丝热镀锌工艺的节能减排

丝热镀锌工艺的节能减排

1丝丝热镀锌生产在其他领域的应用热销棉钢丝绳具有光滑美观、结合性强、致密均匀、耐腐蚀性好等特点。在环境条件下，总消耗时间一般为15.20年。广泛应用于能源、通信、渔业等领域。因钢丝热镀锌生产可连续进行,具有生产效率高、工艺简单、生产工艺稳定、适应性宽等优点,得到了广泛应用。但长期以来,钢丝热镀锌生产仍然按照传统工艺进行,能耗高,生产环境条件较差。目前,钢丝热镀锌行业开展清洁生产的方向主要有2个:一是改进现有的工艺方法,二是采用热镀锌新工艺,以实现从源头上做起,真正做到节能、降耗、减污和增效。2采用热梨花法主要用于实现木材热污染的清洁钢丝热镀锌是一个化学反应伴随着锌和铁原子扩散物理变化的复杂过程。为实现钢丝热镀锌清洁化生产,需要做到以下几点。2.1热镀锌钢铁制件清洗主要事项热镀锌时钢丝表面应十分清洁,因此钢丝拉拔后表面残存的少量润滑剂也需要清除干净,通常采用三碱脱脂。三碱脱脂时,温度为80~85°C,蒸汽用量及挥发量都很大,能源浪费严重。碱性脱脂后的水漂洗能否把钢丝表面上的碱液漂洗干净,与化学脱脂剂除油性能有十分密切的关系,还与化学脱脂剂的洗去性与化学脱脂剂本身的黏度、密度、水中的溶解度以及在水中的扩散速度等有关。因此,在同等条件下选用化学脱脂剂时要综合考虑。传统工艺使用化学脱脂的不足之处还在于碱洗时间长,不适宜在钢丝生产线上使用。目前,热镀锌钢铁制件脱脂处理时采用超声波较为普遍,脱脂效果相当显著,而应用在钢丝热镀锌方面还不多见。超声波清洗设备主要由超声波发生器、换能器、清洗槽三大部分组成。超声波清洗是以物理作用为主,辅以化学作用的综合清洗。它主要是利用清洗液在超声波作用下空化、清洗液的环流冲刷、清洗液在高速微射流的作用下产生的搅拌等作用,使钢丝表面的油污、铁锈等污染物在数秒钟内从钢丝表面脱落。综合考虑,采用超声波脱脂和化学脱脂同时处理,脱脂剂为NaOH、Na2CO3和Na3PO4,但其用量是单纯化学脱脂用量的20%~30%,温度也较低,碱蒸汽挥发很小。其工艺参数为:10~15g/LNaOH,20~25g/LNa2CO3,15~20g/LNa3PO4,1~2g/L非离子表面活性剂,总碱度(TAB)与游离碱度(FAC)之比不大于2.2,温度40~50°C,超声波频率为20~80kHz。2.2常温复合盐酸酸洗液配方拉拔后的钢丝表面上残存的氧化铁,通常用盐酸去除,其浓度一般在15%~18%之间。盐酸是挥发性较强的酸,在酸洗过程中会产生酸雾,钢丝离开酸液后也会带出酸液,散发在空气中,对人体和环境均有危害作用。根据经验,可使用复合除锈剂代替单一的盐酸除锈,其优点在于酸洗速度快,酸雾的挥发减少,较直接使用单一盐酸节省25%左右。常温复合盐酸酸洗液工艺配方(1000mL溶液中的含量)如下:常温复合盐酸酸洗液配方中的盐酸是主要成分,磷酸可提高酸洗速度,TX-10具有活化渗透作用,SLS活性剂能起到润湿和渗透复合作用,同时具有抑制酸雾作用。添加剂是一种含羧酸的有机物,可与Fe2+、Fe3+起配合作用,降低盐酸酸洗液中铁离子含量,有利于减少锌液中锌渣的产生和提高钢丝表面镀锌层的延展性。若丁是一种可以防止钢丝因酸洗产生过腐蚀的缓蚀剂,不会妨碍氧化铁的酸洗效率,还能有效地阻止氢原子向钢铁基体内部扩散,同时能减少氢气的生成量,延长酸洗液的使用寿命,在酸洗液表面上覆盖一层薄泡沫,阻碍酸雾的逸散,具有良好的抑制酸雾性能。2.3助镀剂的选择钢丝热镀锌前浸粘助镀剂的目的和作用有:(1)清洁钢丝表面,去除酸洗后钢丝表面上的铁盐、氧化物及其他脏物;(2)净化钢丝浸入锌液处的液相锌,使钢丝与液态锌快速浸润并反应;(3)在钢丝表面沉积一层盐膜,将钢丝表面与空气隔绝,防止其进一步微氧化;(4)溶剂受热分解可使钢丝表面具有活性及润湿能力(即降低表面张力),使锌液能较好地附着于钢丝基体上,并顺利地进行合金化;(5)涂上溶剂的钢丝在遇到锌液时,溶剂气化而产生的气浪起到了清除锌液上的氧化锌、氢氧化铝、碳黑颗粒等杂质的作用。现今国内钢丝热镀锌企业仍采用氯化铵作为助镀剂。为了使钢丝进入锌液后不发生溅锌,需将溶剂加热至80~85°C,但氯化铵在此温度下挥发很快,消耗量大,对人体也有一定的影响。因此,应选由氯化锌和氯化铵组成的混合助镀液。ZnCl2·2NH4Cl是具有稳定作用的双盐,易结晶在钢丝表面,有很好的自(动)干(燥)效果。铵锌比以1.2~1.6为宜。溶剂温度控制在50~65°C,可有效地减少氯化铵的挥发。