.5 kcal./uur. Het stoom kan wederom 260161.20 kcal./uur leveren.

Hierbij condenseerd dus 62 ~ stoom tot 296.51 kg./uur water.

Oe vacuumkoel-verdamper vraagt een duty van 134163 kcal./uur.

c

(

c

( ( (

·

e

o

o

o

Z'J.

Het condenswater wordt gescheiden van het stoom via een condenspot. De overgebleven 8?5.?3 kg./uur stoom wordt apart gecondenseerd in een warmtewisselaar.

De duty hiervan bedraagt: 8?5.?3 ~ 540 .. 4?2894.2 kcal./uur.

Opp. warmtewisselaar 4?2894.2/1464

*'

?4.89

=-

4.31 m • 2

De k-waarde is geschat op 300

*

4.88

=

1416 kcal./m2, °C., kg ••

Oe kosten van deze warmtewisselaar zijn fl. 11,000,-. (litt. 39) 8ij een koelwatertemperatuur die toeneemt van 20° naar 30°C. wordt

3

een hoeveelheid van 4?29 m per uur gebruikt.

Al het condenswater t1596.?0 kg,/uur, 100°C.) wordt nu tesamen met het

condenswater uit de drietraps-verdamper (3613.3 kg./uur, 96.50C.) naar

een warmtewisselaar gevoerd.

De temperatuur van dit water (5210 kg./uur) moet van 9?5?oC. omlaag

ge-°

bracht worden naar 66.6 C ••

De duty voor de warmtewisselaar bedraagt hiervoor:

1596.?0* 33.40

*

1

=

53329.?8 kcal./uur

3613.3

*

29.90 ~ 1

₌

108038.8? kcal./uur , c

totaal Cl 161368.65 kcal./uur

)

Opp. warmtewisselaar 161368.65/?32

*

54.49

=

4.05 m • 2

De k-waarde is 150

~

4.88 = ?32 kcal./m2, °c., kg. (litt. 3?)

De kosten van deze warmtewisselaar zijn eveneens fl. 11,000,-.

o

°

Bij een koelwatertemperatuur die toeneemt van 20 naar 30 C., wordt

een hoeveelheid van 16.14 m3 per uur gebruikt.

Uit 5210 kg./uur water.

c

(

c

(

c

c

(

o

o

() Zuurfabriek. Opslag aanvoer:

Oe Stichting Anodiseren heeft het verbruik aan anodiseerbaden

ge-schat op 4300 m3 per jaar.

Deze baden zouden zo'n 15 tot 20 gr./I. aluminium bevatten. Van negen van de zestien bedrijven is de lozingsfrequentie en de -hoeveelheid bekend namelijk een daglozer, 4 weeklozers en 4

twee-3

weekslozers, die gezamelijk 196 m in twee waken leveren. Op basis hiervan is gekozen voor een twee-waekse cyclus.

3 .

Een 200 m r.v.s.-opslagtank met coating zal zeker voldoen. Oe kosten worden geschat op fl. 120,000,- (litt. 39).

Gesteld is dat de aanvoer bedraagt

In

625 kg./uur anodiseerbad.

Deze bevat: 125.1 kg. zwavelzuur

39.6 kg. aluminium sulfaat 6.2 kg. aluminium (ionen)

28.

c

( (

c

( ( '

c

c

o

o

o

Warmtewisselaar en vacuumstoomverdamper. In 625 kg./uur

.

.

125.1 kg. zwavelzuur 39.6 kg. aluminiumsul~aat 6.2 kg. aluminium (ionen) -460.6 kg. water De temperatuur is gesteld op 150C.

Analoog met de patenten (litt. 30 en 32) wordt de oplossing via vacuumverdamping geconcentreerd.

Hiertoe dient 6.66 ton per dag = 277.5 kg./uur water verdampt te worden.

Er wordt een vacuum aangehouden van 7~~.rr èn een bijbehorende

temperatuur van 45PC ••

Duty warmtewisselaar: 625~0.71 ~3D= 13312.5 kcal./uur

(litt. 37 tabel 3-184)

Duty vacuumstoomverdamper: 2?7.5~ 577 =160117.5 kcal./uur.

29.

Duties worden geleverd door condenserende stoom van 100oC. (1 bar.)

OPP. warmtewisselaar A

=

13312.5/976 ~ 68.92= 0.20 m2

Kosten ~l. 3000,- (litt. 39)

OPP. vacuumstoomverdamper A = 160117.5/976

*

55

=

2.98 m2

Kosten ~l.39.000,- (litt. 39)

HierQij is een druk~actor van 1.3 berekend. (litt. 53 en 54)

Uit 34?5 kg./uur : _{125.1 kg. zwavelzuur}

39.6 kg. aluminiumsulfaat 6.2 kg. aluminium(ionen) 182.8 kg. water '. 2??S kg./uur _{277.5 kg. water} De temperatuur is 45°C.

