本發(fā)明涉及一種在熔鹽槽氮化化學(xué)設(shè)備中處理廢水和氧化槽殘余污泥以回收碳酸鹽和水的方法。

背景技術(shù)：

1、在汽車(chē)、航空或工業(yè)應(yīng)用中，機(jī)械零件在運(yùn)行中通常會(huì)承受很大的壓力。

2、傳統(tǒng)上，機(jī)械零件可以接受物理化學(xué)性質(zhì)的處理，從而可以改善它們的一些性能，其中特別表現(xiàn)為摩擦性能、耐磨性、抗疲勞性、抗卡死性或耐腐蝕性。

3、現(xiàn)有技術(shù)中已知的處理方法是氮化。氮化包括將鐵金屬零件浸入能夠傳輸?shù)慕橘|(zhì)中，該介質(zhì)特別可以是熔鹽槽。在本文中，氮化還包括氮碳共滲，這是氮化的一種變體，其中除了氮之外碳也擴(kuò)散到零件中。申請(qǐng)人設(shè)計(jì)和實(shí)施的方法是氮化方法的優(yōu)選示例。

4、參見(jiàn)圖1，其表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的氮化設(shè)備，這種設(shè)備1包括數(shù)個(gè)連續(xù)的槽，其中從上游到下游為氮化槽2、氧化槽3和停止槽4，也被稱(chēng)為“水停止槽”。氮化槽的上游通常設(shè)有脫脂槽5或一個(gè)或多個(gè)洗滌槽6以及干燥裝置7，例如烘箱。停止槽4的下游通常設(shè)有一個(gè)或多個(gè)洗滌槽8以及用于干燥零件的裝置9。

5、機(jī)械零件首先依次進(jìn)入脫脂槽5、洗滌槽6和干燥裝置7，進(jìn)行脫脂、洗滌和加熱。然后將零件浸入含有碳酸鹽等的氮化槽2中，該氮化槽2即熔鹽槽。根據(jù)需要，添加再生鹽將導(dǎo)致碳酸鹽轉(zhuǎn)化為氰酸鹽，該氰酸鹽是活性物質(zhì)。氮(和可選的碳)在零件中擴(kuò)散并以氮化物的形式沉淀，這導(dǎo)致形成主要由氮化鐵(或其他合金元素)組成的組合層以及下面的擴(kuò)散區(qū)，在該擴(kuò)散區(qū)中氮存在于鐵原子之間(固溶體)或氮與鋼中所含的合金元素反應(yīng)形成氮化物。

6、結(jié)合層和擴(kuò)散層的共同作用使得氮化零件既具有良好的摩擦性能，又具有優(yōu)異的耐磨性和耐腐蝕性。

7、氮化之后，將零件浸入含有氧化鹽(通常為氫氧化物和/或硝酸鹽)的氧化槽3中，以提高其耐腐蝕性并使其呈現(xiàn)均勻的黑色外觀。

8、氧化結(jié)束后，將零件浸入裝有冷水的停止槽4中，停止氧化，然后在洗滌槽8中通過(guò)數(shù)次連續(xù)洗滌進(jìn)行清潔，之后在干燥裝置9中干燥，然后排出。

9、對(duì)于某些處理，氧化步驟不是必需的，零件從氮化槽直接轉(zhuǎn)移到專(zhuān)用的停止槽中。來(lái)自該停止槽的水富含氮化鹽(并且不再含有氧化鹽)。

10、雖然氮化是改善機(jī)械零件性能的有效方法，但它的缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生液體和固體廢物(有時(shí)稱(chēng)為流出物)，并且需要水。這不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了重大影響，并且可能導(dǎo)致高昂的生產(chǎn)成本，特別是由于下文所述的廢物處理。

11、在arcor處理過(guò)程中，零件夾帶氮化鹽，污染氧化槽，然后氧化槽中的鹽會(huì)被夾帶并轉(zhuǎn)移到停止槽中。即使在處理槽(氮化和氧化)中，二次化學(xué)反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生污泥/廢物。

12、也可以交替使用帶氧化或不帶氧化的生產(chǎn)線，因此停止槽交替地用作氮化停止槽和氧化停止槽。因此氮化鹽和氧化鹽交替轉(zhuǎn)移到同一停止槽中。

13、圖1示出了這種廢棄物。其中有固體流出物b，也有液體流出物e。

14、固體流出物b被稱(chēng)為“殘余污泥”。它們主要在氧化槽3和氮化槽2中被收集，并且通常被送入鹽礦以進(jìn)行處理并儲(chǔ)存在那里。它們含有不溶性物質(zhì)和鹽。對(duì)于兩種類(lèi)型的鹽(氮化鹽和氧化鹽)，來(lái)自待處理零件的金屬和金屬氧化物(鐵和合金金屬)構(gòu)成不溶物。對(duì)于氧化鹽，碳酸鹽構(gòu)成不溶物的大部分。在定期維護(hù)操作期間，以物理方式去除殘余污泥。

