酸洗技术

酸洗技术（精选9篇）

酸洗技术 篇1

摘要：为了达到酸洗质量, 提高酸洗效果, 节约酸洗成本, 本文针对目前使用较多的碳钢推拉式酸洗机组的工艺技术特点进行阐述, 对推拉式酸洗机组的用户及设计人员提供一些参考和帮助, 解决一系列实际生产问题。

关键词：酸洗机组,夹送辊及九辊矫直机,浅槽紊流,五级漂洗

1 前言

酸洗机组是带钢冷轧加工生产的第一道工序, 主要是通过一定温度和浓度的酸液清洗掉带钢表面的氧化铁皮和污垢, 为下道工序准备合适的原料卷。下面从酸洗机组酸洗原理及目前最新最成熟的酸洗工艺技术进行阐述, 如何提高酸洗质量, 达到酸洗效果, 降低生产成本。

2 酸洗原理

酸洗是通过一定温度和浓度的酸液浸泡带钢, 使酸液与带钢表面氧化物发生反应, 达到去除带钢表面的氧化铁皮和污垢的目的。目前使用最多的最有效的碳钢酸洗方式是用一定温度和浓度的稀盐酸来酸洗带钢。带钢表面的氧化物主要有Fe O, Fe2O3, Fe3O4等, 与盐酸反应如下:

反应后生成的铁的化合物及水留在酸液里, 当酸液的浓度低于一定浓度, 铁离子浓度高于一定浓度后, 酸液就作为废酸处理后排放。

3 碳钢推拉式酸洗机组的生产工艺

酸洗机组的原料钢卷为热轧钢卷, 酸洗机组生产线上主要应用了以下工艺技术:

3.1 夹送辊及九辊矫直机破磷矫直技术

辊式矫直机的矫直原理是通过矫直辊来反复弯折带钢, 一方面除去带钢表面部分铁锈, 另一方面也使带钢表面氧化铁皮变疏松, 便于酸液的浸入, 增加酸液与氧化物的接触面积, 提高酸洗效率。

矫直机使用的好坏对酸洗钢卷质量及酸液的消耗是有很大影响的。由于带钢厚度跨度一般为1.8~4.5mm, 矫直辊直径设计了4根Ф130与5根Ф190的两种不同规格, 可以兼顾进行矫直不同厚度的带钢, 当带钢厚度变化后人工调整上矫直辊的压下量, 增加矫直效果。机组整个运行中矫直机是一直投入运行, 确保板型及破磷效果, 提高产品质量。矫直机与夹送辊由同一套电机带动减速机驱动, 这样可以减少两者之间的速差, 防止带钢拱带。

3.2 带钢预清洗及倒带冲洗技术

在酸槽入口的1#及2#挤干辊之间布置了一组喷嘴, 喷嘴喷射冲洗水。带钢前进时喷水冲掉带钢表面灰尘及铁锈。当带钢后退时, 喷水冲洗掉带钢表面的残留酸液, 防止酸液腐蚀入口段的机械设备。

3.3 新型酸槽设计配合浅槽紊流酸洗技术

现在新设计的酸槽内酸液高度一般为0.5m左右, 和以前深槽酸洗结构相比, 一方面可以节约用酸量, 还可以提高酸液加热速度。同时遇到故障时也可以快速排掉槽内酸液。酸洗槽设有酸液注入、酸液回流及排放口, 由热交换器加热后的酸液从酸槽槽壁两侧喷入, 根据酸洗机理, 带钢向前运行时, 酸液通过酸泵从酸槽侧面逆向冲洗带钢, 配合酸槽的特殊结构设计, 每个槽内设置的喷孔数量不同, 喷流与带钢呈逆向运动, 使酸液在槽内形成较强的紊流状态, 强化酸洗效果, 有效提高酸洗效率, 节约酸洗成本。为了使带钢在槽内呈液膜滑行, 设计了向上喷孔, 将消除带钢擦伤。槽盖与槽体之间采用新型结构设计, 每段酸槽只有1~1.5个槽盖, 槽盖与槽体之间采用水封, 有效减少酸雾渗透到大气中, 减少环境污染, 减少酸液损耗。酸槽槽盖上设有观察孔, 根据需要缓蚀剂可以通过该孔加入。

3.4 酸循环罐酸浓度阶梯式配置技术

每个酸洗槽均配备一个带有热交换器的循环回路, 其作用是:正常工作时向酸洗槽供送一定的浓度和温度酸液, 酸液通过酸液循环泵不断循环流动并经石墨热交换器加热使之保持在设计温度范围内。

当酸洗机组因事故停车时, 酸液3分钟内可从酸槽排至循环罐内。事故处理完毕后, 酸液用泵送入酸洗槽。

根据不同生产产量, 确定不同酸洗槽数量及长度, 以5段酸槽酸洗线为例, 酸溶液的循环流向与带钢运行方向相反, 溶液从5#循环罐流到1#循环罐, 故1#循环罐中的酸浓度最低, 而5#循环罐中的酸浓度最高。各循环回路之间设逆流供酸设施保持各罐的设定液位。1#循环罐中酸液浓度经检测降为废酸时, 将废酸排向酸再生站, 同时酸再生站的再生酸泵自动启动向5#循环罐内补充。

各酸循环罐内酸液浓度配置范围见表1。

这样, 各酸槽内酸液浓度形成一定梯度, 有效提高酸洗效率, 节省酸耗。

3.5 五级循环漂洗技术

漂洗槽位于酸槽出口处, 用于清洗从酸洗槽出来的带钢表面的残留酸液。

整个清洗槽共分5级清洗, 串联连接。清洗槽各段之间各设一对挤干辊, 出口设两对挤干辊, 使带钢带出的清洗水量达到最小。

酸洗槽与清洗槽接口合一, 避免了腐蚀。

清洗槽设有脱盐水注入口、清洗水回流口及排空口。正常运行时, 槽内各级均有循环喷管, 用于对带钢表面进行强力喷洗。

清洗水循环系统设在酸洗机组工艺段传动侧, 其作用是:正常工作时向清洗槽供送一定温度的热水 (脱盐水) 。将带钢清洗到达标准值。

正常工作时清洗水由第5级清洗槽逐级流入第1级, 并向第5级连续补充新水 (冷凝水或脱盐水) 。因此, 可以保持清洗水量和水温。第1、2、3、4、5级槽内各设有喷淋集管, 用于循环喷淋。此外, 第5段将另有一个进水口, 用于供热水 (冷凝水或脱盐水) 。每根喷淋集管均配备有足够数量的喷嘴, 以使喷流能覆盖所需的带钢喷洗宽度。

每一级槽对应设置有清洗水循环泵组。机组运行正常时, 用冷凝水直接对钢板的上下表面进行喷淋冲洗, 清洗后的水流入槽内, 当第5级槽内水位高于溢流堰后, 向第4级槽, 第3级、第2级、第1级槽溢流, 清洗水向前一级溢流, 最后作为清洗废水自流排放到清洗废水收集罐, 再用泵抽排到盐酸再生站。

在5#清洗槽上设有温度检测装置, 以确保清洗水温度为设定值85℃, 控制加热器自动工作。

在5#清洗槽还设有电导率检测装置, 检测值将在控制室显示。并由此检测值自动调节进入最后一级清洗槽的冷凝水的量。当5#槽内电导率超标后, 就需要从5#槽内增加漂洗水, 1#槽内往外排放漂洗废水。这样, 既可以达到清洗效果, 也节约了用水消耗。

3.6 三级酸雾洗涤处理技术

带钢在酸洗槽内酸洗过程中, 产生大量的盐酸气体。为了排除这部分有害气体, 设置一套酸雾排气系统, 该系统是将酸洗槽、清洗槽、循环罐、冷凝水罐以及酸液存储配置系统的含酸气体, 经风管送入酸雾洗涤塔内净化后, 由风机抽出, 再经烟囱排至室外大气。通常选用一台对流填充洗涤塔, 塔体为FRP材料, 塔体内有三层填料, 填料材质为PP, 入口带有冷却装置, 保证排放气体达到环保排放标准。

3.7 带吹边功能的热风干燥器

漂洗槽出口的带钢经过双挤干辊挤干后, 带钢边部剩下水份较多, 通过配置吹边装置吹掉边部水份, 再通过热风干燥器烘干, 这样能快速烘干带钢。

3.8 圆盘剪前配置手动对中及自动对中相结合, 保证纠偏精度, 提高机组速度

为保证带钢的切边质量, 当带头送至圆盘剪入口时, 由于此时自动纠偏还未投入, 特配置一套手动纠偏装置, 保证带头顺利对中进入圆盘剪。机组正常运行后, 手动对中打开, 自动对中投入, 随时对带钢进行纠偏, 确保带钢高速有效运行。

结语

目前国内推拉是酸洗机组大多数全部或部分使用了以上技术, 采用推拉式酸洗技术对带钢进行酸洗, 与连续式酸洗机组比较, 具有设备简单、占地面积小、工艺操作方便、生产灵活、节省投资等优点, 是国内中小型民企的理想选择。

参考文献

[1]周国盈.带钢精整设备[M].北京:机械工业出版社, 1982.

