Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Alkalinitrit aus nitrathaltigen Salzbädern

Abstract

 Beim Behandeln von salzbadnitrierten Bauteilen aus Eisen und Stahl in nitrathaltigen Abkühlbädern entstehen Ni­trite, die aus dem Waschwasser entfernt werden müssen. Diese Nitritbildung kann man vermeiden, wenn man das im Salzbad gebildete Nitrit dort zu Nitrat oxidiert, vor­zugsweise durch Einleiten von Luft in den Betriebspausen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Alkalinitrit aus nitrathaltigen, zum Abkühlen von Bauteilen nach dem Nitrieren verwendeten Salzbädern und eine ent­sprechende Vorrichtung.

[0002] In der DE-PS 25 14 398 wird ein Salzbad zum Kühlen badnitrierter Bauteile aus Eisen und Stahl beschrieben, das Natrium- und Kaliumhydroxid mit etwa 10 % Alkalinitrat ent­hält. Dieses Salzbad wird in zunehmendem Umfang in der In­dustrie eingesetzt, um die den badnitrierten Bauteilen bei Entnahme aus dem Nitrierbad anhaftenden Cyanid- und Cyanat­reste zu Carbonat umzusetzen und damit unschädlich zu machen. Besondere Bedeutung erlangten diese Salzbäder, als sich herausstellte, daß unter veränderten Behandlungsbedin­gungen eine deutliche Erhöhung des Korrosionswiderstandes nitrierter Bauteile erreichbar ist.

[0003] Bei Betrieb dieser Salzbäder wird, besonders bei hohen Durchsätzen, durch die Umsetzung von Cyanid und Cyanat zu Carbonat ein Teil des Nitrates zu Nitrit reduziert. In der Praxis wird üblicherwiese so verfahren, daß die Werkstücke mindestens so lange in dem bei einer Temperatur von 330 bis 400° C betriebenen Abkühlbad verbleiben, bis sie dessen Temperatur angenommen haben und die Entgiftungsreaktion bzw. die Korrosionsschutzbehandlung abgeschlossen ist. Dann werden die Werkstücke dem Abkühlbad entnommen und in kaltem Wasser abgekühlt. Enthält des Abkühlbad Nitrit, reichert sich dieses in dem zum Abkühlen verwendeten Wasser an. Dementsprechend muß dieses Wasser ebenfalls entgiftet werden. Dieser zusätzliche Arbeitsgang kann eingespart werden, wenn die Entstehung des Nitrits unter­bunden oder das Nitrit unmittelbar nach seiner Entstehung vernichtet werden kann.

[0004] Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver­fahren zur Entfernung von Alkalinitrit aus nitrathaltigen, zum Abkühlen von Bauteilen nach dem Nitrieren verwendeten Salzbädern zu entwickeln, um einen zusätzlichen Entgif­tungsarbeitsgang zu vermeiden.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das im Salzbad gebildete Nitrit dort zu Nitrat oxidiert wird. Vorzugsweise wird hierzu in den Betriebspausen Luft durch das Bad geblasen.

[0006] Mit dieser einfachen und einfach durchzuführenden Maßnahme gelingt es überraschenderweise, in der Salzschmelze das gebildete Nitrit zu Nitrat zu oxidieren. Die Behandlung des Abkühlbades erfolgt in Betriebspausen, z.B. nachts, an Wochenenden oder, wenn im vorgeschalteten Nitriersalzbad über längere Zeit keine Bauteilnitrierung erfolgt. Es ist von Vorteil, die Oxidationsbehandlungen in möglichst kurzen Zeiträumen durchzuführen, um das sich bildende Nitrit mög­lichst schon bei geringen Konzentrationen zu oxidieren.

[0007] Diese Badregenerierung ist am wirkungsvollsten, wenn die Luft in sehr feiner Verteilung durch das Salzbad strömt. Das läßt sich am besten erreichen mit einem ringförmigen Belüftungsrohr, das unterhalb des üblicherweise in derarti­ gen Bädern vorhandenen Umwälzrührers angebracht ist. Die Abbildung zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungs­form. Das ringförmige Belüftungsrohr (4) ist an der zum Umwälzrührer (3) gerichteten Oberfläche mit Bohrungen (5) versehen, so daß die daraus austretende Luft direkt in den Umwälzrührer (3) geleitet und von diesem im Bad (2) ver­teilt wird, das sich in einem Tiegel (1) befindet.

