Een beitserij is een industriële installatie of een deel van een installatie waarin oxidelagen, onzuiverheden of kalkaanslag worden verwijderd van metalen materialen met behulp van chemische processen. Dit gebeurt met beitsoplossingen die meestal zuren of basen bevatten. Beitsen wordt gebruikt om metalen oppervlakken voor te bereiden voor verdere verwerking, zoals coaten, galvaniseren of verven, en zorgt ervoor dat de oppervlakken metaalhelder en vrij van residuen zijn.

In de industriële water- en afvalwaterzuivering is de behandeling van afvalwater van beitserijen van cruciaal belang, omdat dit afvalwater vaak zware metalen, zuurrestanten en andere vervuilende stoffen bevat die moeten worden behandeld voordat ze in het milieu worden geloosd.

Technische achtergrond van het beitsproces

Beitsen verwijdert ongewenste oppervlakteverontreinigingen van metalen door contact met een chemische beitsoplossing. Dit proces wordt voornamelijk gebruikt in de metaalverwerking en oppervlaktetechnologie om metalen oppervlakken voor te bereiden voor verdere verwerkingsstappen of om de corrosiebestendigheid te verhogen.

De chemische reacties in het beitsproces variëren afhankelijk van het materiaal, het gebruikte zuur en het doel van het beitsproces. Veelgebruikte beitsoplossingen zijn

• Zoutzuur (HCl): Vooral effectief voor het verwijderen van aanslag en corrosieproducten van ijzer en staal.
• Zwavelzuur (H₂SO₄): Veel gebruikt voor het beitsen van staal, vooral in de staalproductie. Het wordt vaak in hoge concentraties gebruikt omdat het aanslag en oxiden effectief verwijdert.
• Fluorwaterstofzuur (HF) en salpeterzuur (HNO₃): Deze zuren worden vaak in combinatie gebruikt, vooral voor het beitsen van roestvrij staal en aluminium. Ze zijn in staat om bijzonder resistente oxidelagen te verwijderen.
• Fosforzuur (H₃PO₄): Wordt gebruikt om het oppervlak te passiveren en te beschermen tegen corrosie.

Naast zuren kunnen ook alkaliën zoals natriumhydroxide (NaOH) worden gebruikt voor alkali-beitsen, vooral voor aluminium of zink. In sommige gevallen worden inhibitoren toegevoegd aan de beitsoplossingen om de aanval van het zuur op het basismetaal te vertragen en te zorgen voor een gelijkmatige verwijdering van onzuiverheden.

Beitsproces en -systemen

Afhankelijk van de toepassing en het te behandelen materiaal kunnen beitsprocessen op verschillende manieren worden uitgevoerd:

1. Dompelbeitsen: Het werkstuk wordt ondergedompeld in een beitsbad waarin de chemische reactie plaatsvindt. Dit proces wordt veel gebruikt in massaproductie, bijvoorbeeld in de staal- en aluminiumindustrie. Volledige onderdompeling zorgt ervoor dat zelfs complexe geometrieën volledig worden behandeld.

2. Beitsen door sproeien: De beitsoplossing wordt op het metaaloppervlak gesproeid. Dit proces wordt vaak gebruikt voor materialen met een groot oppervlak of continu geproduceerde materialen, zoals rollen plaatstaal of buizen, om het contact met de beitsoplossing efficiënt te regelen.

3. Elektrochemisch beitsen: Bij dit proces wordt een elektrische stroom gebruikt om de chemische reactie te versnellen. Het wordt vooral gebruikt voor roestvrij staal omdat het zorgt voor een uniforme oppervlaktebehandeling.

Afvalwater van beitserijen en de behandeling ervan

Het afvalwater dat in beitserijen wordt geproduceerd, bevat meestal hoge concentraties zuren, zware metalen (zoals ijzer, nikkel, zink en chroom), organische residuen en opgeloste oxiden. De behandeling van dit afvalwater is van cruciaal belang, want onbehandeld afvalwater mag niet in het milieu terechtkomen.

Er worden verschillende fysisch-chemische processen gebruikt om afvalwater van beitserijen te behandelen:

1. neutralisatie:

Afvalbeitswater bevat vaak overtollige zuren die geneutraliseerd moeten worden. Dit wordt gedaan door alkaliën zoals natriumhydroxide of kalkmelk (Ca(OH)₂) toe te voegen om de pH-waarde naar een neutraal bereik te brengen. Nauwkeurige pH-regeling is cruciaal om optimale omstandigheden te garanderen voor de volgende behandelingsfasen.

2. precipitatie en uitvlokking:

Neerslagmiddelen zoals ijzer(III)chloride of neerslagmiddelen op basis van calcium worden gebruikt om zware metalen en opgeloste vaste stoffen uit het beitsafvalwater te verwijderen. Deze veroorzaken de vorming van onoplosbare verbindingen, die vervolgens worden samengevoegd tot grotere vlokken door vlokmiddelen zoals polymeren en vervolgens worden afgescheiden door bezinking of filtratie.