[2]邱宣怀.机械设计 (第四版) [M].北京:高等教育出版社, 1998.

[3]成大先.机械设计手册 (第五版) [M].北京:化学工业出版社, 2008.

[4]朱云.冶金设备[M].北京:冶金工业出版社, 2009.

化学品船液货舱及管线酸洗钝化 篇2

关键词：不锈钢液货舱和管线 钝化必要性 钝化原理 操作方法 、程序

1 液体化学品船液货舱和管线材质

随着经济的发展，对化学品的种类需求呈现多样化，化学品船舶的数量稳步向大型化发展，运输规模快速上升。化学品船液货舱和管线不锈钢材质，如304、304L、316、316L、317、324等奥氏体，具有良好的耐蚀性能，抗高温氧化性能，较好的低温性能及优良的机械与加工性能，适货性强，易于清洗而得以广泛的应用。钝化工序具有加强保护不锈钢液货舱和管线，延长使用寿命的功能。

2 不锈钢液货舱和管线酸洗钝化的必要性

不锈钢的钝化膜是在其表面覆盖着一层极薄的的膜，隔离腐蚀介质，使不锈钢具有耐腐蚀性能。在有还原剂（如海水中氯离子）情况下倾向于破坏钝化膜，特别是在海水加温后，破坏力更强；在氧化剂（如空气） 中能保持或修复钝化膜，但这种膜的保护性不够完善和完整。钝化使不锈钢表面平均有10μm厚一层表面被腐蚀，酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其他部位高，使整个钢表面趋于电位平衡，一些原来容易造成腐蚀的隐患被清除掉了，保证了液货舱和管线钝化膜的完整性与稳定性。

化学品船要频繁装运200多种甚至500多种化学品，尤其在还原性化学品与氧化性化学品交替运输时，易造成不锈钢表面腐蚀；卸货后，以海水洗舱，而后淡水冲洗不彻底，易在液货管或货舱薄弱环节（尤其是焊缝部位）形成孔腐蚀，甚至穿孔；船舶不锈钢在加工过程，存在表面应力分布不均匀而在表面应力集中区易诱发腐蚀；由于表面活性不一，存在表面活性中心点，而这些表面活性中心点往往成为腐蚀源，通过酸洗钝化后，可消除表面应力分布不均匀现象，同时将表面活性中心点溶解、钝化、从而消除了这些易于诱发腐蚀的源泉。

钝化膜不能完全阻止不锈钢的腐蚀，而是在表面形成扩散的阻挡层，使阳极反应速度大大降低。钝化膜如果不完整或有缺陷，仍会被腐蚀。不锈钢液货舱和管线设备与部件在组装、焊接、焊缝检查 （如探伤、耐压试验）等过程中带来表面油污、铁锈、非金属脏物、低熔点金属污染物、油漆、焊渣与飞溅物等，这些物质影响了不锈钢表面质量，破坏了其表面的氧化膜，降低了抗全面腐蚀性能和抗局部腐蚀性能（包括点蚀、缝隙腐蚀），甚至会导致应力腐蚀破裂。

虽然IBC/BCH规则中没有提及钝化的要求，从保护不锈钢的角度出发，建议新造船和现有船使用一段时间后，通常做法2～3年，根据液货舱状况，重新实施钝化处理。

3 不锈钢酸洗钝化原理

钝化是金属经氧化性介质处理后，其腐蚀速度比原来未处理前有显著下降的现象称金属的钝化。

钝化原理可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性介质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能坚固地附在金属表面上的钝化膜。这层膜独立存在，是氧和金属的化合物。它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质直接接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防止腐蚀的效果。

不锈钢表面层由于某种原因溶解与水分子的吸附，在氧化剂的催化作用下，形成氧化物与氢氧化物，并与组成不锈钢的cr、 Ni、Mo元素发生转换反应，最终形成稳定的钝化膜。其反应历程为：

（其中Os表示钝化过程中的催化剂，且在钝化迪陧中浓度不变，ad表示吸附中间体。316L钝化膜最表层存在Fe2O3、Fe（OH）3、或γ -FeOOH、Cr2O3、CrOOH或Cr（OH）3、Mo以MoO形式存在。）

通过酸洗钝化，使铁与铁的氧化物比铬与铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，造成铬在不锈钢表面富集，这种富铬钝化膜主要成分为CrO3、FeO与NiO，电位可达+1.0V（SCE），接近贵金属的电位，提高了抗腐蚀的稳定性。

4 酸洗钝化液的成分和作用

酸洗钝化液无毒副作用，由HNO3、HF、乳化剂、缓蚀剂等组成。HNO3具极强氧化性，且所有硝酸盐可溶于水。HF具有极强渗透性及对硅类物质溶解性，因此酸洗钝化液各组成作用为：

无机酸对不锈钢表面油垢、污渍的乳化溶解；

氧化剂在不锈钢表面形成化学钝化膜；

缓蚀剂可消除无机酸对不锈钢母材的腐蚀。

5 不锈钢液货舱和管线酸洗钝化

5.1 新造船液货舱酸洗钝化

由于在造船长达数个月过程中，使船舱内表面存在大量焊接飞溅、表面、碰划伤，且在表面形成极难去除的油性垢层，为保证液货舱内表面的美观性及耐腐蚀性，需进行打磨抛光，再进行酸洗钝化，采用高速射流酸洗钝化可使施工工人不入舱进行全程施工，高速射流酸洗钝化溶液流速较快，射程可达30米，且旋转喷在自转的同时作公转，可进行3600全方位扫射，使得全舱各部、各点都可接触到溶液，即使个别死角，由于液体流速较快，在液体撞击中可弹射至该点，在全封闭数小时的喷射作用下，使液货舱得到均匀处理效果。

5.2 新造船液货管道酸洗钝化

有人认为，液货管道在上船前已进行了酸洗钝化，为何还要进行，因为液货管道管径较大，且造船周期较长，在管道上船开孔并连接好后，在管内壁易形成焊瘤，风吹日晒在表面堆积垢层，尤其在焊接后，在焊缝周围形成一圈高温敏化区，该敏化区已失去不锈钢钝化膜再生性能，在有腐蚀介质存在情况下，或还原性离子（如cl-）存在情况下，在该处优先腐蚀甚至穿孔。

由于化学品船液货管较长，且多为焊接连接，要进行整体酸洗钝化。酸洗钝化液在液货管内高速循环施工为最适宜施工方式。

5.3 必须重新处理酸洗钝化液货舱一些表面特征：

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1.表面存在锈斑，锈点；

2.表面存在不规则发灰或发黄变色区；

3.表面存在结块，垢层；

4.表面存在点状腐蚀区域；

5.焊缝两侧出现刀线腐蚀迹象；

6.表面出现不规则鼓泡现象等等。

6 钝化程序

钝化的方法很多，针对不锈钢液货舱内壁和管线进行处理，宜采用高速射流酸洗法。其优点是表面处理均匀、高效、工人施工环境好等。

6.1 参数控制

高速射流酸洗钝化要求溶液在液货管内流速≥2m/s，在液货舱内液体喷射半径≥15m，在钝化过程中每2小时检测一下，溶液浓度使H+浓度保持在8～10之间，另外若Fe3+浓度>100mg/L时，补加缓蚀剂及金属离子络合剂。

6.2 质量评定

1.目测：酸洗钝化施工完成后，不锈钢表面呈银白色，无任何锈斑、附着物，打磨过的液货舱内表面呈淡淡的亚光颜色，反光为漫反射

2.化学检测：根据ISO15730-2000配制标准化学检测液，随机抽样检测，无燃点则表明钝化膜已形成，并具良好致密性（一般每舱抽取十个取样点，液货管仅能从管口取样）

