自動熱鍍鋅生產線
HG高效除銹劑在熱鍍鋅企業的應用
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  酸洗除銹是熱鍍鋅工藝中非常重要的一個工藝環節,能否獲得一個良好的待鍍工件表面質量,以及在熱鍍鋅工藝中如何提高質量、降低消耗,酸洗除銹這一工藝環節都起到一個不可忽視的重要作用!同時,這一工序所產生的環境污染和環境壓力,也是我們熱鍍鋅企業所頭疼和憂慮的!近幾年國內鍍鋅企業發展速度很快,隨之帶來的環境污染、廢液處理、排放問題也越來越突出!
一般來說, 鋼鐵表面都存在鐵銹和氧化皮。鐵銹的主要成分是氫氧化亞鐵與氫氧化鐵,氧化皮的主要成分是四氧化三鐵與三氧化二鐵。鐵的氧化物、鐵銹都很容易與鹽酸作用被溶解,其反應式如下:
FeO+2HCl→FeCl2+H2O               反應式 (1)
Fe(OH)2+2HCl→FeCl2+H2O           反應式 (2)
2Fe(OH)3+6HCl→2FeCl3+6H2O        反應式(3)
而氧化皮的酸洗反應過程則麻煩一些,因四氧化三鐵與三氧化二鐵在鹽酸溶液中較難溶解,但當與鐵同時存在時組成腐蝕電池,鐵為陽極。與氧化皮接觸處的鐵首先溶解,同時產生氫氣,并促使氧化皮從鋼鐵基體表面脫落,這一過程伴隨著產生氫氣時的機械剝離作用。其反應式如下:
2Fe+6HCl→2FeCl3+3H2↑            反應式(4)
這時析出的氫把四氧化三鐵、三氧化二鐵還原為氧化亞鐵,反應式如下:
Fe3O4+H2→3FeO +H2O                反應式(5)
Fe2O3+H2→2FeO +H2O                反應式(6)
然后重復反應式(1)的反應而溶解在酸液中。
      在以上反應中,其中反應式(4)的反應在氧化皮脫落之后會繼續進行。反應式(4)的過量反應會使金屬基體過量腐蝕而造成“過蝕”,俗稱“過酸洗”。同時過量酸洗會造成大量鐵離子的累積,使酸洗液提前失效。其反應過程還會產生大量氫氣,氫原子易擴散到金屬內部引起氫脆,導致金屬的韌性、延展性和塑性降低,影響材料的機械性能。而氫分子攜帶酸滴從酸液中逸出時,造成大量酸霧,污染車間環境。
     對于控制反應式(4)的過量反應,過去傳統的做法是添加緩蝕劑,但單純添加緩蝕劑會影響酸洗速度。從酸洗質量的角度出發,我們要求達到較高的緩蝕效率,即工件除去氧化皮之后,產生盡可能少的失重。而較高的緩蝕效率帶來的是酸洗速度和生產效率的降低,嚴重時甚至造成工件洗不動,出現“欠酸洗”現象。
     酸洗除銹的目的在于除銹和清除氧化皮,而不能腐蝕金屬的基體。過量的酸洗會使金屬表面變的粗糙,呈暗黑色或暗灰色,酸洗后的表面放大后呈鋸齒狀和凹凸點、麻點,使表面積增大,熱鍍鋅時會增加更多的表面上鋅量,同時也影響鍍鋅表面質量。
      針對以上這些問題,我們經過反復試驗、篩選,并經生產使用過程中的反復調整、改進,開發出HG高效除銹劑,并在熱鍍鋅企業得到成功運用。由于涉及到企業專有技術的問題,我在這里介紹基本思路和原則方法。
      在上述的酸洗基本反應式中,其中反應式(4)是一個重要的過程,我們的關鍵是要控制這個過程,為此我們采用了特殊的剝離劑、滲透劑,以加強和加快氧化皮從鋼鐵基體的脫離速度,解決了在高緩蝕效率的前提下,仍保持較高酸洗速度的難題。這時,我們可以適當加大緩蝕用量,并采用特殊的吸附劑在鋼鐵基體表面形成吸附層,就好像在剝離了氧化皮的金屬基體表面附上了一層薄膜一樣,阻止了金屬基體進一步地與酸液反應,徹底地解決了鹽酸酸洗工藝中的“過酸洗”問題。也就從根本上抑制和減少了鐵的溶解和腐蝕。酸液中生成的鐵離子的數量大大減少,反應少了酸的消耗也就少了。同時我們還采用了適量的絡合劑,可與鐵離子起絡合作用,Z大限度地降低了酸洗液中鐵離子的含量。
     從以上敘述我們得知,由于較好地解決了酸洗過程中的關鍵點的問題,所以我們研究、開發出的這種除銹劑添加到鹽酸中以后,使一噸鹽酸發揮二噸以上的功效。名副其實地體現了高效的性能,為此我們將其命名為高效除銹劑。
    下面談談HG高效除銹劑的特點:
    一、環保性能及抑霧效果好,可減少酸霧80%以上。傳統的抑霧方式是采用泡沫覆蓋劑和油性覆蓋劑,這些方法都因工件難清洗和處理,影響鍍鋅操作和質量而不被生產企業所歡迎。而我們首先從源頭減少反應,減少氫分子的逸出,調整酸洗液的表面張力,采用低泡沫的特殊抑霧劑等多方面入手,較好地解決了酸霧抑制的問題。正常天氣情況下,車間基本看不到酸霧(請參閱第九屆中國熱浸鍍技術交流會論文集)      
    二、除銹徹底,干燥后的工件能保持2小時左右不生二次銹。工件除銹后表面質量高,表面平滑、銀光閃閃、呈金屬本色。無過酸洗產生的麻點、過蝕、表面發黑、灰暗等缺陷。(請參閱第九屆中國熱浸鍍技術交流會論文集)  
    三、酸洗液使用壽命長,處理量大、使用成本低。添加HG高效除銹劑的酸洗液在使用過程中,酸度呈平滑曲線緩慢變化,亞鐵離子濃度呈平滑曲線緩慢上升,經適當補充、調配,其使用壽命和處理量是普通鹽酸的2倍以上,直接酸洗成本均低于普通鹽酸。
下面是南京大吉鐵塔制造有限公司在使用過程中的數據和曲線:
南京大吉鐵塔制造有限公司
添加HG高效除銹劑后與普通鹽酸使用周期數據的對照表