( (

c

c

( (

c

0 0 0 30. Vacuumkoelverdamper.

In

347.5 kg./uur : 125.1 kg. zwavelzuur 39.6 kg. aluminiumsulfaat 6.2 kg. aluminium (ionen) 182.8 kg. water De temperatuur is 4sPC.

Door vacuumverdamping moet de oplossing nog verder geconcentreerd worden.(litt. 30 en 32)

I~L', .

Bit gebeurt in een vacuumkoelverdamper bij(250C. enf

9

torr.

·;<-'-~;'~

·

(, ')

.,"--... t".. ft t

Duty vacuumkoelverdamper: 347.5 ~ 0.66 ~ 20

= -

4sa7 kcal./uur

231.25

*

600

totaal

- 138750 kcal./uur

=

134163 kcal./uur

Duty wordt geleverd door condenserende stoom van 1000C. ( 1_bar.)."

Q .. k ,. A -If-AT

Voor de k-waarde is gekozen: 200 8TU/sqft, °F.~lb

2

A .. 134163/75 ~ 976

=

1.83 m

De kosten voor de vacuumverdamper zijn dan: fl. 51,000,-Hierbij is een drukfactor van 1,7 berekend (litt. 53 en 54).

Uit 116.3 kg./uur 48.8 kg. zwavelzuur

~ 39.5 kg. aluminium sulfaat 6.2 kg. aluminium (ionen) 27.9 kg. water De temperatuur is 2SoC. 231.3 kg./uur

.

• 76.3 kg. zwavelzuur 155.0 kg. water

(. ( (

c

c

( (

o

o

o

31. Tiltable-plate-separator.

(r.p.s.)

In

116.3 kg./uur 4B.B kg. zwavelzuur 39.5 kg. aluminium sulfaat 6.2 kg. aluminium (ionen) 27.9 kg. water De temperatuur is 2SCC.

Het rendement van de separator wordt geschat op 99 ~ (litt. 40 en 42).

3 Oe inhoud wordt geschat op zo'n 1 tot 2 m •

Hiermee worden de kosten: fl. 13,000,- (litt. 49)

Bij de keuze van de tiltable-plate-separator wordt vooral de link gelegd van het derde patent naar het tweede patent waarbij gewezen wordt op de essentie van entkristallen (litt. 32 en 34)

Het aluminium sulfaat kan worden ve~ijderd, waarbij gesteld is

dat er 10 ~ aanhangend water aanwezig moet zijn.(litt. 40, 41 en 42)

Uit 43.6 kg./uur 39.2 kg. aluminiumsulfaat

4.4 kg. zwavelzuur en water

?2.96 kg./uur 47.0 kg. zwavelzuur

0.4 kg. aluminiumsulfaat 25.3 kg. water

c

( (

c

( ( (

c

o

o

Horizontale sChroefcentrifuge.

In 43.6 kg./uur 39.2 kg. aluminium sulfaat

4.4 kg zwavelzuur en water

32.

Er

is gekozen voor een horizontale schroefcentrifuge op grond van

de vaste-stofconcentratie (9~) en de te verwerken hoeveelheid (litt.

34, 37, 40, 41, 42, 54, 55, 57 en 58)

Bij de kosten is er rekening gehouden met een legeringsfactor van

1.5, zodat de prijs geschat is op fl. 75,000,-. (lit11-.' 37 en 53)

Uit 4.58 kg./uur 1.8 kg. zwavelzuur

0.18 kg. aluminiumsulfaat

2.56 kg. water

39 ' kg./uur 39 kg./uur aluminiumsulfaat

-( ( ( (

c

( ("

o

o

o

Opslagtank en opslagloods.

In 284.2? kg./uur 207 kg. luur (33 ~) zwavelzuur.

4.58 kg./uur (40 ia) zwavelzuur

?2.69 kg./uur (65 ia) zwavelzuur

33.

Per veertien dagen is dit 95.5 ton (41 ~) zwavelzuur die opgeslagen

wordt in een r.v.s.-opslagtank met coating.

Een 100 ton opslagtank kost fl. 125,000,- (litt. 39)

In 39 kg. luur 39 kg. luur aluminiumsulfaat

Per veertien dagen is dit 13 ton aluminiumsulfaat, dat opgeslagen

kan worden in een loods van 10 m3•

c

<.