[0008] Die notwendige Luftmenge hängt naturgemäß primär von der Menge des entstehenden Nitrits ab und damit von der Menge des in das Abkühlbad eingebrachten Nitriersalzes, letzten Endes also von Größe, Form und Menge der behandelten Bau­teile.
Rechnerisch ergibt sich ein Luftbedarf von ca. 1.625 Liter pro kg zu oxidierenden Natriumnitrits. Mit der be­schriebenen Vorrichtung erreicht man einen Ausnutzungsgrad von 60 bis 80 %, weshalb man in der Praxis 2.000 bis 2.700 Liter Luft pro kg Natriumnitrit benötigt.

[0009] Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern.

[0010] 1. In einer Salzbadnitrieranlage wurden in zwei Schichten stabförmige Bauteile salzbadnitriert und in einem Salz­bad, das eine Temperatur von 370° C hatte, abgekühlt. Die Wanne, die das Abkühlsalzbad enthielt, hatte eine Größe von 800 x 600 x 900 mm und einen Salzinhalt von 900 kg mit folgender Ausgangszusammensetzung (in Gew.-%):
NaOH 18,4
KOH 42,5
Na₂CO₃ 28,3
NaNO₃ 10,8
NaNO₂ 0,0

[0011] Nach einer Betriebsdauer von 16 Stunden (= 2 Schichten) hatte sich die Zusammensetzung des Bades in Gew.-% wie folgt geändert:
NaOH 18,2
KOH 41,8
Na₂CO₃ 29,2
NaNO₃ 10,7
NaNO₂ 0,1

[0012] Der prozentuale Gehalt an Natriumnitrit entsprach einer absoluten Menge von 0,9 kg. Rechnerisch ergab sich ein Luftbedarf von 1.465 Liter (bei 100 % Ausnutzung). Da der Ausnutzungsgrad vorher nicht bekannt war, wurde mit der doppelten Luftmenge gearbeitet. Bei der zur Verfügung ste­henden Zeit von 7 Stunden waren demnach 420 Liter Luft pro Stunde durch das Bad zu leiten. Bereits nach 4,5 Stunden zeigte die laufende analytische Überwachung, daß der Gehalt an Natriumnitrit auf 0 Prozent gesunken war. Es errechnet sich daraus ein Ausnutzungsgrad der Luft von 78 %. Gleich­zeitig mit der Belüftung wurde das Bad entschlammt, so daß bei Wiederbeginn der Arbeit folgende Badzusammensetzung in Gew.-% vorlag:
NaOH 19,1
KOH 42,5
Na₂CO₃ 27,6
NaNO₃ 10,8
NaNO₂ 0,0

[0013] 2. Wellenförmige Bauteile wurden salzbadnitriert und in einem Abkühlbad abgekühlt. Die Wannengröße betrug 1200 x 1700 x 1500 mm, der Salzinhalt 6000 kg, die Temperatur 370° C. Gearbeitet wurde in drei Schichten. Nachstehend wird die Ausgangszusammensetzung des Bades und dessen Zusammensetzung nach 112 Stunden Arbeitszeit angegeben:

[0014] Die absolute Menge an gebildetem NaNO₂ betrug 18 kg, die rechnerische Luftmenge 29.250 Liter. Auch hier wurde zunächst mit der doppelten Luftmenge gearbeitet. Allerdings verfügte dieses große Abkühlbad über zwei Umwälzer, daher wurde die Belüftung auch über zwei Be­lüftungsrohre durchgeführt. Je Belüftungsrohr wurden 1.220 Liter Luft pro Stunde eingeleitet. Auch in diesem Falle wurde festgestellt, daß bereits nach 15 Stunden das Nitrit völlig umgesetzt war, was einem Ausnutzungs­grad von nahezu 80 % entspricht. Die Zusammensetzung des Bades nach der Belüftung entsprach bis auf geringe Unterschiede der angegebenen Ausgangszusammensetzung.

Ansprüche

1. Verfahren zur Entfernung von Alkalinitrit aus nitrat­haltigem, zum Abkühlen von Bauteilen nach dem Nitrie­ren verwendeten Salzbädern, dadurch gekennzeichnet, daß das im Salzbad gebildete Nitrit dort zu Nitrat oxi­diert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Oxidation von Nitrit zu Nitrat in Betriebs­pausen Luft durch das Salzbad geblasen wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, bestehend aus einem Tiegel mit Um­wälzrührer, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmi­ges, mit Bohrungen (5) versehenes Belüftungsrohr (4) unterhalb des Umwälzrührers (3) im Salzbad (2) angebracht ist.

Zeichnung