生  產 線

二  號  線1號槽  容量150t

一  號  線5號槽  容量100t

酸含量下降至40g/L時的使用周期

普通鹽酸:使用5個月

添加除銹劑后:使用10.83個月

普通鹽酸:使用3.7個月

添加除銹劑后:使用9.3個月

使用周期比較

添加除銹劑后的有效使用周期是普通鹽酸的2.2倍

添加除銹劑后的有效使用周期是普通鹽酸的2.5倍

說明:以上試用周期的比較是在生產量基本相同的情況下進行的。
參考以上數據、曲線,添加HG高效除銹劑以后,在酸洗液酸度曲線的中、后期仍能保持較快的酸洗速度而且除銹有力,不僅有效降低了酸洗成本,對控制環境質量也是有利的。普通鹽酸由于使用周期很短,當鐵鹽濃度達到150—200g/L時,就將作為廢酸排掉,這樣頻繁地更換新酸,而酸霧揮發Z嚴重的時間段往往是初配新酸時,這樣惡性循環,車間常?;\罩在酸霧滾滾的環境中。采用HG高效除銹劑后能在中、低濃度下穩定工作很長一段時間,有利于車間環境的改善。
    從上曲線可以看出,亞鐵離子曲線上升很慢,控制的很好。鐵離子在鍍鋅生產中是非常有害的東西。理論上講,1kg鐵要消耗25kg鋅成為鋅渣。頻繁地在高濃度鐵離子狀態下操作,對于溶劑的處理,鋅鍋的操作都是不利的。將鐵離子控制在源頭,對于降低消耗、減少鋅耗無疑是有利的,也是有實質意義的。
    四、廢液量少,減少了排放壓力和處理成本。如武漢紅旗鍍鋅廠,年鍍鋅產量在4萬噸左右,原來每年消耗鹽酸在1600噸左右,產生廢酸排放在2300噸。全面使用HG高效除銹劑以后,據2008年全年統計數據,該廠全年鍍鋅產量42000噸,全年消耗鹽酸僅697噸。廢酸排放量僅為950噸左右。在我們全國近500家用戶中,據保守的估計,全年減少廢酸排放約15萬噸,減少了這些企業的排放壓力和處理成本,保護了環境。
    五、無“過蝕”、“氫脆”現象。只清除氧化皮,不傷金屬基體。酸洗作業中,據有關統計分析,一般情況下,由“過蝕”產生的鋼材重量損失將達到2‰。而采用HG高效除銹劑只清除氧化皮,不傷金屬基體,消除了“過蝕”、“氫脆”的缺陷。試驗室試樣浸泡1400小時以上,檢驗結果不失重。生產實踐中,有的廠工件掉在酸池中,幾個月后換酸清理酸池撈上來工件完好無損,甚至連鉆孔都棱邊分明。
    由此我們推廣用鋼板制酸洗槽替代普通酸洗槽,如青島匯金通電力設備有限公司、江蘇揚州飛花燈飾制造有限公司,均采用鋼板槽酸洗生產。
青島匯金通公司應用鋼板槽采用HG高效除銹劑現場配制酸洗液和使用中的情況:(請參閱第九屆中國熱浸鍍技術交流會論文集)。         
該公司共有鋼板槽容量為150t×12個。
    六、綜合經濟效益明顯。使用HG高效除銹劑將收到環境、質量、成本三個方面的綜合經濟效益,這是通過全國幾百家企業多年使用后得出的結論。
    說明與建議:
鹽酸屬于高揮發性酸,在陰雨天氣及低氣壓天氣條件下,通過單純化學方法完全控制住酸霧并達標生產是有一定難度的,必須采用物理方法輔助控制。國外通常采用密閉式和側吸抽風來捕集酸洗工作區的酸霧,經管道送至酸霧吸收塔洗滌吸收后排放。全封閉密閉式抽風投資較大且生產操作不便。目前比較常用的是采用側吸抽風裝置來收集酸霧,但是側吸抽風裝置要想達到理想的控制效果,必須要有合理的設計,并配備足夠風量的風機,運行成 微商貨源本很高。根據我們國內的現狀和國情,要想在低氣壓氣候條件下全天候達標生產,我們推薦在酸洗工序采用HG高效除銹劑和側吸抽風相結合的工藝處理方式,側吸抽風和酸霧吸收塔則采取有選擇性間隙式的運行方法。
    即在正常氣候下,使用HG高效除銹劑其抑制酸霧效果可達90%,車間里很干凈。側吸抽風設備只在低氣壓天氣和陰雨天氣運行,這樣既保證了環境達標,又Z大限度地降低了運行費用和成本。(自動熱鍍鋅生產線


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