1
BYR Kimya Patent Başvurusu
Sıcak Galvaniz Kaplama Endüstrisine Ait Asit, Durulama ve Soğutma Banyotarından
Su Geri Kazanımı ve Katma DeğeriYüksek Ürün Eldesi
Teknik Alan
BuİuŞ, sıcak galvaniz kaplama endüstrisine ait asit, durulama ve soğutma banyolarından su
geri kazanımı ve katma değeri yüksek ürün eldesinin uygulanması ile ilgilidir.
BuluŞ özeilikle, yüksek miktarda demir ve çinko içeren çürük asit banyolarından asidin geri
kazanımı, demir (lll) kiorür ve çinko klorür eldesi, durulama sularının içeriğinin demir ve çinko
gİbi safsızlığa neden olan kirleticllerinden arındırılıp
10
su geri kazanımı ve
soğutma
banyolarında oluşan çinko oksit ve kalsiyum karbonatın giderilmesi ile ilgilidir.
Tekniğin Bilinen Durumu
Sıcak daldırma yöntemiyle gerçekleştirilen galvaniz işlemi öncesinde, kaplama yapılacak
yÜzey öncesinde galvanize hazırlama işlemi gerçekleştirilmektedir. Bu işlemler sırasıyla yağ
1-5
alma, Piklİnk (derişik asit ile yüzey aşındırma), durulama, fluxlama, kurutma prosbslerinden
meydana gelmektedir. Bu proseslerden sonra kaplanacak matzeme 45OoC de ergimiş çinko
metaline daldırılıp yüzeyin kaplama işlemi gerçekleştirilmekte ve son otarak soğutma
banyosuna daldırılarak yüzeyin soğumasıyia kaplama işlemi tamamlanmaktadır. Her bir
Proses esnasında banyoların durumu optimum süreli ve kaliteli kaplama için bir önem
azetmektedir.
20
Pİklink çözeltisi zamanla asidik karakterini yitirmekte ve içeriğinde çok fazla demir ihtiva
edecek hale gelerek çürük asit durumuna gelmektedir. Bu durumda yapılacak işlem çürük
asidin bertarafı ve yerİne taze ait ilave etmektir. Bu da işletmeye hem çürük asidin bertaraf
hemde yeni asidin alım maliyetleri şeklinde yansımaktadır. Bu yüzden çürük asidin
ğerasyonu bu türlü maliyetlerin ortadan kalkmasını ve sanayide hep aynı kalitede piklink
25
gerÇekleŞtirilmesini sağlayacaktır. Çürük asidin rejenerasyonu aşağıdaki metotlara göre
sağlanmaktadır,
Demir, Çelik ve diğer demir alaşımiarının aşındırılması için kullanılan HCl yada H2Soa banyo
Çözeltİlerinin soğutulması ile metal kirliliklerin kristalizasyonu sonucu asit
30
ğenerasyonu
yapılmaktadır. Yapılan icada göre ğenerasyon 3 aşamanın kombinasyonundan
oluŞmaktadır. Birinci aşamada çözeltinin asit konsantrasyonund anfazla asit eklenir ve
fosforik asitdin konsantrasyonu 0,01 ve 1M olacak şekilde eklenir. Ve böylece
çözünmemiş
demirler çözünür hale getirilmektedir. İkinci aşamada ise çözelti soğutulur ve demir tuziarı
Çöker. Soğutma prosesi geriye kalan çözeltidekidemir ve asidin içeriğine bağlı sıcaklığın
2
etkisi bulunmaktadır. Üçüncü aşamada çöktürülen çözeltideki çökeltiler alınıp aşındırma
çözeltisi tekrar kullan lmaktadır
ı
[1 ].
