Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6799

EMSIC - Ein pfiffiges Verfahren zur Entölung von Metall- und Glas-Schleifschlämmen

J. Schön, K. Buchmüller, N. Dahmen, P. Griesheimer, P. Schwab, H. Wilde

Zusammenfassung
Bei der spanabhebenden Bearbeitung von Metallen mit nicht wassermischbaren Kühlschmierstoffen fallen in Deutschland jährlich ca. 70.000 Tonnen Metallschleifschlämme an. Diese Materialien enthalten neben den Metallen noch größere Mengen an Bearbeitungsölen und werden deshalb nach dem Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz als "Abfälle zur Verwertung" eingestuft. Auf Grund des Ölgehalts ist eine direkte Verwertung der Schleifschlämme in metallurgischen Schmelzprozessen nicht möglich. Es muß eine Entölung vorgeschaltet werden. Im vorliegenden Bericht werden die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Metallschleifschlämme diskutiert. Verschiedene Methoden zur Entölung auf der Basis von mechanischen und vakuumthermischen Verfahren, sowie Waschprozesse mit wässrigen und organischen Lösungen werden vorgestellt. Detailliert wird das im Forschungszentrum Karlsruhe, ITC-CPV, entwickelte Verfahren der "trockenen Wäsche" mit überkritischem Kohlendioxid dargestellt, das eine Rückführung der Kühlschmierstoffe in den Bearbeitungsprozess und ein Recycling der Metallkomponente erlaubt. Die Grundlagen und die Entwicklung des Verfahrens werden anhand von Studien der wesentlichen Prozessparameter erläutert. Über Betriebserfahrungen, die bei der Behandlung der verschiedenen Schleifschlämme und Späne sowie verpressten Materialien gesammelt wurden, wird berichtet. Scale-Up-Studien vom Gramm-Maßstab im Labor bis zum technischen Maßstab in einer Pilotanlage mit mehreren hundert Kilogramm Material werden vorgestellt. Es werden die Kosten der "trockenen Wäsche" mit Kohlendioxid diskutiert und mögliche zukünftige Einsatzbereiche für das Verfahren aufgezeigt.

EMSIC – a crafty process for the deoiling of metal cutting residues

Abstract
In Germany, about 70,000 tons of oil contaminated metal cutting residues are accumulated every year from different metal working processes. The chemical composition and the physical properties of these metal residues are described briefly. These materials are classified by the german law “Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz” as a waste for utilization. The best way of utilization is the recycling of the metal in the melting process and recycling of the recovered oil in the metal working process. Therefore, in the past several procedures for the deoiling of meal grinding and cutting residues have been developed and are presented here. Mechanical treatment, vacuum destillation or washing methods are used for the deoiling step. Some of these techniques are in technical and commercial application, others are in the R&D state up to pilot plant scale. A new deoiling process was developed in the Forschungszentrum Karlsruhe, ITC-CPV, using supercritical carbon dioxide for the treatment of the oil contaminated residues. This process, entitled EMSIC, works like a dry washing process with total recycling of the carbon dioxide. The quality of the machining oil recovered from the residues permits the recycling of the oil in the metal working processes. The oil content of the treated metal residues is lower than 0.5 wt.% and allows the recycling of the metal in the melting process. The development of the EMSIC process and studies on the main process parameters are described in detail. Results of scale-up studies and the experience of the technical application are discussed, including the costs of this deoiling process.

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