一种钢铁酸洗与水循环利用的方法技术

在碳钢表面酸洗与不锈钢酸洗钝化领域，有几个环保问题必须面对：1、生产过程产生大量的酸雾；2、工件漂洗水处理难度大，实现中水回用的投资与运行费用高；3、废酸的回收利用困难。本发明专利技术提出了一种钢铁酸洗与漂洗水循环利用的方法，即可以用于碳钢的酸洗也可以用于不锈钢的酸洗钝化，在能够低成本实现漂洗水循环使用的同时实现废酸回收利用，在确保生产效率与产品质量的基础上，大幅度降低环境风险。

A Method of Steel Pickling and Water Recycling

In the field of carbon steel surface pickling and stainless steel pickling passivation, there are several environmental problems that must be faced: 1. A large number of acid fog is produced in the production process; 2. The treatment of workpiece rinsing water is difficult, and the investment and operation cost of reclaimed water reuse is high; 3. The recovery and utilization of waste acid is difficult. The invention provides a method for recycling iron and steel pickling and rinsing water, which can be used for carbon steel pickling and stainless steel pickling passivation. It can realize recycling of rinsing water at low cost and recycle waste acid at the same time. On the basis of ensuring production efficiency and product quality, it can greatly reduce environmental risk.

【技术实现步骤摘要】
一种钢铁酸洗与水循环利用的方法
本专利技术属于环保及金属加工领域，特别涉及钢铁酸洗的水循环利用及酸回收方法。
技术介绍
在钢铁生产企业及使用钢铁加工成产品的企业，通常需要对钢铁表面进行酸洗除锈才能进行后续的钝化、磷化、电镀等表面处理。通常采用盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸等强酸性溶液对钢铁表面氧化层去除，尤其以盐酸或硫酸较为普遍。采用盐酸清洗普通碳钢效率高、表面不挂灰，一般不需要对酸加热，但生产过程会有大量的酸雾产生，酸雾腐蚀生产设施且影响生产人员健康，需要有大风量的酸性气体处理系统进行收集中和处理。多次进行工件酸洗与补充的酸洗液中将富集大量的亚铁离子，使生产效率下降，不得不进行老化酸液报废处理，可以将老化液中加入浓盐酸，再对酸液进行冷冻结晶，实现氯化亚铁的分离与酸的再生。但使用盐酸酸洗后的工件漂洗水以及气体收集中和水中含有大量的氯离子，很难通过简单易行的方法去除，使生产用水难以实现达标排放或中水回用。采用硝酸对不锈钢进行酸洗钝化，一般在硝酸中加入氢氟酸，以提高生产效率。硝酸+氢氟酸的生产工艺有几个环保问题必须面对：1、生产过程产生大量的黄烟；2、工件漂洗水中含有大量的硝酸根域氟离子，废水处理难度大，实现中水回用的投资与运行费用高；3、废酸的回收利用困难，一般采用减压蒸馏或焙烧工艺回收混酸，设备投资大、能耗高。对碳钢采用硫酸酸洗或对不锈钢采用硫酸预酸洗，一般需要对酸液进行加热，且工件表面容易挂灰，有人在硫酸中添加氯化钠、双氧水以提高硫酸的生产效率。以上方法都只是解决某一个方面的问题，难以从生产效率、基材适应性、投资、运行成本、环保等方面系统性解决问题。本专利技术人提出一种钢铁酸洗新方法，即满足工件的生产质量与效率，又实现酸的回收利用与漂洗水的循环使用。
技术实现思路