6.3 酸洗钝化工艺流程

1.以清水在总管及各分管打循环，以清洗液货管内浮尘，同进检查各管3600旋转喷头连接处是否存在渗漏情况。

2.以清水在3600旋转喷头作用清洗整个舱内，清洗表面灰尘，同时观察，喷射角度，距离，液体分布等情况。

3.配制酸洗钝化液，从总管入口将酸洗钝化液用耐酸泵打入1号舱室，启动喷射循环装置，封闭舱门，连续喷射120～150min后，将酸洗钝化液打入2号舱室，为便于酸洗钝化管线，再将溶液从2号舱打回1号舱，如此反复数次后，启动2号舱喷射循环装置对2号舱进行酸洗钝化。

4.将适量一定浓度的NaOH溶液用耐酸泵从总管打入1号舱之后启动喷射循环装置对1号舱室内残余酸液洗进行中和处理。

5.测试2号舱酸洗钝化液各成分损失量（如酸值，缓蚀剂量等），补充适当成分后将酸洗钝化液从2号舱打入3号舱，先对管路进行酸洗钝化，而后对3号舱进行处理。

6.测试1号舱内碱度损失量，补充适当浓度后，将该碱液从1号舱打入2号舱进行中和处理。

7.如以上1-4方式，依次将所有液货舱及液货管处理完毕。

8.用大量清水循环清洗液货舱及液货管路，用PH试纸测量清洗清水PH值为7，中性为止，将清洗水排尽。

9.根据ISO15730-2000配制检测溶液，对液货管及液货舱进行抽样检测。验收合格后封闭舱门。

酸洗钝化工艺流程：

7 总结

本文作者多年的国内外化学品船船长的经验和交流学习的认知。国内化学品运输起步较晚，新近加入化学品运输的船东、管理人员与船员相对缺乏经验累积。萌发写此论文的动机，源于多次造船合同的细节谈判和检查营运船状况的报告。通过对钝化原理和必要性的阐述，增强了对不锈钢在使用过程中的认识，增加了不锈钢液货舱和管线的保护意识，降低了风险，延长了化学品船的寿命。

酸洗废酸液的热化学再生技术评价 篇3

该废酸液中含有大量的金属阳离子、酸根及少量的游离酸等,对环境的危害性大,在我国已被列入《国家危险废物名录》的HW34类。为了防止废酸液对环境的污染,实现有效处置与资源再利用,国内外的科研人员进行了广泛的研究与探索,并取得了较好的工业化应用成果。

本文介绍了Lurgi流化床工艺、Ruthner喷雾焙烧工艺、Pori工艺和Pyromars工艺4种废酸液的热化学再生工艺,从能耗水平、副产物、再生酸纯净度以及环境影响方面对其进行了评价,并总结了该工艺技术领域的改进与创新。

1废酸液的处理与处置

表1列举了常见的废酸液的处理、处置技术。废酸液在早期多采用化学中和法处理,过程中需要消耗大量的石灰、碱等,处理费用高,产生的泥渣量非常大,极易造成环境的二次污染,不适宜大处理量应用。蒸发结晶法采用加热的方式浓缩废酸液,过程中可回收少量的挥发性游离酸,能耗水平较高,副产物中由于含有较多杂质与重金属离子而销路受限。离子交换膜法对游离酸的回收要好于蒸发结晶法,但排放的废液仍需进一步处理。硫酸置换法通过外部补充硫酸置换出易挥发性酸的酸根而实现再生,但过程中产生大量的二次污染物。热化学再生法具有非常高的酸回收率,但投资规模大,系统复杂[1,2]。

相比较而言,热化学再生法较好地实现了废酸的资源化利用,大幅降低了对新酸的需求,对环境的二次污染相对较小,适于大中型生产加工企业或区域小型企业的联合集中处置,在我国也日益得到重视。

2废酸液的热化学再生

废酸液的热化学再生基于酸的易挥发性以及金属与酸的反应产物的易分解特性。钢铁酸洗中常用的盐酸、混酸产生的废酸液以及湿法浸出过程产生的废盐酸液均可通过热化学的方法进行再生。

2.1反应原理与工艺流程

2.1.1废盐酸液的再生

废盐酸液的再生主要有Lurgi流化床工艺、Ruthner喷雾焙烧工艺以及Pori工艺,其流程分别见图1~3。流化床工艺的盐酸再生机组最早于上世纪70年代由武钢从前西德引进。上世纪80年代,鞍钢率先从奥地利引进了喷雾焙烧工艺的盐酸再生机组,之后宝钢、邯钢、攀钢等也相继引进[3]。Pori工艺的应用相对较少,最近的案例为蒂森克虏伯公司于2008年从西马克公司订购了一套基于Pori工艺改进的称之为“热水解工艺”的盐酸再生机组[4,5]。

1焙烧炉;2回灰管;3除尘器;4烟道;5文丘里喉管;6文丘里扩散管;7分离罐;8烟道;9吸收塔;10废气烟道;11烟囱;12捕液器;13水封;14溢流槽;15 Fe2O3贮槽;16 Fe2O3下贮仓;17事故水箱;18空气风机;19煤气增压风机;20循环泵;21抽风机;22振动筛

1焙烧炉;2旋风除尘器;3文丘里;4分离器;5吸收塔;6清洗塔;7氧化铁粉贮仓;8打包机;9水贮槽;10尾气离心风机;11加酸泵;12循环泵;13吸收水泵;14清洗水泵

1废酸储罐;2蒸发浓缩罐;3氧化反应釜;4水解反应釜;5盐酸冷凝吸收塔;6尾气洗涤塔;7沉降罐;8氧化铁粉浆罐;9移动床过滤装置;10输送带;11再生酸罐

LUGI流化床与Ruthner喷雾焙烧工艺属于高温水解工艺,热解反应温度为700~900℃[6],其特征为反应炉内的蒸汽、氧气以气相形态参与化学反应,见式(1)~(4)。式(5)表示工艺过程中盐酸的挥发。Pori工艺的主反应为液相形态的热水解,反应温度为121~204℃[7,8,9],其氧化反应与水解反应分步进行,见式(6)~(8)。

式中:s,g,aq分别代表固、气、液相;∆代表加热。

2.1.2废混酸液的再生

用于废混酸液再生的Pyromars工艺是基于Ruthner喷雾焙烧工艺而开发的,其流程见图4,反应原理见式(9)~(12)。与盐酸的喷雾焙烧不同的是,硝酸容易分解生成NOx而损失部分氮元素,见式(12)。氮元素的流失导致硝酸的再生率难以达到较高水平,一般为70%左右。过程中产生的NOx还需通过选择性氧化还原进行去除,以减少排放[10,11,12]。

2.2技术评价

2.2.1能耗水平

对于废盐酸液的再生,Lurgi流化床再生工艺的能耗水平为3 530~4 410 k J/L(以废酸液计,下同)。Ruthner喷雾焙烧工艺的热解温度较流化床工艺低约200~250℃,其能耗水平为2 100~2 940 k J/L。与流化床再生工艺不同,喷雾焙烧工艺需要控制好废酸液的雾化效果,并通过大容量的炉膛保证酸液液滴在炉内运行过程中完成游离水的蒸发与热解反应。Pori工艺的热解反应温度较流化床工艺与喷雾焙烧工艺低得多,但燃烧过程中废气所带走的大量热量未进行再利用,其能耗水平为3 780~5 040k J/L。而基于Pori工艺改进的热水解工艺在能耗水平上大幅降低,约为1 470 k J/L[3,5,8,13]。

应当注意的是,生产过程中的频繁开停机操作均将增加单位废酸液再生的能耗水平。

2.2.2副产物

Lurgi流化床工艺的副产物为氧化铁粉,由于颗粒较大,粒径多为毫米级,一般作为原料返回冶炼工艺。由于该工艺较高的反应温度,氧化铁粉中的余氯含量较低[14]。Ruthner喷雾焙烧工艺生成的氧化铁粉颗粒较细,粒径在40~200μm间,可用于油漆、建材的着色剂等,而经过脱硅处理得到的氧化铁粉则可作为软磁铁氧体用于电子行业,经济价值有较大提升[6,15]。Pori工艺得到的氧化铁粉粒径一般在10~70μm,与喷雾焙烧工艺的相近。需要指出的是,Pori工艺可以仅运行氧化步骤生产Fe Cl3溶液而不进行盐酸的再生,所得产物可作为印刷电路板的刻蚀剂或水处理药剂[8,13]。