( ( ( ( \. (

o

o

o

Freon-koeler.

In

231.3 kg./uur 76.3 kg. zwavelzuur 155.0 kg. water o De temperatuur is 25 C. De druk is 9 torr.

Duty koeler 231.3 ~ 587 = 136.10 3 kcal./uur

34.

Daar het temperatuursverschil te laag is voor een waterkoeler is

gekozen voor een Freon-koeler, single-stage met koelmiddel R-12.

A.E • •

hg - h

f = 82.7 - 31e2 = 51.5 BTU/lb. (litt. 37)

51.5 BTU/lb.

=

28 kcal./kg.

Dit betekent dat er 136*103/28 = 4850 k9./uur Freon rondgepompt

moet worden.

Het rendement van de koeler wordt gesteld op 90 ~ (litt. 37,54 en 59).

De kosten worden geraamd op fl. 34,000,- (litt. 39).

Uit 23 kg./uur naar de ejecteuren

207 kg./uur naar opslagtank

De temperatuur is 2SOC ••

( ( ( (

c

( ( ( () () 35. Ejecteuren.

In

23 kg./uur damp (30 ~ zwavelzuur)

,-~

""FREÓN

Eerste ejecteur gebruikt 49.46 kg./uur stoom (180°C., 10 bar.).

Na de eerste barometrische condensor wordt er 35 kg. luur damp naar

de tweede ejecteur gevoerd.

Deze gebruikt 50 kg./uur stoom (180°C., 1Q bar.)

Na de tweede condensor wordt er 8.5 kg./uur naar de derde ejecteur gestuurd.

Deze gebruikt 17 kg./uur stoom (180°C., 10 bar.)

De kentallen voor de drie ejecteuren bedragen respectievelijk:

11

p -

msl

_mtr

=

0.465 ; 0.7 ; 0.5

De drukken van de aanvoerstromen van de ejecteuren zijn

respectieve-lijk: p

=

9 • 70 ., 230 torr

s '

De temperaturen van de aanvoerstromen bedragen respectievelijk:

25° ; 450 ; 70°C.

De kosten van de ejecteuren worden geschat op fl. 7000,-.

Hierbij is uitgegaan van een prijs van fl. 1000,-- per meter.· (!itt.60)

-

°

l ( ( ( ( ( (

o

o

36. Barometrische condensoren.

In 72.46 kg./uur damp (10 ~ zwavelzuur)

277.5 kg./uur waterdamp

Bij een respectievelijke temperatuur van 250

e.

en 450

e.

wordt de

duty 49.46 ~ 663 a 23 II 587

=

2??5

*

571

=

totaal

=

32792 13501 Kcal./1Jur kcal. luur 158452.50 kcal.

luur

204745.50 kcal. luur

Bij een koelwatertemperatuur die toeneemt van 20° naar 30o

e.

wordt

er bij de heersende druk (70 torr) een hoeveelheid koelwater gebruikt

van 21.15 m3 per uur (litt. 37 tabel 11-36).

Hierbij is een rendement veronderstelt van 90 ~.

In 85 kg./uur

De temperatuur is 70 °

e.

du~ ,5.0 ~ 663

=

3~150 kcal. luur

35 '! 560'

=

19600 -kcal. luur

-totaal __ = 52750 kcal!/uur .

Bij een koelwatertemperatuur die toeneemt van 20° naar 300

e.

wordt

er hier bij de heersende druk (230 torr) een hoeveelheid koelwater

gebruikt van 5.08 m3 per uur. (litt. 37 tabel 11-36)

Hierbij is eveneens een rendement veronderstelt van 90 ~.

In 25.5 kg./uur

°

De temperatuur is 100

e.

duty 8.5 ~ 539.4

=

4584.9 kcal. luur

17

*

663 .. 11271 kcal. luur

totaal

=

15856 kcal. luur

Bij een koelwatertemperatuur die toeneemt van 20° naar 300

e.

wordt

hier bij atmosferische druk een hoeveelheid koelwater gebruikt van

3

( ( ( ( ( (

o

o

o

37. Uit de derde barometrische condensor komt per uur nog 2.55 kg. stoom.

o

Daar deze stoom een temperatuur heeft van 100 C. is hij geschikt voor opwerking in een ketel.

De totale hoeveelheid koelwater die gebruikt wordt bij de

':)

o

o

:)

"

"

("\ ,-.. ,-.. ("\ I"'"'

8

3: 0 PI c: 0 (/) m '1 (/) _'1 cT PI N m I

....

I-' cr 0 ... PI :T û. I-' rt 7\ PI

.