HCl ğenerasyonu demir klorürün hidrolizi ile ön konsntre etme işleminden sonra Pelletiserin
uygulanmasıyla yapılmıştır. Yöntemin kısa açıklaması evaporatör kullanılarak konsantre
edilen sıvı pelet haline getirilerek demirler uzaklaştırılıyor. Gaz haline getirilmiş asit kondense
edi]erek geri kazanılmaktadır [2],
Galvaniz sektöründeki bir diğer asit ğenerasyonu yöntemi ise; çürük olan asidin bir miktarını
atık olarak almak ve yeerine taze asit ekleyerek içinde demir gibi çözünmüş safsızlıkları olan
bir çözelti elde etmek ve bunu pklink prosesinde kullanmayı amaçlamaktadır.
10
Yukarıdaki asit ğenerasyon metotlarına bakıldığında hepsinde ısıtma ve soğutma prosesleri
için yüksek enerji maliyetleri içermesive elde edilen atıkların nerede kullanılacağı
konuısunda ileri bir çalışma bulunamamaktadır. Bu yüzden etkili bir yöntemlere sahip
değillerdir.
15
Asit rejenerasyon işlemi şimdiye kadar asidin evaporasyonu ile demir çökeleklerinin elde
edilmesi ve çürük olan asidin bir miktarı aiınarak yerine taze asit eklenmesi şeklinde
gerçekleştirilebilmekteydi. Fakat bu yöntemlerde yüksek enerji maliyeti, kimyasal sarfiyatları
ve bertaraf maliyetleri ortaya çıkabilmektedir. Ayrıca yüzey hazırlama işlemleri esnasında
kullanılan durulama ve soğutma banyo sularının birlikte arıtımı ve asit rejenerasyon
sistemine entegre bir sistem halinde endüstride bulunmamaktadır.
20
Buluşun Amacı
Mevcut Buluş, yukarıda bahsedilen çürük asit banyolarında safsızlığa sebep olan demir ve
çinkonun katmadeğeri yüksek ürünler (FeCl3 ve ZnCl) halinde geri kazanılmasını sağlayan
böylece asit banyolarının her daim temiz kalmasını amaçlayan ve sıcak daldırma galvaniz
25
işlerinde yuzey hazırlama prosesinde bulunan piklink süresinin optimum zamanda tutulmasını
sağlamasıyla, ilgilidir.
Mevcut buluşun diğer bir amacı yüzey işleme esnasında kullanı]an durulama sularının arıtılması
ve soğutma banyo sularının membran teknolojiler kullanılarak arıtılması ve proseste elde edilen
30
temiz suların hem duruiama ve soğutma banyolarına gönderilmesini hemde asit ğenerasyonu
esnasında reçine ğenerasyonu için gerekli olan suyun sistemin kendisinde elde edilmesini
içermektedir,
Buluşta elde edilen Fe(OH)e ve ZnCOs lardan arıtma sektöründe koagülant olarak sıkça
kullanılan FeClg ve flux hazırlama işleminde ku]lanılan ZnCl2 elde edilerek yenilikçi ve
sürdürülebiliı: bir arıtma sistemi amaçlanmaktadır,
Mevcut buluşta, asit ve
su
bertaraf
ve alım
maliyetleri minimize edilmesinin yanısıra
katmadeğeri yüksek ürünler elde edilerek işletmeye yenilikçi ve sürdürülebilir bir hibrit sistemi
sunmaktadır.
Buluşun yapısal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajları aşağıda verilen şekiller ve bu
şekillere atıflar yapılmak suretiyle yazlan detaylı açıklama sayesinde daha net olarak
anlaşılacaktır ve bu nedenle değerlendirmenin de bu şekiiler ve detaylı açıklama göz önüne
alınarak yapılması gerekmektedir.
Şekillerin Kısa Açıklaması
Mevcut buluşun yapılanması
10
ve ek
elemanlarla birlikte avantajlarının
en iyi
şekilde
anlaşılabilmesi için aşağıda açıklaması yapılan şekiller ile birlikte değerlendirilmesi gerekir.
Şekil
1:
Çürük asit banyosu ğenerasyonu için önerilen akım şeması
Şekil2: Durulama banyosu için önerilen akım şeması
Şekil3: Soğutma banyosu için önerilen akım şeması
Asit Rejcncra§yrn §isteıni
S]
ii
iiğ
33
,ü
ı--..-..---*----*-: l9
,
ltl
.