2.2.3再生酸的纯净度

Ruthner喷雾焙烧工艺产生的氧化铁粉末较细,很容易被带入到再生酸吸收塔中,且再生酸采用酸洗工序的漂洗水进行吸收,故再生酸中会含有部分亚铁离子[16]。Lurgi流化床工艺中生成的铁氧化物以较大颗粒为主,再生酸吸收塔中带入的铁氧化物较喷雾焙烧要少的多。Pori工艺由于为湿法热解,氧化铁粉不易带出,其热解气相产物中的成分相对简单,主要为HCl与水蒸气,所得盐酸的纯净度较高[5]。

2.2.4对环境的影响

热化学处理多采用可燃气作为燃料,如天然气、液化气、焦炉煤气等,故CO2和NOx的排放不可避免,Ruthner喷雾焙烧工艺由于能量单耗相比Lurgi流化床和Pori工艺要低得多,因而在碳排放方面更具优势。氧化铁粉尘排放方面,由于Ruthner喷雾焙烧工艺产生的铁粉颗粒较细并采用风机输送,因此在输送过程中对粉尘的排放控制要求要高得多,特别是当废酸液中含有铅、锌等有害元素时更应引起重视[17]。酸雾排放方面,可以通过水洗或碱洗以及降低烟气排放温度等手段降低排放浓度,以满足日益严格的排放标准要求。

3工艺改进与技术创新

3.1预浓缩器的浓缩酸液平衡改进

废酸液浓缩过程中当铁离子浓度高于200 g/L时,浓缩酸液在输送管道中极易因温度降低而发生结晶,堵塞管道。早期的解决方式采用加漂洗水稀释的方法降低浓缩酸液中的铁离子浓度,而漂洗水中的氯离子浓度很低,直接影响到热解HCl的产出量,造成再生酸浓度波动。优先加废酸液进行浓缩酸液的稀释工艺[18],既控制了铁离子的浓度水平,又减小了预浓缩器中氯离子浓度的波动,更加利于再生系统的稳定性,同时避免了大量水分进入导致的能耗增加。

3.2文丘里洗涤器

文丘里洗涤器在废酸液的浓缩以及尾气洗涤方面均有应用。对于含酸、含尘尾气的洗涤,通过可变喉口文丘里洗涤器与超声波联合应用,可大幅降低超细粉尘的排放,排放颗粒物粒径降至10μm水平[6]。

3.3氯气的去除

废酸液在高温热解过程中会生成少量的氯气(如锰离子存在时),常规水洗难以将其去除,Na2S2O3溶液可以达到除氯的目的,但处理成本过高,同时产生了硫酸盐的二次污染物。废酸液中含有的大量亚铁离子对氯气有很好的还原吸收作用,通过对废酸液的合理运用,即增加尾气的废酸液脱氯洗涤工序,即可满足脱除氯气的需要[6]。

3.4 Pori工艺的改进

最初的Pori工艺由于采用燃气直接加热的方式,单位能耗并不具有优势。通过高效换热的加热方式以及有效利用再生酸气的余热等改进措施,可降低该工艺的整体能耗水平,使其更具实用价值[5,13]。

3.5富氧、纯氧燃烧技术

富氧或纯氧燃烧技术由于大幅减少了进入燃烧系统的惰性气体,而减少了排烟热损失,可以达到更高的加热效率,并减少NOx的生成。在含油污泥的焚烧处置中,富氧焚烧在环保与经济性等方面较空气助燃体现出较大的技术优势[19]。对于废酸液的热化学再生,富氧或纯氧燃烧技术的引入将有助于进一步降低燃料的消耗量和尾气的排放量[20]。

4结语

热化学处理技术在实现废酸液的资源化利用上优势明显,但能耗水平居高不下,在钢铁加工利润日益微薄的市场行情下给企业带来了不小的负担。因此,急切需要进行工艺的改进与创新以实现节能减排、降本增效的目标。基于Pori工艺改进的热水解工艺在能耗方面表现出较大的优势,但其稳定性、可靠性还有待于进一步的实践检验。而对于以燃烧方式进行供热的Lurgi或Ruthner工艺,更加节能减排的富氧或纯氧燃烧技术是可以尝试的方向。除此之外,更加环保节能的钢铁加工无酸替代工艺也是值得期待的。

摘要：介绍了Lurgi流化床工艺、Ruthner喷雾焙烧工艺、Pori工艺和Pyromars工艺4种酸洗废酸液的热化学再生工艺,从能耗水平、副产物、再生酸纯净度以及环境影响方面对其进行了评价,并总结了该工艺技术领域的改进与创新。指出:基于Pori工艺改进的热水解工艺在能耗方面表现出较大的优势,但其稳定性、可靠性还有待于进一步的实践检验;而对于以燃烧方式供热的Lurgi或Ruthner工艺,更加节能减排的富氧或纯氧燃烧技术是可以尝试的方向。

酸洗技术 篇4

一、试验方法

试样为2.3～3.0mm的SPHC热轧带钢。在热轧各轧机机架出口处，分别取样，分析热轧精轧机架对SPHC热轧板表面氧化铁皮的影响。用扫描电镜测量氧化铁皮厚度，观察带钢酸洗后的表面形貌、氧化铁皮与基体的界面结合形态，并分析氧化铁皮内部各相成分，定量分析氧化铁皮中的氧化物相的组成。用粗糙度仪测定带钢表面粗糙度。

二、试验结果分析

1.氧化铁皮厚度的扫描电镜测量分析

对常规热轧工艺的MPHC带钢，沿板宽方向，距带钢边缘100mm处、板中央测量氧化铁皮平均厚度依次为：18µm、11µm。带钢边部氧化铁皮增厚，是由于带钢卷取后冷却缓慢，带钢边缘100mm处为高温、富氧状态，氧化铁皮会继续增厚、相变，从而使该处氧化铁皮较其他部位难酸洗，容易形成边部酸洗“黑带”。“CT550℃前段层流冷却”工艺的氧化铁皮厚度明显减薄，仅约6～8mm，SPHC带钢氧化铁皮厚度约8µm，减薄有利于酸洗。

2.氧化铁皮与基体结合面的粗糙度分析

各机架出口处热轧板取样观察，氧化铁皮与基体的界面在F1机架后变得粗糙．且F1-F6各机架后的板表面粗糙度相近，相同条件下酸洗后的带钢表面粗糙度值较大。除鳞水的水质碱性可造成带钢表面氧化趋势增加，带钢氧化铁皮易于生长。Fl机架残留，甚至轻微浅压入，带钢氧化铁皮与基体的界面在F1机架后变得较粗糙，提高了氧化铁皮的粘附性，导致酸洗后的氧化铁皮不易脱落、出现灰暗色泽，难酸洗。

3.酸洗试验分析

酸洗试验表明，“CT640后冷”酸洗板表面有大量的、较深的麻坑，“CT550前冷”酸洗板表面呈较扁平、狭长的“皱印”，酸洗后表面“皱印”细腻、均匀。前者氧化铁皮与基体粘附性强，难酸洗。后一种氧化铁皮与基体粘附性较差，易酸洗。

4.氧化铁皮的相组成和结构分析

后段层流冷却（常规工艺）的氧化铁皮容易形成交织形结构，局部有时形成增厚的、具有发达的菊花状微观结构的红色氧化铁皮。“CT550℃前段层流冷却”工艺的氧化铁皮更容易形成明显的2层微观结构。氧化铁皮一般由2-3种成分不同的氧化物相组成，分别是FeO、Fe304、Fe203，一定条件下，还有游离Fe的析出。用能谱仪进行能谱分析，氧化铁皮背散射电子相中的深灰色相、浅灰色相、白色亮点相的氧含量逐渐减少。x衍射分析表明，氧化物相含量在不同工艺条件下也存在差别。宝钢试样中的Fe304含量很高，却容易酸洗，其原因是氧化铁皮厚度薄、氧化铁皮与基体界面粗糙度低、氧化铁皮与基体的粘附性较差。也有研究认为，薄板表面氧化铁皮酸洗质量取决于氧化铁皮中FeO含量和形貌，FeO含量高的氧化铁皮致密，不易酸洗干净，FeO含量低的氧化铁皮疏松，易酸洗干净。实际上，带钢氧化铁皮的酸洗难易程度是由其厚度、致密度、各氧化物相的含量比例、显微结构、氧化铁皮与带钢基体的粘附性等因素决定的。