CD ::J (/) =iE CD

~

::J c: rt _§ CD ::J 0. CD cT ~ 0 0 u 3 m U '1 0 PI ::J ~ CD ::J ~ cT CD ::J ::J

..

I 0. m

2

::J 7\ rt 7\ 0 m rt ::J PI • PI I-' (/) rt

a

(,) 3 ()) m _• ::J

..

, 1 5 1 RCOH/I).I .... MNE.~ _{1 :t} .s _~ -!; 6

OMSC"'R.'..)~'NC Joo~o.o..,., oo'!.v- ve,y-d \A..-.d~ 100,\ loo\a~vo~v- T. ps- pYOclLAk~ : do-"",p \A.', ~ ;",~d; kh \oo~ .... ;4

P","OCEl:sr","OOM nol/Zo ~ ba. Ic. no.c... I. ps. I

l)(2.:.--d("~...., f~"'" a.. I lA "'" i "" ~ v.""h'{d .. o~·tc:le

,0

ir,,-f'

vu·J"'''''Fv-1° },"a.p v~V"do."",~,..

I

("I(ll\..,..

1

,

COMPONENTËN _{k.:o. / h ... s.·..;.} ~/"'\ k~/ h..- s . ..,.. 1I.ó..J/\o.( ""\f\. .... ~ w. 40.1/1-.0.

"''''/

_\..,. Sw /.(eA' I .. ~. k",,/I-r SW· /(<<)/1< \(4/1..,. S \ou k",II\",

"IQ.

0 H ~ mol

%

:t '" \ ~ 2 mo I ~. I l'n:::> • AI (ç)1'Ü:1 I 1..72.· ~ H,tO , 30. 3

iOTARl "FlOW 1 0 Lj() 0.835

6250

o·q6

5o...'-t6.8

o.qb

303 .~ _1806.D7 ij 1.t./o .13

-

." kmp

(:ç')

D-~(bo."") 15

1

60

1

60

1

I

60

1

'l6

1 1~

b

1 1 ST(.\.O<.>NN~t1H';:R _-=1 ~ 9. 10 11 1~

do."",p \AI ~ i ... ~ ... .l; k~~ 100,\ .... ;-l _do.""'f '-': 1 ''''Vd ; _kit> loo~ ... : 1 cO\o'ld",",s ... CL1~v -la ~ nC\..1

I

'J...0

IT~

r

Ve.Y'do."Mpcv ';{O ~ytl.f V'="dCL .... re.~ 3

0

~ raf verd",,,,,,p<'-'r I~" {rGV' ~Y'daMper co ",d .. ",s.

wn1ev-COM"oNENi~N ka... ( ~r L( ~ I \,,.- I k (' 11,,,. 1-« I I.r :;."" kc..~I/~, _{kt 11. ....} SW kcd Il( kc· (I,;" SIN ~'/1.'1

N~OH

-

. ,.

!

• 1& h")OI ~

..

Al COH}?,

H~O

I OrAAl.. FLu\./ 180

6.67-

1333.l.f

6

1B6G,

6f

52.6.& 0 .& 3613 .3 1 S1.. of 0 1

TQ""'r

l :

c)

Orv..~( 60." ) 113 0 .8 10D

0

.

6

100

0.6

Cj6.; 1

66.&

1

,

j,"Y-OO!'f N ... !-tI'<E R- _{I ;2-} l.L, 1"6 16 IJ. I S

.~ UlA. ... <XC\..", voe Y' P""OC.2S S.~00H. do."",p ,-",1 0f'·los.~;",,\ \.AI~ Oflos!i.;""c:-:, ... ; J Y"f'oc<2c;s4oon-,

uQ.c ... ....,

s~O()rn-Vo.c VoLA n-,sAoo >Tl - Vo..cu.~"",.!>~oorr> - vo.c.vo .... _ t.<.oe' u(!. ... dO'....,p"~

vevd"...,

p(èY-i ve-rclc.."", p<v n",,,,... vnG ...... "'" kc..al vc>--d"-j' Vlo..o.y- T. PS

COIYPO MENïE N k( I h,... $ ... JU,,"I/"( k( /1,,... C~N(). w, -,c""-I/1I:( ,,,( I h .... ve. ... d . lol· kc,,-IA. I..{ i ,,- 5w 1<" ... 1/1< I""" _lI,r :;',.J kc~IL"( .~

I",...

",,, ... d ... i< ... j.

H~So~ 1250

-

115".0

'tS.8

A I !I, (SOi.j)3 3~.b

-

3~.~ 3~ . 5

H'l.O

460.6

<36~.