1、所要解决的技术问题：现有的钢铁酸洗中难以从生产效率、基材适应性、投资、运行成本、环保等方面系统性解决问题，现有的酸洗方法只能解决某一个方面的问题，而且无法做到减少酸洗过程酸雾产生；低成本实现酸洗后工件漂洗水的循环使用；实现废酸的回收与循环使用。2、技术方案：采用硫酸为生产用酸，加入促进剂与缓蚀剂并通入空气或臭氧并控制合适的温度，即可用于对钢铁表面进行酸洗除锈也可用于对不锈钢进行酸洗钝化。硫酸浓度为重量百分比15-45%，最合适的浓度为25-40%。酸洗溶液的温度为25-85°C，最佳温度为40-60°C。促进剂可以是含有卤素的无机盐与含氮的无机盐或有机物组成。如氟化钠、氯化钠、氯化钙、溴化钠、溴化钾、碘化钾、硝酸钠、硝酸钙、亚硝酸钠、间硝基苯、间硝基苯磺酸钠、对氨基苯甲酰谷氨酸、对氨基苯甲酸、谷氨酸等物质的一种或几种组成。促进剂的添加量为酸洗溶液重量百分比0.5%-10%，最佳范围是3%-5%。酸洗缓蚀剂可以由含有乌洛托品、水合肼、1、4丁二炔醇、乙醇胺、三乙醇胺、苯骈三氮唑等物质的一种或几种组成。添加量为酸洗溶液重量百分比0.01%-1%，最佳范围是0.05%-0.5%。对酸液中通入空气或臭氧，可以采用以下方法的任何一种实现：通过曝气盘、曝气管或文丘力混合、对空气或臭氧增压充入有硫酸溶液的容器中再将容器中含有氧气或臭氧的硫酸流回酸洗池中等公开的液体中混入气体的方法。根据硫酸溶液的体积，加入氧气或臭氧的量为1-10mg/L。酸洗工件的漂洗水按本专利技术提供的方法实现生产用水零排放。漂洗水经石灰沉淀后可以直接循环回用；当工件表面存在有机污染、漂洗水中COD与氨氮等指标不符合回用水标准时，经石灰中和沉淀的水通过生化处理后达标回用；当生化处理的水积累的TDS超过回用水标准时，通过超滤+反渗透对部分或全部生化后的水进行处理，处理后清水直接回用，浓水用于硫酸溶液的配制。采用的生化工艺可以是厌氧、缺氧、好氧等活性污泥法、生物法、MBR等能实现有机物生物降解的单一工艺或工艺组合。酸洗用过的废酸及大部分添加剂按本专利技术提供的方法实现回收利用。通过检测酸洗液中铁离子浓度，当酸液中铁离子浓度超过80g/L后，将酸液做废酸再生处理。在废酸中加入浓硫酸使硫酸浓度达到50%以上，并将酸液冷却到10°C以下，使酸洗污泥沉淀析出，含有少量金属离子的硫酸及添加剂随清液循环回用。3、有益效果：大幅度提高酸洗的生产效率、避免工件表面挂灰。大幅度减少采用硝酸或盐酸酸洗造成的酸雾。工件自酸洗池取出后，先进酸回收池，再进行逆流漂洗，漂洗水经石灰中和、沉淀、过滤后回用，实现生产用水零排放。将多次酸洗工件的废酸加入浓硫酸后冷却到5°C以下，含有大量硫酸亚铁的酸洗污泥结晶沉淀，压滤后另行处置，压滤液继续沉淀，上清液作为生产用硫酸直接回用，避免了酸的报废。附图说明图1为本专利技术的酸洗漂洗工艺流程图。具体实施方式下面通过溶液配制步骤、工艺流程和实施例来对本专利技术进行详细说明。1、按以下顺序配置溶液：配置硫酸溶液硫酸含量15—45%加入促进剂0.5—10%加入缓蚀剂0.01—1%对溶液通入氧气或臭氧、并加热至35°C——85°C工件的酸洗时间1—70分钟将工件放入上述溶液中酸洗，工件的具体酸洗时间需要根据钢铁零件的材质、酸液中硫酸浓度、以及酸液的温度来确定。流程说明待清洗的钢铁工件先放入配置好硫酸溶液的酸洗池中，表面氧化层去除干净后，工件放入酸回收池后立即取出，按顺序进入水洗1、水洗2、水洗3进行漂洗后，工件进入下一个工序如电镀、磷化等。如工件是不锈钢，直接用自来水或反渗透纯水最后清洗后用蒸汽吹扫，用热风干燥使表面钝化。对于氧化皮较厚的碳钢或难以去除氧化膜的不锈钢，可以采用两次酸洗的办法，先将已经多次酸洗工件的酸进行浸泡，使工件表面氧化皮大部分去除，再将工件用新酸进行清洗，以提高生产效率。除采用2次酸洗外，提高生产效率的关键因素是添加促进剂、缓蚀剂，在酸液中通入氧气或臭氧、控制酸液温度及硫酸浓度。硫酸浓度一般控制在15-45%，最佳浓度范围为25-40%。酸液温度可以在25-85°C使用，最佳温度范围是40-60°C。酸洗促进剂由含有卤素的无机盐与含氮的无机盐或有机物组成。如氟化钠、氯化钠、氯化钙、溴化钠、溴化钾、碘化钾、硝酸钠、硝酸钙、亚硝酸钠、间硝基苯、间硝基苯磺酸钠、对氨基苯甲酰谷氨酸、对氨基苯甲酸、谷氨酸等物质的一种或几种组成。促进剂的添加量为酸洗溶液重量百分比0.5%-10%，最佳范围是3%-5%。酸洗缓蚀剂可以由含有乌洛托品、水合肼、1、4丁二炔醇、乙醇胺、三乙醇胺、苯骈三氮唑等物质的一种或几种组成。对酸液中通入空气或臭氧，可以采用以下方法的任何一种实现：通过曝气盘、曝气管或文丘力混合、对空气或臭氧增压充入有硫酸溶液的容器中再将容器中含有氧气或臭氧的硫酸流回酸洗池中等公开的液体中混入气体的方法。在硫酸溶液中混入空气或臭氧，在上述促进剂的协同作用下，将大幅度提高酸洗效率。如不加入促进剂也不通入空气的情况下，25%硫酸溶液，60°C的情况下，酸洗碳钢需要1小时，酸洗304不锈钢即使20小时表面也无法洗净。加入促进剂，25%硫酸溶液，60°C的情况下，酸洗碳钢需要30分钟，酸洗304不锈钢需要3小时以上。加入促进剂，通入空气，25%硫酸溶液，60°C的情况下，酸洗碳钢需要10分钟，酸洗304不锈钢需要1-2小时。加入促进剂，通入臭氧，25%硫酸溶液，60°C的情况下，酸洗碳钢只需要1分钟，酸洗3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢铁酸洗与水循环利用的方法，其特征在于：采用硫酸为生产用酸，加入促进剂与缓蚀剂并通入空气或臭氧并控制合适的温度，即可用于对钢铁表面进行酸洗除锈也可用于对不锈钢进行酸洗钝化。