15、液體流出物e被稱(chēng)為“廢水”。它們?cè)谕Ｖ共?的出口處被收集，并且通常被送入凈化站或由專(zhuān)門(mén)從事廢物處理的公司進(jìn)行管理。

16、此外，原材料的采購(gòu)成本本身也相對(duì)較高，因此優(yōu)化其消耗是有意義的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，面對(duì)這種情況，申請(qǐng)人尋求一種解決方案來(lái)減少對(duì)環(huán)境的影響并控制與氮化方法相關(guān)的成本。

2、申請(qǐng)人的研究重點(diǎn)非常具體地集中在減少?gòu)U物和限制可再生資源(例如水)和不可再生資源(例如氮化槽和氧化槽中使用的原材料，即氮化鹽和氧化鹽)的廢物。

3、本技術(shù)人已成功開(kāi)發(fā)出一種處理方法，該方法可以克服上述所有缺點(diǎn)，并且無(wú)需修改氮化鏈的架構(gòu)，因此能夠在現(xiàn)有的生產(chǎn)線上實(shí)施。

4、為此，本發(fā)明提出了一種在至少一個(gè)包括氮化槽、氧化槽和停止槽的熔鹽槽氮化化學(xué)設(shè)備中處理廢水(e)和/或來(lái)自氧化槽的殘余污泥(b)以回收碳酸鹽的方法，

5、該處理方法包括以下步驟：

6、-將廢水(e)和/或殘余污泥(b)中的氫氧根離子oh-轉(zhuǎn)化為碳酸根離子co32-，

7、-將水和由碳酸根離子和金屬陽(yáng)離子形成的碳酸鹽與氧化鹽分離，

8、-回收碳酸鹽。

9、根據(jù)本發(fā)明的處理方法，處理停止槽出口處的廢水和來(lái)自氧化槽的殘余污泥，以便僅回收碳酸鹽。碳酸鹽是氮化鹽的組分，可以供應(yīng)給氮化槽或進(jìn)行強(qiáng)化。當(dāng)進(jìn)行如下所述的水循環(huán)步驟時(shí)，處理過(guò)程后回收的水有利地向停止槽和/或洗滌槽供應(yīng)。

10、更準(zhǔn)確地說(shuō)，殘余污泥和/或廢水中的氫氧根離子oh-被清除，氫氧根離子oh-是氧化槽的成分。根據(jù)本發(fā)明，氫氧根離子被轉(zhuǎn)化為碳酸根離子。然后回收相應(yīng)的碳酸鹽(鹽形式的碳酸根離子)，然后有利地重新注入氮化槽中。通常，將再生鹽注入氮化槽中。氮化槽將碳酸根離子(co3)2-轉(zhuǎn)化為氰酸根離子cno-。

11、因此，當(dāng)再循環(huán)的碳酸根離子(co3)2-被重新注入氮化槽時(shí)，它們會(huì)被再生鹽轉(zhuǎn)化為氰酸根離子cno-。

12、有利的是將水重新注入停止槽和/或漂洗/洗滌槽中。

13、這樣，氧化流出物和廢流出物便供應(yīng)給氮化槽，并且有利地供應(yīng)給不同的水箱，特別是洗滌槽和/或停止槽。

14、碳酸鹽的重新強(qiáng)化以及必要時(shí)它們的再循環(huán)，通過(guò)減少固體和液體廢物，大大降低了工業(yè)氮化方法對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)重新使用后者以供應(yīng)該方法，從而減少了原材料(即氮化鹽)的數(shù)量和成本。

15、因此，本發(fā)明的方法具有生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的雙重優(yōu)勢(shì)。

16、規(guī)定了零件只能進(jìn)行一次氮化，不進(jìn)行氧化的情況下，停止槽用于停止氮化反應(yīng)。本發(fā)明的方法不適用于沒(méi)有氧化槽的單獨(dú)氮化生產(chǎn)線，因?yàn)樵谶@種情況下，碳酸鹽的回收可以通過(guò)簡(jiǎn)單地過(guò)濾廢水來(lái)完成。