6

_'l.l-t·

5 1&:J.

·

e

~1 · ~. .lj~H . 8

TOTARL.. ~lo\.J _6~s. 0 .... :)1 q63.6 SLIO _'L

11

·

_{5 51·7-} 3L1t· 5

₀

_'

₁

1 116 . 3 0.66 L'81'··S S40

I

Temp(·

c)

On ...

~

(bCN'f)

iS 1 100 1

Lt5

0.1 ~S 0.1

2.5

0.01 100 1

-~

I

STP'OOH N lAM H I': R ,~ ;.1.,.0 ')..1 ;.Z '2, ~3

do.VY1!, ... ;~ pvoch ... kl ; "Zwavel '"Zl.A.v..."'- ... ~ _{1t ' ... H:'·v} 12.1 "1:.. ... .- ~ 100

r

r ....

c.c\v..l...) ~Ioor

OHSC\.4I1.'.lV'Nc;.

PROe E.~5 TROOM V 0.(..",,,,,,,,, koe I venl.:> ... F ... 0..1 .... .".,.·, VIi ... """ $"'\ ~ocJ

TP<; .

_u; I c<'.Y1 l-, .. ; ~u.y alu ... ; "i " ... ~ .... ,~.:.(,~

ui ~ T.PC; , ui I ce",)., i ~ ... \-e

C.OH PON ENTEN _{k~ / " ...} ve'rel·w. ",,,,,,, .. _{kc / ... k( 1 h .... kt /\.,. 1« I J,~}

H1SO",

7

6·3

1~ t3'

_iJ

'

1,0

I

·

a

-AI lJS' Oljl 3

-

35, .,..

o.

5

o-t8

3j

H:t O

15 E .O :t.5

G

1.5· 3 ::l.56

-ToTAAL FL..OW Q..31 · 3 Gao Lj 3 ·6 _71.-l- _~.r:;

B

_3~

...)

(

e

C ( (

c

(

c

o

o

Totale kosten. Loosfabriek opslag aanvoer fl. 120,000,-mengbak (1200 liter) 34,000,-T .P.S. (60 m3) 60,000,-drietraps-verdamper 1750,000,-2 warmtewisselaar (12.2 m ) 18,000,-warmtewisselaar (2.65 m2)

10,000,-voorverwarm er vac. stoom-verd.(0.20 m2)

3,000,-warmtewisselaar (stoom,4.31 m2) warmtewisselaar (water)(4.05 m2) loogopslagtank aluminiumhydroxideloods Totaal Zuurfabriek opslag aanvoer . 2 vacuumstoom-verdamper (2.98 m ) 2 vacuumkoel-verdamper (1.8 m ) ejecteuren T.P.S. (1m3) 11,000,- 11,I:JOO,- 150,000,- 10,000,- fl.217?,000,- fl.120,000,-39,000,- (geschat) 51,000,- (geschat) 7,000,- 13,000,-40. Freon-koelinstallatie 34,000,- (0.25 ct./kcal.)

hor. schr.-centrifuge (diam. 35 cm) 75,000,-

(0.40~103

kg./uur)

zuuropslagtank

125,000,-aluminium sulfaat-loods

1,000,-Totaal fl.

465,000,-kosten loog- en zuurfabriek

2642,000,-piping incl. pompen , afsluiters etc. 792,600,- (30 ~ )

instrumentatie 79,400,- (3 '}b)

3514,000,-c

c

( ( c (

c

o

o

Stoom- en koelwaterverbruik. stoomverbruik loogfabriek verwarmer 1e-trap verdamper zuurfabriek ejecteuren totaal 367.2 kg-./uur. 2219 kg./uur. 116.5 kg. luur. 2702.7 kg. luur. 41.

Dit komt neer op 20,000 ton/jaar ~fl.15,-/ton

=

fl. 300,000,- per jaar.

koelwater

barometrische cond. 21.16 m3/uur.

3 5.08 rn_/uur. 1.49 m3/uur. warmtewisselaar(stoom) 47.29 m3/uur. warmtewisselaar(water) 16.14 m3/uur. warmtewisselaar(loog) 2.95 m3/uur. totaal 94.11 m3/uur.

Dit komt neer op 700,178 m3/jaar

~

4 ct./m3 = fl. 28,000,- per jaar.

l. ( ( ( ( ( ("

o

o

o

42. Opbrengst produkten.

Indien het loog en het zuur gerecycled kunnen worden,bedraagt de

bespa-ring voor het loog: 526 0.3883 ~ 24

*

310

=

1522 ton per jaar.