三、改善带钢可酸洗性的对策

带钢表面氧化层的厚度及组成决定于热轧后其表面的氧化及冷却条件。在热轧设备无法改变情况下，主要尝试优化层流冷却工艺的方法，同时降低单位轧制计划的里程数，降低氧化铁皮与带钢基体界面的粗糙度。采用“CT550前层流冷”工艺时，使氧化铁皮的厚度明显减薄，改善可酸洗性，同时保证满足冷轧供料的力学性能和冷轧轧制力要求。“CT550前层流冷”工艺生产的SPtIC带钢平均酸洗速度基本达到酸洗机组的最大酸洗速度，酸洗后表面色泽也明显改善，产品的主要力学性能符合冷轧原料标准要求，冷轧的轧制力上升不明显，对冷轧机架的轧制负荷影响不大。

四、结论

第一，带钢成分不是SPHC带钢氧化铁皮“难酸洗”的根本原因。带钢边缘酸洗“黑带”缺陷的主要原因是局部氧化铁皮增厚。

第二，氧化鐵皮与带钢基件的界面越粗糙，氧化铁皮与带钢基体的粘附性越强，越容易形成微观氧化铁皮浅压入，导致带钢酸洗后的氧化铁皮不易脱落、酸洗后出现灰暗色泽，难酸洗。

第三，带钢氧化铁皮的酸洗难易程度由其厚度、致密度、各氧化物相的含量比例、显微结构、氧化铁皮与带钢基体的粘附性等因素决定。

第四，调整层流冷却工艺、降低单位轧制计划的里程数可改善带钢氧化铁皮的可酸洗性，同时又能保证满足冷轧供料的力学性能和冷轧轧制力要求。

液压管道在线酸洗质量控制 篇5

关键词：液压管道,在线酸洗,压力,温度,流速

本工程为青海平安高精铝板带工程, 主要酸洗部位为已安装1号、2号轧机低压液压系统、中央油润滑系统;重卷机组、1号拉弯矫直机组、2号拉弯矫直机组、薄带剪切机、纵切机组的液压系统, 9个系统共计3万多米管道。系统所使用的管材在制造、运输、贮存及安装中都会不可避免的产生轧制鳞片、油污泥沙、锈层及各种氧化物等污垢, 尤其在设备安装不到位的情况下, 会导致长期安装完毕的管道内部发生锈蚀。在这种情况下, 根据设计和工艺性能要求, 我们就需要对安装的管道进行在线酸洗。

1) 管道内部清洁若达不到要求, 将直接破坏设备的阀门等精密部件, 最终破坏整个工艺过程, 影响正常的生产。因此, 在管道安装完成后, 需对系统进行彻底的清洗, 将管道内部的污垢和杂质清除, 使管道的内表面达到合乎要求的清洁度, 为安全正常生产创造良好的条件。2) 对于管道施工, 酸洗和油冲洗一直是困扰施工单位的难题。而在线酸洗过程具有不可见性, 难度更大, 若采用方法不当, 冲洗数月都达不到清洁度的要求, 影响工程正常的调试及生产。因此, 为保证管道安装及酸洗的质量, 根据实际情况对不合格的管道进行分析, 液压管道在线酸洗质量控制主要因素有:管道脱脂的质量、水冲洗的质量, 酸洗液的配制, 酸洗的时间, 酸洗温度的控制, 酸洗液在管道中的流速, 酸洗泵的压力, 短接管和酸洗机连接管的材质与连接方法, 酸洗后管道钝化和吹扫的质量, 成品保护措施。

项目施工人员就产生质量问题的原因, 组织成员开展了多次活动, 从各个方面进行了评判和确认, 分析产生的机理, 找出以上影响因素发生的原因和解决的办法, 并从人、机、料、法、环等五个方面进行了深入研讨, 严格控制管道酸洗的各个过程, 确保避免液压管道在线酸洗的质量缺陷。提高酸洗一次合格率, 达到本工程设定的质量目标, 并降低成本。具体如下:

1) 首先要完成液压管道酸洗、油冲洗的工艺评定, 有能力进行此项工作, 并有信心做好该项工作。2) 所有成员参与了本项目液压管道酸洗、油冲洗工艺评定及制定的全过程, 能够胜任液压管道在线酸洗工作。在正式酸洗前进行具体的现场模拟练习, 熟悉酸洗工艺, 能够确保管道酸洗的质量。3) 公司对本工程从人力和物力上都给予了大力的支持, 为项目部创造了良好的施工条件。4) 项目成员采用“头脑风暴法”对酸洗质量缺陷产生的原因进行了分析, 采取了以下措施:加强施工人员的责任心教育, 制定奖惩措施;上岗人员加强练习, 深入学习工艺要求, 严格按照工艺要求执行;加强施工人员的质量意识, 制定措施, 设专人进行督察和检查, 确保成品保护措施落到实处;酸洗结束, 把管道中残留液体必须吹扫干净, 保证不留死角和盲点;在本工程中为了保证酸洗的质量, 新购置了一台酸洗机, 其性能均能满足使用要求;各种计量表都经过表计专业校验部门校验, 且都在有效期内, 从而有效地保证了压力能调至施工要求的需要;管道酸洗过程中对温度有比较严格的要求, 一般必须保证在40℃左右。加热系统设有恒温自控元件, 保证温度在许可的范围;在本工程中我项目购买知名企业生产的原材料, 每种原材料都有可信的实验数据和证明性材料;本工程施工用水来自城市水网, 水质可以得到保证;脱脂液和酸洗液根据现场实验的方法可得出相关参数;根据管道锈蚀的程度, 决定酸洗的时间;酸洗顺序要和油冲洗的顺序一致。可根据情况正冲, 反冲, 确保每根管子, 每个死角都能够酸洗干净;管道中酸液的流速可根据酸洗机出口处管道上连通阀的开口大小调节;管线回路的连接方式和方法直接影响管线内酸洗液体的流动速度和形态, 最终影响酸洗质量。

通过要因确认, 现场试验我们得出以下结论:

1) 脱脂液的配制质量见表1。

2) 酸洗液配制质量见表2。

3) 临时回路的连接方式见图1。

高铜钼焙砂酸洗试验研究 篇6

本研究以高铜钼焙砂为研究对象,确定高铜钼焙砂的酸洗工艺,在酸洗脱铜的同时,使钼尽可能的留在渣中,实现钼铜分离。

1 试验

1.1 试验原理

酸洗主要采用硝酸和盐酸,使杂质金属氧化物和酸反应生成可溶性盐类进入溶液。 以硝酸为例,其主要反应方程式如下:

1.2 试验原料

试验采用国内某冶炼厂提供的钼焙砂,其主要成分见表1。

%

由表1 可知, 钼焙砂中Mo含量较低为32.88%,Cu、Fe含量高分别为11.15%和12.71%, 较高的碱性金属杂质含量致使焙砂中S含量较高为2.37%。为进一步了解钼焙砂中的物质组成及元素Mo和S的赋存状态,对钼焙砂进行了XRD和化学物相分析。

焙砂XRD分析结果见图1,焙砂钼和硫化学物相分析结果分别见表2、表3。

%

%

由图1、表2、表3 可以看出,钼焙砂中主要物质为氧化钼、钼酸铁、钼酸铜和氧化铁等。 焙砂中钼主要以氧化钼的形态存在,所占比例为99.04%。 硫主要存在于可溶性硫酸盐中,所占比例为87.34%。

2 结果与讨论

2.1 终点p H值对酸洗效果的影响

终点p H值是酸洗过程中的重要控制指标,其数值的高低决定了铜、钼的溶出率。 取钼焙砂30 g,去离子水90 m L,配成矿浆,试验过程中缓慢加入硝酸,控制温度80 ℃,反应时间2 h。

