# Beitsvloeistof recyclen

Bij het maken van plaatstaal wordt beitsvloeistof gebruikt. Na gebruik bevat deze waterige vloeistof Fe2+-ionen, H+-ionen en Cl–-ionen. In deze opgave worden twee processen beschreven waarmee gebruikte beitsvloeistof wordt gerecycled: het proces van New Zealand Steel (proces A) en het proces van SMS Siemag (proces B). In beide processen wordt gebruikte beitsvloeistof omgezet tot onder andere Fe3+-ionen en HCl-gas.

Proces A
Het bedrijf New Zealand Steel maakt gebruik van een vortexreactor. Zie figuur 1. Een vortexreactor is een reactor waarin een ronddraaiende stroom van gassen (een vortex) aanwezig is. De reactor wordt verwarmd met behulp van gasbranders.
De gebruikte beitsvloeistof wordt via vernevelaars van boven in de reactor gebracht bij een temperatuur van minimaal 350 °C.
Hierdoor verdampt het water waarin de ionen zijn opgelost en ontstaan vast FeCl2 en gasvormig HCl. Het vaste FeCl2 reageert vervolgens in de vortexreactor tot Fe2O3, wat aan de onderkant van de reactor wordt afgevoerd en opgeslagen. HCl en stoom verlaten de vortexreactor aan de bovenkant en worden opgevangen.

De omzetting van FeCl2 tot Fe2O3 verloopt volgens reactie 1.

4 FeCl2 (s) + 4 H2O (g) + O2 (g) --> 2 Fe2O3 (s) + 8 HCl (g) (reactie 1)

Reactie 1 verloopt zeer snel onder de omstandigheden in de reactor.

Reactie 1 is exotherm.

Proces B
Het proces van SMS Siemag vindt plaats in drie stappen en is hieronder onvolledig en schematisch weergegeven:
Stap 1: De gebruikte beitsvloeistof wordt verwarmd tot 70 °C in een pre-concentrator.
Hierdoor verdampt een deel van het water en een deel van het opgeloste HCl.
Deze gassen worden naar een opvangvat geleid. Een geconcentreerde oplossing van
Fe2+-ionen, H+-ionen en Cl–-ionen stroomt naar reactor 1 (R1).
Stap 2: In R1 reageren alle Fe2+-ionen met zuurstof volgens reactie 2, bij een temperatuur van
150 °C en een druk van 7 bar.
12 Fe2+(aq) + 3 O2(g) ---> 8 Fe3+(aq) + 2 Fe2O3(s) (reactie 2)
Stap 3: De ontstane suspensie wordt in reactor 2 (R2) geleid bij een temperatuur van 170 °C.
Hier verdampt nog meer water. Ook treedt reactie 3 op:
2 Fe3+ (aq) + 6 Cl– (aq) + 3 H2O --> 6 HCl (g) + Fe2O3 (s) (reactie 3)
Vast Fe2O3 wordt onder in R2 afgevoerd en opgeslagen. Alle overige H+-ionen en Cl–-
ionen verlaten R2 als HCl-gas. Alle gasvormige stoffen worden naar het opvangvat
geleid.

Hieronder is het proces B nogmaals in een onvolledig blokschema weergegeven.

Beide processen (A en B) zijn bedoeld om stoffen te hergebruiken. Op basis van de uitgangspunten van de groene chemie hebben beide processen voordelen en nadelen.