Dit komt neer op 1522 ~ 500 IS fl. 760,950,-per jaar.

Voor het zuur: 117.11

*

24 ~ 310

=

871.298 kg./jaar

Dit komt neer op zo'n fl. 8700,- per jaar.

Hierbij is de prijs van het loog en van het zuur geschat op

respectieve-")

lijk fl. 500,-/ton en fl. 10,- /ton. (

'-"""'---

'

De mogelijke opbrengsten bij de verkoop van 290 ton per jaar aluminium-sulfaat en 2254 ton per jaar aluminiumhydroxide worden geschat op zo'n fl. 2,000,000,- per jaar.

Het bedrijf had geinformeerd naar de afvalwaterverwerking door derden. Oe gezamelijke basische beitsbaden en zwavelzure anodiseerbaden hadden

'I

fl. 150,- per ton gekost aan verwerking.

Bij een totaal hoeveelheid van 10600 m3 per jaar zijn de besparingen nu

v6 ~h'ldrO.Yd. v, _V7 loog loog ~ olumlnlUm50ulfooi Cl • V6 v, opmgtank loog

r

"

".~-,

r

..

_~, P2 CeninlU/F'Olpomo FABR1EK$ VOORONTWERP

o

stroom- V2 mengbak P1.2,3 c.ompressor 5 wormlewisseloor rps "1 Woble plOI(! s,eporotor _{TOM W DEN HOED COD<}

IJ. HEIL

nummer

H' k~'.r t. koeler V9 vocuumstoomverdomper _M' ho(IzOf'Ilole sctY"oelcentnluge

o ".cP in rPS' hltoble pIOte separator Vb opS~9100ds Hu koeler V11 opslagloods recyc.llng Installatie ... on ol1lOlwoter

H2 warmtewisselaar Y7 opsloglarj( loog VlO 'IOC.wmk.oetverdamper V 12 opSl0910Nc zuur von OI~ onodisHrprocA'$

o

d~~oin H3 \IIOOI'YI'f'"WOrmer 7 freon koelinstallatie

V3 l'trapwr~ \2.3 3-lrops ejKleur 6moort 1978 TH DELFT

• trQDYtrdamw 89."10 boromelnscht condensor

u 43.

v

Flow-sheet van de "loog- en zuurfabriek".

IJ v u v ...) u ' 0 u u

( ( ( (

c

( (

o

o

o

44. 10. Conclusie.

De gescheiden behandeling van de alkalische beitsbaden en de zwavel-zure anodiseerbaden, waarbij als produkten aluminiumhydroxide, loog, aluminiumsulfaat en een zwavelzure oplossing ontstaan, is ekonomisch zeer aantrekkelijk.

Niet in de eerste plaats omdat 100g- en zwavelzuurbaden gerecycled kunnen worden, maar ook omdat de kosten voor de verwerking van de beits- en anodiseerbaden als afvalwater opgeheven zijn.

Daarnaast zijn de "bijprodukten", aluminiumhydroxide en aluminiumsulfaat natuurlijk niet geheel waardeloos.

De totale kosten van de "loog- en zuurfabriek" zijn geschat op zo'n

f1.

3,500,000,-De kosten voor stoom en koelwater bedragen dan ongeveer fl.

330,000,-per jaar.

De besparing voor gerecyclede loog- en zuurbaden zal op zo'n fl. ??O,OOO,-per jaar uitkomen.

De bespaarde kosten voor verwerking van afvalwater zijn door de Stichting

Anodiseren geschat op fl. 1.500,000,- per jaar.

Dit globale overzicht geeft redenen om het fabrieksvoorontwerp van de "loog- en zuurfabriek" verder uit te werken·

L

11.Litteratuur overzicht.

( 1) A.W. Ockershausen

(" 2) J.A. Me. Ginnes and A.D. Harringer

3) L. Ulmgren (

4) W.B. Jeffcoat and J.E. Singley

( 5) J.C. Kruithof 6) I. MOller en D. Schottelius ?) W. SChaper ( 8) H.L. Dalpke en L. Goettsching

o

9) A. Suzuki en T. Hatakeyama

o

(I _ . _ -45.

Alum vs. phosphates: it's na contest nov. 1974 blz. 55

Water and Wastes Eng. Alum tops off treatment.

Water and Wastes Eng. march ??3, blz.3 Swedish experienees in chem. treatment of waste water.

Joumal WPCF ~ (4) april'?5 blz.696 The effect of Alum conc. and chem. addition times on coagulation. Joum. A.W.W.A. april'?5 blz. 1?? diss. 1978 Delft

Waste exchange as a solution to inde waste problems.