]
9.
t
i
ı--_"*.--"-*-._--_j
,a"l
i-
i
i
15
Şekil
1
Referans numaraları
Aürük aslt banyosu
çurük aslt tankı
Iyon değiştirici reçine
4.
oksidasyon tankı
1. Çöktürme tankı
5.
1. Filtrepres
6.
7.
2. Çöktürme tankı
2.F Itrepres
8.
2.F ltrepres süzüntü tankı
9.
10. çurük asit hattı
11. Reçine besleme hattı
12. çurük asit banyosuna dönüş hattı
13. oksidasyon tankı besleme hattı
1.
2.
3.
I
14.
15.
16.
17.
18.
19.
Naocl besleme tankı
1.çöktürme tankı besleme hattı
NaOH besleme tankı
polielektrolit besleme tankı
1. Filtrepres besleme hattı
z,çöktürme tankı besleme hattı
2a. NazCOs besleme tankı
polielektrolit besleme tankı
21
22. z,Filtrepres besleme hattı
23. 2.F ltrepres süzüntü hattı
24. Reç ne yıkama hattı
25. Temiz su besleme hattı
.
Durulaına Banyo§ıı Arıtma Sişterni
Şekil2.
Referans Numaraları
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Durulama banyosu
Durulama tankı
Oksidasyon tankı
1. Çöktürme tankı
1. Filtrepres
2. Çöktürme tankı
2.F |trepres
2.F ltrepres
süzüntü tankı
Durulama banyosundan geliş hattı
Oksidasyon tankı besleme hattı
11. Naocl besleme tankı
12. 1.çöktürme tankı besleme hattı
13. NaOH besleme tankı
14. polielektrolit besleme tankı
15. 1. Filtrepres besleme tankı
16. 2. Çöktürme tankı besleme hattı
17. NazCOg besleme tankı
polielektrolit besleme tankı
1B
19. 2, Filtrepres besleme hattı
20. 2. Filtrepres süzüntü tankı
21
2. Filtrepres süzüntü tankı çıkışı
22. Durulama banyosu besleme tankı
23. 2. Filtrepres süzüntü tankı deşarj hattı
24. Durulama besleme vanası
.
25. Deşarj vanası
26. Temiz su hattı
§oğutma Banyosu Arıtma §istenıi
!l
i!
ç -tıti '
!I
t,
l
ı
I
ı
ı]
I
lıı}
li
_ j_-
i
tı
Şekil 3.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13,
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21
.
22.
23.
Soğutma Banyosu
soğutma Tankı
uF besleme tankı
UF membranı
Ro besleme tankı
RO membranı
1. Temiz su tankı
2. Temiz su tankı
Soğutma tankı besleme hattı
uF besleme tankı besleme hattı
uF membranı besleme hattı
uF membranı konsantre hattı
uF membran süzüntü hattı
Ro membran besleme hattı
Ro membran konsantre hattı
Ro membran süzüntü hattı
2, Temiz su tankını besleme hattı
1. temiz su tankı besleme hattı
Reçine reİenerasyon temiz su geliş hattı
Reçine reienerasyon gldiş hattı
soğutma banyosu besleme hattı
2.Tem z su tankı besleme hattı vanası
1.Tem z su tankı besleme hattı vanası
Buluşun Detaylı Açıklaması
Bu detaylı açıklamada çürük asit ğenerasyonu, durulama ve soğutma sularının arıtılması
akış diyagramına göre açıklamaları sırasıyla ayrı ayrı yapılacaktır.
Bu detaylı açıklamada, buluş konusu piklink banyosunda oluşan çürük asidin ğenerasyonu
için tercih edilen iyon değiştirici reçine, oksidasyon ve çöktürme prosesleri için tercih edilen
10
yapılanmaları, sadece konunun iyi anlaşılmasına yöneiik olarak ve hiçbir sınırlayıcı etki
oluşturmayacak şekilde açıklanmaktadır.