【技术特征摘要】
1.一种钢铁酸洗与水循环利用的方法，其特征在于：采用硫酸为生产用酸，加入促进剂与缓蚀剂并通入空气或臭氧并控制合适的温度，即可用于对钢铁表面进行酸洗除锈也可用于对不锈钢进行酸洗钝化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：硫酸浓度为重量百分比15-45%，最合适的浓度为25-40%，酸洗溶液的温度为25-85°C，最佳温度为40-60°C。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：促进剂可以是含有卤素的无机盐与含氮的无机盐或有机物组成，为氟化钠、氯化钠、氯化钙、溴化钠、溴化钾、碘化钾、硝酸钠、硝酸钙、亚硝酸钠、间硝基苯、间硝基苯磺酸钠、对氨基苯甲酰谷氨酸、对氨基苯甲酸、谷氨酸物质的一种或几种组成，促进剂的添加量为酸洗溶液重量百分比0.5%-10%，最佳范围是3%-5%。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：酸洗缓蚀剂可以由含有乌洛托品、水合肼、1、4丁二炔醇、乙醇胺、三乙醇胺、苯骈三氮唑物质的一种或几种组成，添加量为酸洗溶液重量百分比0.01%-1%，最佳范围是0.05%-0.5%。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对酸液中通入空气或臭氧，可以采用以下方法的任何一种实现：通过曝气盘、曝气管或文丘力混合、对空气或臭氧增压充入有硫酸溶液的容器中再...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴浩，
申请(专利权)人：南京馥安投资管理有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32