Isr. Joumal of Chem. 14 19?5 pag. 226-233

Verfahren zur Klärung van Papier-fabrikationsabwasser.

patent: ~. 1, 621, ?05 (Cl. O. 21 f) 8 nov. 1973

Specific waste water quantity and the specific charge of pollutants of paper mills. Wochenbl. Papierfabr. 19?4 102 (19), ?21-8, ?30 Polymer remaval by A1 2 (S04)3 patent: Kokai ?4,~, 451 (Cl. 91 C. 91 91, C.911) 31 may 19?4

10) Seitz and Hatte

( 11) Th. Pleetz

12) R. Fukumari

13) P.8almer en O. Frederiksen

14) G. Brauchle

15) L.K. Wang en J.Y. Yang ·

16) W. Schaper

17) V. Tullander

46.

Theery and practice ef waste water purificatien with flecculatien chem. Prax. Naturwiss. Teil 3 1974 23(7),

178-83

PUrificatien ef bleaching waste water ef pulp inde

Papier 1974 28/10A, 39-43 Clarificatien ef turbid water.

patent: Kekai 75 00,652 (Cl. 91 C9) 07-1-1975

Pilat-plant scale evaluatien ef peten tial precipitants in the secendary precipitatien plants.

Water ~ 1975 9(8), 721-7

Treatment ef waste water from paper ind., patent: Swiss 560,651

(Cl. C02C) 30 april 1975

Tatal waste recycling system of water pUrificatien plants using alum. as primary coagulant. (review)

Eng. Bull. Purdue Univ. Eng. Ext. Serl

1974 145 Pt. 2, 725-39

Clarificatien ef waste water from paper manuf.

patent: ~. 1, 621, 705 (Cl. D. 21 f 8 nov. 1973

Final disposal of municipal sludge in Sweden. J. Water Pollut. Control. Fedl

~ na 4 1975 688-95

( ( ( ( r , ( (

o

n

(î 18) S. Abe en H. Ozawa 19) W. Huebner

20) R. Saitee en O.O. Croname

21) Y. Fukuyama, Y. Misaka et all.

22) H.W. Schulz

23) Amer. Metal Climax Inc.

24) Y. Jwata, H. Ozawa et all.

25) T. Tsukamoto

47. Recovers of alum.-chloride. patent: Kokai 74 106, 495 (Cl. 15 E 241) 90kt.'74

Solution of anodizing works-effluent problems.

Schweiz. Alum. Rundsch. 1974 24(7-8) 239-48

Treatment of disposal of anodizing effluent.

Pred. Finish 1975 39(10) 75-9 Recovery of alum. hydroxide from a fabricating plant of alum. products. Eng. Bull. Purdue. Univ. Eng. Ext.

~, 1974, 145. Pt. 2, 704-15 Lost benefits of solid waste reuse. Environmental Science and Technologyl

may '75 pag. 423

Treatment of alum. waste liquors. patent: Brit. 1, 361, 532 (Cl. C01f) 24 juli 1975

patent: U.S. appl. 12B, B07 29 march 1971

Treating on alum.-ion containing waste water.

patent: Japan 74 02, 535 (Cl. C02c, C01f) 23 okt. '74

Method for treating a soln.

contg.A

~

patent: Japan 73,37,6?6 (Cl.C01f)

l 26) P.C. Peterfly ( ( 27) Y. Umehara ( ( 28) K. Halle et all. ( 29) A. Golomb (

30) Sh. Kaizumi~ H. Tadamo et all.

31) R. Srnivasaraghavan en A.F. Goudy jr.

o

o

48.

Removal of sol. Al and Ca fron alk. waste wa ter.

patent: ~ Offen 2, 225, 154 (Cl. C02c) 13 dec. '73

Removal .of alum. from waste sodium hydroxide by adding sodium silicate and the use of the by-products sodium aluminosilcate.

Aruminyuma Hyomen Shori Kenkyu Chosa Hokuku

1975, 95 6-13

Use of selctive ion exchangers in the treatment of sewage of the metal werking inde

Anwendung der umgekehrten Osmose auf die Behandlung von Galvanikabwässern Metalloberfläche, Angew. Elektrochem g§ 19?2 Heft 10 blz. 412

Anodic coating of alum. sheets with recovery of alum. sulfa te.

patent: Japan 1975 14, 621 (Cl. C 25 0) 29 may '75

Recovery and reuse coagulants (alum. and Fe) from treatment of water and waste water.

Eng. Bull. Purdue. Univ. Eng. Ext.

(

32) T. Senjo, J. Sakagami et all.