终点p H值对酸洗效果的影响见图2。

由图2 可知,随着终点p H值降低,酸洗过程中钼的溶出率降低,铜的溶出率变化不大,始终维持在99%左右。 终点p H值为1.2 时, 钼的溶出率47.38%, 当终点p H值为0.5 时, 钼的溶出率降至31.09%。 为使钼尽量留在渣中、铜等杂质尽量溶出到溶液中,选择终点p H值为0.5。

2.2 液固比对酸洗效果的影响

取焙砂30 g,按不同液固比配制成矿浆,在80℃条件下反应2 h,过程中缓慢加入硝酸,并控制终点p H值为0.5。 液固比酸洗效果的影响见表4。

%

由表4 可知,随着液固比的提高,酸洗过程中钼的溶出率提高, 铜的溶出率变化不大, 大约为99%。 液固比为2∶1 时,钼的溶出率26.62%,液固比为4∶1 时,钼的溶出率提高至38.50%。因此,为降低钼的溶出, 在酸洗作业时应选择较低的液固比,但过低的液固比会降低矿浆的流动性, 不利于操作,选择液固比为2∶1 较为适宜。

2.3 加酸方式对酸洗效果的影响

取焙砂30 g,按液固比2∶1 配成矿浆,在80 ℃的条件下,反应2 h,考察不同加酸方式对酸洗效果的影响。

加酸方式对酸洗效果的影响见表5。

%

由表5 可以看出,缓慢加酸和一次加酸,铜的浸出率几乎没有差别, 分别为98.90%和98.73%。但是,缓慢加酸时,钼的浸出率较高,为26%,一次加酸钼的溶出率比缓慢加酸的钼溶出率低, 为19.35%。 因此选择加酸方式为一次加酸。

2.4 反应时间对酸洗效果的影响

取焙砂30 g,按液固比2∶1 配制成矿浆,控制反应温度为80 ℃,并在反应初期一次性加入硝酸,考察不同反应时间对酸洗效果的影响。

反应时间对酸洗效果的影响见图3。

由图3 可知,随着酸洗时间的延长,酸洗过程中铜的溶出率变化不大,大约为99%。 钼的溶出率下降,酸洗时间为0.5 h时,溶出率31%,酸洗时间延长至2 h时,钼溶出率下降到19.73%。 结合工业生产实际,选择酸洗时间为2.0 h。

2.5 酸种类对酸洗效果的影响

硝酸和盐酸为钼焙砂酸洗的常用试剂。 取焙砂30 g,配成液固比为2∶1 的矿浆,在80 ℃条件下反应2 h,考察不同的酸种类对酸洗效果的影响。

酸种类对酸洗效果的影响见表6。

%

由表6 可以看出,采用盐酸酸洗和硝酸酸洗钼溶出率和铜浸出率几乎没有差别, 约为19%和99%。 考虑到盐酸对不锈钢设备的腐蚀比硝酸严重和采用硝酸酸沉有利于后续产品的质量, 因此,选择硝酸进行酸洗。2.6 综合条件试验

根据以上酸洗条件试验,确定综合试验条件如下:

焙砂:30 g;

终点p H值:0.5;

温度:80℃;

液固比:2∶1;

加酸方式:一次加酸;

时间:2 h。

在最佳的条件下,进行了5组综合条件试验。

综合条件试验结果见表7。

%

试验结果表明,在最佳酸洗条件下,铜的平均脱除率达98.53%, 钼的平均浸出率为19.42%,实现了铜等杂质的去除和较少的钼溶出。

3 结论

酸洗硫酸烟雾治理新工艺研究 篇7

硫酸烟雾在大气中主要以气溶胶的形式存在[1]。它的毒性比二氧化硫高约10倍, 对生态环境、人体健康、金属材料等都有较大的危害。大量密集的硫酸微粒 (一般小于3μm) 在大气中弥散, 称为硫酸烟雾[2]。硫酸雾产生于直接生产或使用硫酸的工厂、以煤和石油为原料及燃料的工厂、化工厂钢材酸洗的过程、铅酸蓄电池生产的过程等。现今, 硫酸烟雾治理有多种方法, 例如湿式的液体吸收法和静电除尘器法, 干式的过滤法、吸附法等。

2工艺研究

2.1丝网过滤法。丝网过滤法属于气雾分离的一种方法, 其原理是含液态微粒的工业气体, 在通过某种介质时, 微粒被阻滞但气体完全通过的一种过滤过程。硫酸雾微粒在滤材上沉降机理包括微粒与滤材惯性碰撞作用、直接截留作用、布朗扩散作用、重力沉降作用和静电沉降作用。对于硫酸雾起主要作用的机理是直接截留和惯性碰撞, 也就是说酸雾在输送过程中, 较大的拉子沉降于管道和净化器底部, 较小的粒子以一定的速度与丝网发生碰撞。在丝网表面上, 小颗粒不断聚集长大。当液滴足够大时, 在重力作用下, 脱离丝网递上升气流下落到底部回收液池中, 达到分离净化的目的[3]。工业上采用的丝网材料有多种, 编制法也有多种。

此法具有操作维修方便、运动稳定、净化效率高、造价低廉, 且结构极为简单、体积小, 占地面积小, 回收液可重新用于生产、不造成二次污染等优点。主要缺点是它不适用于处理气速较大、含固体量较大的情况, 以及含有固体物质的情况 (如碱溶液、碳酸氢铵溶液等) , 这样会使固体杂质堵塞或液相蒸发后固体发生堵塞现象, 破坏正常运行。

2.2吸附法。用吸附法治理硫酸雾, 就是利用吸附剂表面存在未平衡的分子引力, 从而使硫酸雾吸引到它表面。应用SGD作吸附剂, 将硫酸烟雾经集气装置抽入有SDG吸附剂的净化设备, 将多种酸气吸附分离, 净化了的气体经排气筒排入大气中, 可达到规定的排气标准。SDG法流程如下:

酸雾→集气装置→净化装置→风机→净化气排放

研制成功的SDG-I型吸附剂主要用于硝酸类净化, II型主要用于硫酸、盐酸、氢氟酸净化[4]。

SDG吸附剂是由多种组分复合而成的, 不仅有物理吸附性的特性, 还有化学离子吸附的特性, 且产物不会带来二次污染。另外, 近年来对赤泥作为吸附剂来治理硫酸雾也有许多研究。赤泥的主要化学成分为Al2O3、Fe2O3、Si O2、Ca O、Na2O等[5], 颗粒细微、比表面积大, 而且其中有溶解性的强碱, 具有强吸附能力与反应活性。在赤泥吸附硫酸雾过程中, 酸碱中和反应、表面吸附和孔隙填充等机制可能都起着重要作用。此法治理硫酸雾具有成本低廉、以废治废等优点。

2.3液体吸收法。液体吸收法就是将硫酸烟雾同液体进行充分的接触, 使之由气相转入液相, 从而净化气体的方法。根据所用溶剂不同, 液体吸收法可分为水溶液吸收法和碱液吸收法, 吸收液是吸收效率的一个重要因素。最好的吸收液要求对有害组分的溶解度足够的大、蒸汽压足够的低, 以减少液体损失, 还要求费用低、黏度低、无腐蚀性、化学稳定性好, 但还没有一种符合以上所有要求的吸收液, 所以要结合具体情况进行分析。吸收法流程如下:

集气罩→喷淋塔→引风机→排气筒→排放

吸收法的主要设备是吸收塔, 其优点有高传质效率;设备占地小, 投资小;同时也可以去除颗粒物。其缺点有:可能形成二次污染;维护运行费用高等。

2.4静电除雾法。静电除雾法是使含硫酸雾的废气通过电除尘器从而被除去的方法。它的原理是由静电控制装置且直流高压发生装置, 把交流电变成直流电送至除雾装置中。在电晕线和硫酸雾捕集极板之间形成较强的电场, 使空气分子被电离, 瞬间产生大量的电子和正、负离子, 这些电子和离子在电场力作用下作定向运动, 构成捕集酸雾的媒介。同时, 使硫酸雾微粒电荷, 这些荷电的酸雾离子在电场力的作用下, 作定向运动, 抵达到捕集酸雾的阳极板上之后荷电粒子在极板上释放电子, 于是酸雾被聚集, 在重力作用下就流到除雾器的储酸槽中, 这样就达到了净化酸雾的目的[6]。静电除雾法它的优点是:治理效率高, 性能稳定;缺点是:容易产生电晕闭塞, 设备体积较大、成本高, 适应面窄。湿式静电除尘除雾器 (WESP) 与WFGD吸收塔的组合工艺是在工程实例应用中的新工艺。新工艺不仅可以有效捕捉烟气中的硫酸雾, 还可以捕捉SO2和液滴。