其中NH4Cl在助镀剂中的作用是最根本的,但NH4Cl易挥发、脱落,所以温度不能太高,以免钢丝在浸锌过程中形成过多的烟雾。ZnCl2具有黏附作用,能防止NH4Cl脱落。为减少助镀剂中铁离子的产生,需添加以乌洛托品和FHX-1为主要成分的缓蚀有机活性剂。加入一定的有机活性剂后,可以使助镀剂分散,浸润能力增强,干燥速度加快,避免钢丝与锌液接触时产生爆锌。助镀剂酸性过强时,铁盐处于溶解状态,将会有更多的Fe2+随钢丝被带入锌液中,导致更多的细锌渣产生。特别是当助镀剂pH>5.5时,Fe(OH)2和Zn(OH)2在钢丝表面沉积,阻碍了锌液与钢基体的接触,减缓了锌铁反应的进行,造成镀锌层表面质量缺陷。当助镀剂pH在3.5~4.5之间时,溶解状态的Fe2+会在空气中逐渐氧化,并以Fe(OH)3的形式从助镀溶液中沉析出来,有利于将铁离子和杂质从助镀剂中去除,提高助镀锌前钢丝的清洗质量。2.4锌液加热一体化设计目前大部分企业仍采用锌液上加热和燃煤铁锅侧加热方式熔锌。上加热时,锌的氧化及蒸发十分严重,浪费严重且污染较大。采用内胆式加热陶瓷镀锌锅直接熔锌,避免了传统的上加热过程对锌液表面的辐射,极大地减少了锌液表面的高温氧化,锌灰的生成量也很少;复合增强氮化硅型内胆式加热体直接与锌液接触,热量直接传给锌液,热损失小,热能利用率可达90%以上。采用可控硅自动控制发热体温度和锌液实际温度,实现双向控制,锌液温度可以精确控制在±2°C以内。为了减少锌液面的热辐射、对流损失及锌蒸汽的逸出,可在钢丝进入锌液面前段覆盖一层含有氧化锌还原剂的保温材料,同时也可以抑制锌粉灰的漂浮。2.5电磁抹理装置的应用垂直法热镀锌中,当钢丝垂直离开锌液面时,表面会黏附一层纯锌液,未凝固的锌液容易在钢丝表面产生断续的锌瘤。为使钢丝镀层光滑,通常采用油木炭抹拭,但油木炭遇高温易燃烧而散发出含有化学物质的黑烟,使工作环境条件变差。新型电磁抹拭装置可解决这一问题。利用电磁场瞬间发热的原理,通过调整磁场强度大小来改变镀锌层的厚度,使钢丝表面的镀层光滑、无锌瘤,同时保证了工作环境的清洁。2.6本方法的特点钢丝表面经过碱洗脱脂、酸洗除锈后,还有残留的碱液、酸液及杂质,需将其漂洗干净,清洗程度如何直接影响镀锌层的表面质量和黏附性能。水洗过程不充分,容易造成表面处理品质不良,生产难以稳定进行。水漂洗需注意以下几点:(1)防止碱、酸、助镀剂反应液交叉污染,(2)钢丝产品自身品质的要求,(3)水洗的好坏会影响表面处理时药品的消耗量。水洗方式有:(1)浸渍水洗──钢丝直接在清洗水中通过,使钢丝上残留的酸、碱液得到稀释;(2)喷淋水洗,即流水洗──能够冲刷、稀释掉钢丝上残留的酸、碱液。与浸渍洗净相比,喷淋水洗以少量的水就可以得到较好的清洗效果。用泵使水流动,可提高水漂洗效果。为了节约用水,减少酸、碱废水排放,按照酸碱中和的原理,可以把酸洗后的漂洗水与碱洗脱脂后的漂洗水集中到一个中和池内自然中和。经沉淀杂质后,中和后的水仍可以继续循环使用。酸、碱洗后采用热水洗可以较好地冲洗、溶解黏附在钢丝表面残留的碱液和酸洗后的铁盐,减少带入到下道工序(助镀)的杂质。从节约能源考虑,可以将钢丝热镀锌后水冷却池中的水分别引进到碱洗和酸洗后的漂洗池,作为温水清洗的漂洗水来使用。3推广环保技术，开展最终治理3.1酸、碱浪费的综合处理3.1.1排压机及螺栓装置碱液脱脂时需要加温,不可避免地会有碱性水汽逸出,盐酸也容易形成酸雾挥发,在其槽边需设置排风装置。槽宽在1400mm时,一侧排气,一侧吹风。3.1.2磷酸雾剂可以向盐酸液中直接添加酸雾抑制剂。每1000kg盐酸添加酸雾抑制剂3kg为宜。3.1.3水洗法净化设备酸雾的净化处理通常采用水洗法,因盐酸易溶于水,槽面上的酸雾气体,可直接用净化设备吸收。水洗法采用的净化设备有洗涤塔、填料塔和泡沫塔,净化效率可达90%左右。有时也在水中添加2%~6%的Na2CO3以中和酸雾,对初始浓度小于300~400mg/m3的酸雾,净化效率可达93%~95%。每立方米废气用水量一般为0.5~1.5kg。3.2处理和利用废水3.2.1加入增加ph将含有酸、碱废水混合,集中在一个中和池内自然中和。当废水仍偏酸性时,可加入石灰、贝壳、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钙、电石渣等调整pH,使废水中的各种金属离子沉淀,废水符合排放标准后再排放。3.2.2过滤和过滤方法将酸性废水流入装有石灰石、贝