( ( ( 33) Y. Kitano ( 34) T. Shinbo ( ( 35) G.P. Westerhoff

)

( ) 36) J. van Dijk

~I

37) A.H. Perry and C.H. Chilton

o

38) A.C. Weast

o

39) W.E .8.C.I.

49.

Separation and recovery of AL(OH)3-slurry and sodium-hydroxide solution from a sodium-hydroxide solution contgh. Al.

patent 1: Japan Kokai 74 04, 698 (Cl. 15 F251.1) 16 jan. '74 patent 2: Japan Kokai 74 04, 697 (Cl. 15 F 251.1) 16 jan. '74 Crystallizing Al(OH)3 from waste solution eontgh. Al.

patent: Japan Kokai 74 32,898 (Cl. 15 F 251.1) 16 march '74

Treating etehing soln. for alum. or its alloys.

patent: Japan Kokai 73 70,637 (Cl. 12 A6, 12 A12)

12A0, 13 (7) A21) 25 sept. '73 Alum. ree oling.

Water Wastes Eng. 1973, 1Q (12) 28-31, 48

The formation and thermal deeompo-sition of Aluminiumhydroxide doped with Fe

(lIl)

and Cr

(lIl).

diss. Delft febr. 1976 Chem. Eng. Handbook. Mc. Graw-Hill 5th ed.

Handbook of Ghem. and Phys.

th

55 ed. GAG Press. Prijzenboekje. (1976)

(l 40) T. W. den Hoed ( 41) H.K. Suttle ( 42) H. Trawinski ( 43) K~J. Ives ( 44) A.C.J. Koot '. 45) K. Wefers 46) K. Wefers

·47) N. De~elic, H. Bilinski et all. 48) Andersen, Luttingen en Schwayer

49) J. Timmermans

o

50) Gmelin

o

50.

Het afscheiden van vaste stof-de el-tjes (1-100 um) uit slurries.

Scriptie bij Prof. Zuiderweg,dec.'77 process Engeneering Technique

Evaluation Filtration London 1969

Achema 1976. Zentrifugen, Hydro-cyclone und Sedimentapparate. Chem.-Eng.-Techn. ~ (1976) n° 12 blz. 1112

Scientific basis of Filtration. Noordhoff-Leyden 1975

Behandeling van afvalwater. T.H. Delft 1973

Zur Chem. Techn. des Bauxiet auf-schlusses. (teil 1)

Metal ~, mei 1967 (5) blz. 422 Oas System Na

20-A1203-H20.

Ber. Deut. Keram. Ges. 43 ~966) 677 J. Inorg Chem. ~ (1971) 791

Gravity Dewatering of metal Hydroxid Sludge.

Plating 59 (1972) .blz. 1135-1139 Phys. Chem. Consts. of Binairy Systems.

Interscience 1959, 1960 vol. 1-4 J. of Chem. and Eng. Data

Gmelins Handbuch der Anorg. Chemie. Gmelins - Na bnd. 2 blz. 865, 873 Gmelins - S deel B blz. 672,768

o

c

( I I' _, ( ( , ,

.

,

c'

o

o

51) Harden Singh Azad

52) D.R. Woods

53) A.G. Montfoort

54) E.J. de Jong en F.J. Zuiderweg SS) G. Wertwijn

56) O.T. Zimmerman and I. Lavine

57) J. Happel end D.J. Jordan

58) W.J. Sokolow

59) W.J. Mead

60) E. Mouris

61) Landolt und Börnstein

62) A. Seidell

51.

Ind. Wastewater Managment Handbook. Mc. Graw-Hill Book Co.

Financial Decision Making in the Proc. Ind ••

Prentice Hall Nw.-Jersey 1975. De chemische fabriek (m 17).

Chem. Werktuigen deel 1 en 2 (i 20).

Apparaten voor de Chem. Ind. 1.

Uitg. H. Stam Amsterdam 1956. Chem. Eng. Costs., blz. 43 en 51

Ind. Research Service, Dover. Chem. Proc. Economics.

2nd edition (1975) Me. Graw-Hill. Moderne Industriezentrigugen.

Bonn 1967 2e druk (220) 7, blz. 451 The encyclopedia of Chem. Proc. Equipment. blz. 104, 347 en 350 Evaporation and Thermocompression in Sugar Factories.

Int. publ. lab. Chem. Techn. (1976) Neue Serie 111 79 en IV 1-3.

Springer-Verlag Berlin (1975/1977) Solubili ties of Inorg. and Metal-org,

Camp.

Amer. Chem. Soc., Washington O.C. 1965.