Buluş, sıcak daldırma çinko kaplama prosesi başlangıcında gerçekleştirilen yüzey işlemi
esnasında kul]anılan asit banyolarının ğenerasyonunu, katma değeri yüksek demir (lll)
klorür (FeCls) ve Çinko(ll) klorür (ZnClz) eldesiyle ilgilidir.
Çürük asit banyosunda (1) bulunan asidin ğenerasyonu bu banyodan pompa yardımı ile 10
nolu hattan 2 nolu tanka anlınması ile başlamaktadır. Çürük asit tankından (2) pompa
yardımı ile iyon değiştirici reçinelere (3) gönderilen asit çözeltisi, içeriğinde safsızlığa neden
olan demir (lll) klorür (FeCls), demir (ll) klorür (FeClz) ve Çinko klorür ( ZnOlz) ün reçinede
tutulması sağlanmakta ve 12 nolu hat yardımı ile safsızlığı giderilmiş asit çözeltisi 1 nolu
10
tanka geri gönderilmektedir. Reçinede adsorplanmış fazla çözeltinin tekrar 1noiu tanka
gönderilmesi için yine 12 nolu hat üzerinden hava gönderilerek asit geri dönüşü
tamamlanmaktadır. Temiz su hattı (24) ile reçine geri yıkaması gerçekleştirilerek 13 nolu
(4) geriyıkama suyunun dolması sağlanmaktadır. 4 nolu tankta
oksidasyon 14 nolu tanktan dozğ pompasıyla karıştırıcı yardımıyla yapılmaktadır.
Oksidasyonu tamamlanmış çözelti 15 nolu hattan 5 nolu demir çöktürme tankına
gönderilmekte 16 nolu NaOH tankı ve 17 nolu polielektrolit tankından dozal pompaları ile
demirlerİn çöktürülmesi Fe(OH)s halinde çökmesi sağlanmaktadır. Pompa yardımıyla
çöktürülen ve floklaştırılan demir çözeltisi 18 nolu hat ile 1.filtre prese (6) gönderilerek
hattan oksidasyon tankına
15
Fe(OH)s lerin tutulması sağlanmaktadır. 1.filtrepres süzüntüsü 19 nolu hat yardımıyla 7 nolu
çinko çöktürme tankına (7) alınır.
20
7 nolu tanka 20 nolu sodyum
karbonat ve 21 nolu
polielektrolit tankından dozaj pompaları ile çinkonun çinko karbonat (ZnCOg) halinde çökmesi
sağlanmaktadr.22 nolu hat üzerinden pompa yardımıyla 2.filtreprese (8) çökelti gönderilerek
çökeltinin tutulması sağlanmaktadır. 23 nolu hat yardımıyla 2.filtrepres süzüntüsü 9 nolu
temiz su tankına gönderilmektedir.
9
nolu tank 25 no]u temiz su hattı ile ve 23 nolu
2.filtrepres süzüntü suyu ile doldurulmakta ve böylece reçine yıkama tankı herdaim dolu
25
bulunmaktadır.
Bu detaylı açıklamada, buluş konusu durulama banyosunda oluşan demir(lll) klorür, demir(ll)
klorür ve çinko klorürün oksidasyon ve çöktürme yöntemleri için tercih edilen yapılanmaları,
sadece konunun iyi anlaşılmasına yönelik olarak ve hiçbir sınırlayıcı etki oluşturmayacak
şekilde açıklanmaktadır.
30
Buluş, sıcak daldırma çinko kaplama proseside bulunan piklink sonrası gerçekleşen asidik
karakterli hale gelen ve içeriğinde FeCI3, FeClz ve ZnClz bulunan durulama sularının geri
kazanımını ve bu sulardan Fe(OH)g , ZnCOg kazanımıyla ilgilidir.
Durulama banyosunda (1) bulunan asidik karakterli atıksu kartuş filtreden geçirilerek pompa
yardımıyla 9 nolu hattan durulama tankına (2) alınmaktadır.2 nolu tanktan pompa vasıtasıyla
35
1O nolu hatla oksidasyon tankına (3) gönderilmektedir.