17、氮化設(shè)備可以包括數(shù)個(gè)氮化槽和/或數(shù)個(gè)氧化槽和/或數(shù)個(gè)停止槽。

18、本文中使用的氮化設(shè)備是較普遍接受的。其所包含的不同槽實(shí)際上可以安裝在相同位置或不同位置。例如，可使用在第一地點(diǎn)的第一化學(xué)設(shè)備將氫氧根離子oh-脫碳酸化為碳酸根離子co32-，以及使用與第一地點(diǎn)不同的第二地點(diǎn)的第二化學(xué)設(shè)備將水與碳酸鹽分離。另外，同一地點(diǎn)可能會(huì)包含數(shù)個(gè)氮化設(shè)備，即數(shù)個(gè)氮化生產(chǎn)線。

19、在分離水和碳酸鹽的步驟中，水對(duì)應(yīng)于廢水和/或與污泥接觸以從中提取氫氧根離子的污泥浸出水。

20、轉(zhuǎn)化步驟可以特別地以數(shù)種方式進(jìn)行：

21、-轉(zhuǎn)化僅廢水中的氫氧根離子oh-，或

22、-轉(zhuǎn)化殘余污泥中的氫氧根離子oh-，其中，預(yù)先通過(guò)在水中(或更一般地，在水溶液中，例如自來(lái)水或工業(yè)用水中)浸出殘余污泥，來(lái)增溶所述氫氧根離子oh-，或

23、-轉(zhuǎn)化殘余污泥中的氫氧根離子oh-，其中，預(yù)先通過(guò)在廢水中浸出殘余污泥，來(lái)增溶所述氫氧根離子oh-。

24、根據(jù)其他方面，根據(jù)本發(fā)明的處理方法具有單獨(dú)的或者根據(jù)其技術(shù)上可能的組合的以下不同的特征：

25、-轉(zhuǎn)化步驟是通過(guò)氫氧根離子oh-與二氧化碳co2反應(yīng)進(jìn)行的，以形成碳酸根離子co32-和水，其按照以下反應(yīng)(1)進(jìn)行：

26、[化學(xué)反應(yīng)1]

27、2oh-+co2→h2o+co32-?(1)

28、-該方法包括在將氫氧根離子oh-轉(zhuǎn)化為碳酸根離子co32-之前，分離廢水中存在的金屬顆?；蚪饘傺趸锏牟襟E，有利地通過(guò)過(guò)濾進(jìn)行。這使得可以?xún)?yōu)化氮化鹽的純度，因?yàn)榻饘兕w粒是雜質(zhì)；

29、-氫氧根離子oh-的轉(zhuǎn)化是通過(guò)吹入二氧化碳co2來(lái)進(jìn)行的；

30、-氫氧根離子oh-的轉(zhuǎn)化是通過(guò)吹入空氣來(lái)進(jìn)行的。因此，氫氧化物與空氣中的co2發(fā)生反應(yīng)。轉(zhuǎn)化將花費(fèi)更多時(shí)間，但該方法實(shí)施起來(lái)簡(jiǎn)單且成本較低；

31、-分離水和碳酸鹽的步驟通過(guò)過(guò)濾和/或干燥進(jìn)行；

32、-該方法還包括在分離水和碳酸鹽后，將碳酸鹽重新注入氮化槽的步驟；

33、-該方法還包括在分離水和碳酸鹽之后，將水再循環(huán)至停止槽和/或至少一個(gè)洗滌槽的步驟；

34、-該方法包括在將碳酸鹽重新注入氮化槽之前，將陽(yáng)離子含量重新調(diào)節(jié)至氮化槽的含量的步驟，以使其與氮化鹽相容。該步驟實(shí)際上包括向所獲得的碳酸鹽中添加堿金屬碳酸鹽(例如碳酸鋰、碳酸鈉或碳酸鉀)，以使其含量與氮化槽中碳酸鹽的實(shí)驗(yàn)含量相對(duì)應(yīng)。這使得可以保持不同陽(yáng)離子的比例基本恒定，或者至少限制它們的變化。因此，當(dāng)通過(guò)將碳酸鹽重新注入氮化槽來(lái)再循環(huán)碳酸鹽時(shí)，該步驟是特別有利的，因?yàn)榈垭S時(shí)間保持基本恒定的物理化學(xué)性質(zhì)，這提高了該方法的可重復(fù)性；

35、-氮化槽包括氰酸根離子cno-和碳酸根離子co32-；

36、-氮化槽還包含堿金屬離子，優(yōu)選為鋰離子li+和/或鉀離子k+和/或鈉離子na+；

37、-氧化槽包含氫氧根離子oh-和/或硝酸根離子no3-以及可選的碳酸根離子。

38、通過(guò)本方法生產(chǎn)的一些碳酸鹽可具有顯著的強(qiáng)化能力，例如碳酸鋰li2co3。

39、本方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使得可以捕獲co2。