3结论

硫酸烟雾的产生原因及治理方法较多, 因此选择一种最适合的治理方法要从成本、操作条件、占地面积, 运行费用, 净化效率等多个方面综合考虑。随着社会发展和物质生活的水平提高, 人们对环境质量越来越重视, 各国采用的环保法也越来越严格, 在未来, 这就要大力发展清洁生产, 回收利用酸雾废气中的硫酸, 变废为宝, 有效降低生产成本, 增加企业经济效益[7], 改进旧工艺技术使之更加环保, 或是采用替代的新工艺, 来减少有害物对环境的影响。

摘要：硫酸雾是大气污染的一个重要因子, 治理净化方法包括湿式水洗法、碱液洗涤法、静电除雾法和干式过滤法、吸附法等。本文从净化效率、运行费用、操作可行性以及对环境影响方面对硫酸雾治理工艺方法进行研究, 比较各自优缺点, 为其实际应用提供理论基础。

关键词：硫酸雾,过滤法,吸附法,吸收法,静电除雾法

参考文献

[1]张慧.大气污染控制工程[M].北京:中国科学出版社, 2012:41-45.

[2]李立清, 宋剑飞.废气控制与净化技术[M].北京:化学工业出版社, 2014:138-140.

[3]张守任.硫酸雾丝网净化器[J].环境工程, 1985, 6:22-25.

[4]刘天齐.三废处理工程技术手册[M].北京:化学工业出版社, 2000, 06:299-300.

[5]Liu W C, Yang J K, Xia B.Application of bayer red mud for iron recovery and buildingmaterial production from alumosilicate residues[J].Journal of Hazardous Materi-als, 2009, 161 (1) :474-478.

[6]马国, 于照阳.冶金浸出工序硫酸雾废气处理方法的选择[J].甘肃冶金, 2009, 31 (6) :71-74.

钢管酸洗废水处理工程改造实例 篇8

某钢管厂位于重庆市大渡口区, 该厂每月生产低碳钢冷拔无缝钢管2000吨, 酸洗剂选用的是5%~25%浓度的硫酸溶液, 钢管酸洗后必须清洗后才能进行磷化和皂化表面处理。每日排放废酸液10吨, 清洗废水400余吨。废酸采用配酸20%用冷冻结晶法提取七水硫酸亚铁后再回用, 废水采用中和曝气法处理。原厂对废水的水质特性了解不够, 处理设施设计不合理, 造成处理废水成本过高, 中和后废水无法澄清并发生返色, 不能回用清洗钢管。经过反复实践和工程总结, 在最大限度利用原有构筑物的情况下进行工艺的改造和强化。经实际运行强化和改造后, 处理工艺出水达标, 运行稳定。

1 进水水质

废水处理站进水主要来自酸洗后钢管的清洗废水, 经一周连续检测, 水质特征为p H:2, Fe2+浓度:2000mg/L, COD:200mg/L, SS:300mg/L。原处理站进水及改造前的出水水质情况为p H:6, Fe2+浓度:800mg/L, COD:35mg/L, SS:100mg/L.

2 改造方案及工艺流程

2.1 改造原则

根据实际情况和工艺要求, 对工艺流程提出如下改造原则是新构筑物设计充分利用原有构筑物, 流程紧凑, 节约成本;处理系统运行应有较大的灵活性, 以适应水质和水量的变化;改造后出水可回用清洗钢管, 达标排放。

2.2 改造前工艺流程

原废水处理工艺流程如图1所示

处理原理:废水自流至缓冲池, 用提升泵将废水抽至中和池, 投加中和试剂10%浓度的Na OH将p H值5-6, 再投加絮凝剂3%浓度的聚丙烯酰胺。经曝气反应完全后, 废水自流至沉淀池, 最后溢流至清水池。通过污泥泵将污泥从沉淀池内抽至干化池干化。

原有工艺存在的主要问题是:由于设计废水量少, 中和试剂选用的是Na OH。随着废水量的增加, Na OH加药量大, 成本高。原系统的缓冲池和清水池容积小, 又无应急池, 不能保证系统正常连续运行。废水中和p H只调至5-6, 生成的氢氧化铁沉淀不稳定易分解, 造成清水池出现返色和p H值降低的现象。该系统为连续式运行, 但废水中酸度和亚铁离子浓度不定, 中和试剂通过加药泵固定浓度投加, 欠加和多加的情况时有发生, 导致出水水质超标。

沉淀池设计能力不足, 不能实现泥水有效的分离。污泥只是从沉淀池内抽出干化处理。污泥量增大后, 堆放难度大。

2.3 改造后工艺流程

对该厂酸洗废水水质和污水处理站实际运行状况进行分析后发现, 药剂选择不当及药剂投加混合不均匀、亚铁转化不彻底和沉渣分离困难时废水处理站运行费用过高和出水水质不达标的主要原因。改造的主要思路是降低处理成本、提高反应池的效率和加强固液分离效果。在尽量利用原有构筑物的基础上, 实现废水达标处理, 改造后处理工艺流程见图2。

处理原理:

针对原有废水站处理能力不够, 系统连续运行反应池条件控制不好, 出水水质差。新增1套能够满足200吨/天的2号处理系统。原有系统和新建系统采用间歇式处理方式。漂洗废水经缓冲池调节水量后, 由提升泵进入1号中和池 (2号中和池) , 投加石灰将PH调至8-9, 完全曝气使二价铁被氧化成三价铁, 生成氢氧化铁沉淀, 锌离子生成氢氧化锌沉淀, 磷酸根生成磷酸铁沉淀, 待反应完全后, 加入絮凝剂, 再由提升泵抽至1号沉淀池 (2号沉淀池) , 经过沉淀后溢流至1号清水池 (2号清水池) , 再经管路回用至车间。

沉淀池内污泥经污泥泵抽至压滤机脱水处理, 压滤机出水为清水自流至回用池, 出水为浊水自流至2号曝气池, 待压滤机不出水时, 关闭压滤机, 将污泥卸于泥斗内。

针对废水水量小, 污染物浓度高, 水质变化大等原因, 将废水处理关键工序中和曝气由原来的连续性运行改为间歇式运行, 新修一座中和曝气池。保证在水质经常变化的情况下能够彻底被氧化并最终完全转化成氢氧化铁沉淀得以分离去除。新建一口沉淀池和购置一台压滤机, 将中和试剂由氢氧化钠改为石灰, 增加沉淀时间, 使沉淀效果不受污泥量增加的影响。新建一口应急池, 预防水处理系统运行不正常时, 设备设施能够及时检修;新建一口回用水, 增加储水能力, 来满足生产用水需要。

废水量和回用水量的平衡控制;废水中只有在PH调至7-9时, 加入碱液才能使亚铁离子完全生成氢氧化铁沉淀;中和试剂由氢氧化钠改为石灰后, 污泥量会增加一倍以上, 需增加沉淀池的容积和压滤机的处理能力;工艺布局需不改变进水和出水流程;压滤机的位置便于每日2吨污泥的清运;解决石灰用量大带来的装卸问题。

(1) 中和曝气

石灰溶解后易结垢, 堵塞管道, 不宜采用自动管路复杂的投加泵, 只有采用短流程人工投加方式。为保证加药量投加比例便于计算, 2号中和曝气池设计尺寸按照原曝气池设计。

(2) 斜管沉淀池

中和曝气完成的废水由原来的溢流至沉淀池改为用提升泵抽至沉淀池, 保证反应完全。为了提高沉淀效果, 新修沉淀池设计为竖流式沉淀池。由于工程选址为原地改造, 竖流沉淀池深度只能有6.4米, 在清水区增加50m2斜管, 加快氢氧化铁沉淀。

(3) 污泥处置系统

因为酸洗介质及铁离子的腐蚀性较强, 而污泥介质中含石灰石等坚硬颗粒, 污水泵、污泥泵选用耐腐蚀耐磨损抗堵塞泵, 污泥的主要成分为氢氧化铁、石灰渣、石油类等杂质, 具有一定的粘性, 滤水性差且不易自然脱水等特点, 采用厢式压滤机将污泥压成滤饼, 便于运输、堆放。每日污泥产量约2吨, 压滤机布置采用高架结构, 设计高度为中和曝气池标高2.6m, 充分利用中和曝气池与沉淀池池壁做支架, 以便泥饼能直接卸于泥斗, 减少人工劳动强度。