3 nolu tanka sodyum
hipoklorit
7
(NaOCl) tankından (11} dozlama yapılmaktadır. 12 nolu hat yardmıyla demir çöktürme
tankına alınmakta ve burada 13 nolu NaOH, 14 nolu polielektrolit tankından dozlama
yapılarak demirin çökelmesi sağlanmaktadır. Pompa yardımıyla 15 nolu hattan 1.filtreprese
(5) gönderilen çözeltiden tüm demirler tutulup '16 nolu hat yardımıyla süzüntünün çinko
çöktürme tankına (6) gönderilmesi sağlanmaktadır. 6 nolu tanka NaCOs tankı (17) ve
polielektrolit tankının (18) dozlanmansıyla çinkonun çöktürülmesi sağlanır ve pompa
yardımıyla 19 nolu hattan 2. Filtreprese (7) gönderilmektedir. 2. Filtrepresin süzüntüsü 20
nolu hat yardımıyla 8 nolu tanka dolmaktadır. Bu tanktan 21 nolu hat yardımıyla 25 nolu
vananın açılmasıyla 23nolu hattan temizlenmiş su deşarj ediiebilirken 26 nolu temiz su
10
hattından 8 nolu tankın doldurulmasıyla ise 24 nolu vananın açılması ile 22 nolu hattan
durulama banyosuna(1) temiz suyun dıoldurulması sağlanmaktadır.
Bu detaylı açıklamada, buluş konusu sıcak daldırma galvaniz sonrası soğutma banyosunda
oluşan çinko oksit (ZnO) ve suda bu]unan kalsiyum karbonat (CaCOg) gibi kirleticilerin sudan
uzaklaştırıiması ve temiz su geri kazanılmasını içeren ve sadece konunun iyi anlaşılmasına
15
yönelik olarak ve hiçbir sınırlayıcı etki oluşturmayacak şekiide açıklanmaktadır.
Buluş, sıcak daldırma çinko kapiama proseside sıcak daldırma sonrası bulunan soğutma
suyunun arıtılmasıve su geri kazanımıyla ilgilidir.
Soğutma banyosundan (1) pompa yardımıyla kartuş filtreden geçen çözelti 9 nolu hattan
soğutma banyosu tankına gönderilmektedir. Pompa yardımıyla 10 nolu hattan UF besleme
20
tankına (3) iletilir. 11 nolu hat yardımıyla UF membranlarına (4) gönderilen çözeltinin
konsantresi 12 nolu hat ile 3 nolu tanka dönmekte, 13 nolu hat vasıtasıyla kolloidal
kirliliğinden arındırılmış çözelti ters ozmoz (RO) besleme tankına gönderilmektedir. Pompa
vasıtasıyla 14 nolu hatla RO membranlarına (6) gönderilen çözeltinin konsantre hattı (15)
tekrar 5 nolu tanka geri dönmekte, içeriğindeki safsızlığı alınan çözelti 't6 nolu hat vasıtasıyla
25
23 nolu vananın açılması ile reçine rejenerasyon tankına (7) yada 22 nolu vananın açılması
ile 8 nolu temiz su tankına gönderilebilmektedir. Elde edilen temiz su 8 nolu tanktan pompa
vasıtasıyla soğutma banyosuna (1) geri gönderilebilmektedir. 7 nolu tanktan rejenerasyon
için 20 nolu hattı kullanılırken, 19 nolu hattan 7 nolu tanka geri dönüş tamamlanabiimektedir.
Yukarıda anlatılan buluşlar tek sistemde uygulanmaya yönelik olarak tasarlanmıştır. Bu
30
sistem çürük aslt rejenerasyohu, durulama ve soğutma banyo sulannın birlikte oksidasyon,
çöktürme ve membran sistemini içeren hibrit bir sistemle sürdürülebiIir şekilde nasıl
uygulanabileceğini açı klamaktad
ı
r.