3 改造增加的主要构筑物和设备

新增构筑物:204m3一座应急池, 62m3一座中和曝气池, 220m3一座沉淀池, 171m3一座清水池, 1.5m3一座压滤机集水井, 1.2m3一座石灰溶解池, 2m3絮凝剂加药桶。

新增设备:1台UHB-ZK-A污水泵, 4台50ZW20-10污水泵, 2台65ZW30-50污泥泵, 1台XMY100/1000-UB压滤机, 1台LF1515滤布清洗机。

4 处理效果

改造后废水处理站连续运行1个月后, 水样检测结果为PH值:7-9, COD:27.4 mg/L, 石油类:0.881 mg/L, 色度:8;总铁:20-60 mg/L。改造后出水水质满足GB8978-1996《污水综合排放标准》一级排放标准, 而且满足钢管漂洗用水要求。

5 经济分析

改造工程直接投资为45万元, 其中土建为30万元, 设备为15万元。运行费用为4.5元/m3, 其中电费为1元/m3, 药剂费为2.5元/m3, 人工费为1元/m3。

6 结论

酸洗技术 篇9

酸洗冷轧联合机组分为酸洗和轧制两大工艺,在机组入口布置激光焊机焊接前后两卷带钢,实现无头轧制。带钢先后经过开卷、焊接、连续酸洗、连续轧制和卷取等工序,要求全线带钢在高速、大张力、大轧制力情况下完成。板厚精度误差为微米级,板形误差为几个I单位。因此,酸洗冷轧联合机组生产工艺代表着现代轧钢技术的发展方向,与之相配的电气系统配置方案为了满足生产工艺的要求,对电气系统提出了更高的要求。供配电方案应体现合理性,传动方案应体现先进性,自动化方案必须具有成熟性、可靠性、开放性和先进性等特点。

1 供配电方案

酸洗冷轧联合机组供配电技术方案主要是确定高压供电方案,因为低压配电技术已非常成熟,多种技术方案均能满足联合机组的低压配电要求。而高压供电方案主要考虑的因素有供电可靠性、安全性、合理性。目前,由于高压硬件设备(如高压开关)运行稳定、可靠且具有完善的安全保护措施,软件(如综合保护系统)也具备五防、故障录波等监控保护功能,后台系统除提供监督和管理功能外,也为运行和倒电操作时的安全提供了软件保证。因此,高压供电方案选择的关键已不再是高压供电可靠性和安全性,而是供电方案的合理性。合理性是影响投资和运行成本的关键指标,主要体现在供配电电压等级的选取。酸洗冷轧联合机组供配电电压常见的组合有35/6kV、35/10kV、110/10kV。相对来说,高压侧35kV供电电压偏低,电流大,电缆截面积大,因此造成电缆投资增加,运行时电能损耗大,对于装机容量在60MW左右的酸洗冷轧联合机组而言,这两种供配电方案都不是理想选择。随着供配电技术的发展,高压侧采用110kV供电,这种方案高压侧供电电压高,电流小,电缆一次性投资小;低压侧采用10kV配电可以直接作为轧机主传动电源,另外10kV电源深入用电负荷中心,作为辅传动和其它动力的电源,同样可以节约电缆投资、降低运行成本。这种供配电方案已成为国内酸洗冷轧联合机组普遍采用的方案。

2 酸轧传动配置方案

2.1 主传动

主传动目前分为直流传动和交流传动两种。

(1)直流传动具有调速性能好、控制精度高、线路简单、控制方便、过载能力强等优点。但直流主电机工作时,必须在大电流情况下换相,易造成换向器处经常打火,甚至打破正常生产节奏,停车更换碳刷,研磨换向器,使现场维护工作量增大;另外,同样功率的直流电机造价明显高于交流电机。随着传动技术的不断发展,直流传动逐渐被交流传动所替代。

(2)交流传动根据变频方式的不同分为交—交直接变频和交—直—交间接变频两种形式。目前,这两种形式在冷轧传动中均有采用。交—交变频系统最大的优点是技术成熟、可靠、过载能力强、效率高、元件简单、维护要求低、du/dt小。缺点是:①交—交变频只能在20Hz以下运行,对于需要高速运行的冷轧主传动,其齿轮箱速比必须按照满足工艺速度要求进行增大,而这势必会增加设备投资。②交—交变频在电网和电机之间只有一级变频,相对于交一直—交变频器有电容器或电抗器,其功率因数低、动态无功功率大,需要加装静态无功补偿(SVC)设备,而此设备体积大,因此增加了一次性投资费用。

与交—交变频系统方案相比,交一直—交变频系统增加了中间直流环节,变频方式为间接改变电源频率来实现调速目的,且输出频率远高于交—交变频输出频率。采用较少的大功率元器件就能满足控制要求,组成柜体时结构紧凑,占用厂房空间小,一次性投资费用低。

控制装置和主电机作为系统的核心,设备选型时需对其性能、价格、结构和环境适应性等项进行对比分析。两种传动方案的比较见表1、表2。

据统计,国内已建大型酸洗冷轧线中,鞍钢#3～#5、宝钢#2和武钢#2主传动采用交一交方案,其它13条酸洗冷轧机组主传动采用交—直—交方案,具体统计对比见表3。

由表3可知,酸洗冷轧联合机组主传动采用交—直—交方案是主流方案,同时也是合理的方案。

2.2 辅传动

冷轧辅传动主要有单独传动和公共母线传动,这两种形式的传动均能满足酸洗冷轧联合机组的生产要求,但在一次性投资和运行成本上有一定差异。

(1)单独传动。现场每台电机均采用1台变频器控制,通过现场总线把所有变频器连成网络。因此,变频器柜体数量较多,占用空间大。

(2)公共直流母线传动。公共直流母线传动即为集中整流,分开逆变,多台变频共用一个整流单元,各逆变单元挂在公共直流母线上。由于酸洗冷轧联合机组生产的连续性和辅传动设备的工作特性,全线设备有电动、发电两种工作状态,因此,需从节约能源、降低投资、减少空间布置,同时兼顾功率大小、电压等级和工作状态来合理选择运转设备组成公共母线组,进而达到降低整流器总容量的目的。能量回馈时只需在公共整流单元上加装回馈设备即可。辅传动采用公共直流母线方案是国内目前酸洗冷轧联合机组普遍采用的成熟方案。

3 自动化系统方案

酸洗冷轧联合机组一般有三级控制系统。一级为基础自动化,按工艺流程和区域划分,设置PLC、操作站、操作台、操作箱等组成分布式控制系统,主要完成数据采集、顺序控制、连锁控制、监控操作、人机对话和与二级控制系统的数据通信,是联合机组实现连续生产的基础保证;二级为过程控制级,主要完成连续轧钢过程控制、模型优化、全线生产协调,是酸洗冷轧联合机组最为重要的一部分;三级为生产控制级,是企业级管理系统(ERP)与过程控制级之间的桥梁,它将上级部门下达的生产管理计划转化为可由现场执行的生产控制指令,对生产现场进行实时动态调度,从而实现工序管理优化,降低生产成本。

基于生产和管理双重目的的三级网络方案中,一、二网络完成生产控制任务,第三级网络完成数据管理功能,三级网络有机结合,可快捷高效实现生产和管理双重任务。因此,三级网络方案是国内冷轧厂普遍采用的成熟方案。

4 结束语

酸洗冷轧联合机组采用高压输电技术,可以节约投资,降低成本;主传动采用高压交—直—交变频方案,辅传动采用公共直流母线实现控制目的;自动化系统全线设备组成三级网络,使基础控制、过程控制和管理功能有机结合。此电气方案技术先进可靠,设备布局紧凑,投资少,成本低,是酸洗冷轧联合机组电气系统总体方案的理想选择。

摘要：介绍了酸洗冷轧联合机组的供配电系统、传动系统和自动化系统，分析了系统应用的技术及设备，为合理选择联合机组电气系统整体方案提供了借鉴和依据。

关键词：酸轧联合机组,供配电系统,传动系统,自动化系统

参考文献

[1]刘玠．冷轧生产自动化技术[M]．北京：冶金工业出版社，2006