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    熱浸鋅酸洗工藝改進對環境和效益的影響
    雙擊自動滾屏 發布者: 發布時間:2019-04-27 14:02:51

     目前,國內熱浸鋅酸洗工藝主要存在酸洗區無封閉,人工操作行車吊裝進行工件酸洗,酸洗時產生氯化氫氣體直接排入大氣,對環境造成污染,同時損害人體健康,腐蝕車間、設備。針對上述存在的問題,本人發明了步進式自動酸洗工藝,該工藝可實現酸洗作業自動化,酸冼時產生的酸霧可集中收集處理,達標排放,減少對環境的污染;提高鹽酸的利用率;延長廠房和設備的使用壽命,降低設備的維修成本。它的推廣應用將對鍍鋅行業的發展起到積極的作用,真正實現節能,降耗、減污增效。
    關鍵詞:  熱浸鋅 酸洗 工藝
    1、前言
    眾所周知,鋼鐵在自然條件下會緩慢的生銹。每年我國因鋼鐵銹蝕會造成巨大的經濟損失。在鋼鐵制品表面鍍上一層金屬鋅,可以起到很好的防腐功能?,F在熱鍍鋅這一工藝已經得到廣泛的普及和應用。
    熱浸鋅工藝的發明,對鋼鐵防腐起到重要作用,也是人類的重大進步。傳統鋼結構產品的防腐時間只有30年左右,遠未達到建筑物的使用壽命。熱浸鋅的發明,使鋼結構產品的使用壽命延長至50年以上,大大提高了鋼結構產品的質量和使用壽命。隨著熱浸鋅工藝在世界各地的推廣普及,人們對熱浸鋅的重要性有了更深刻的了解,隨著市場及規模迅速擴大,熱浸鋅生產對環境產生的影響也越來越大,氯化氫氣體對環境的污染,對人體健康的損害,對車間、設備的腐蝕,廢酸的排放及處理,漂洗水的排放及處理等成為制約行業發展及影響環境的重要因素。熱浸鋅工藝的改進及減少其對環境的影響成了重要的研究內容。
    2、目前國內熱浸鋅酸洗工藝現狀
    目前,國內熱浸鋅行業的鋼結構件的酸洗工藝是采用酸洗-水洗-助鍍方法,使用的酸洗材料為鹽酸(HCl)或硫酸(H2SO4)。以鹽酸為例,利用酸將鋼鐵表面的氧化物清除干凈,化學反應方程式為:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;2FeCl3 +Fe=3 FeCl2。
    傳統熱鍍鋅酸洗工藝:將鋼鐵制品或材料碼放或拴掛在固定工裝上,任意放入稀釋后的酸洗槽中,直到表面氧化物去除干凈,進入到漂洗水槽將工件表面的鐵鹽和殘留酸盡量去除干凈,然后進入下一工序(助鍍液)。這種方法存在以下問題:
    ⑴酸洗效率低,酸消耗高;
    由于人工操作,工件在每個工位的酸洗時間無法控制,只能靠操作人員目測酸洗的工件是否達到鍍鋅前的要求,致使各個酸槽酸液的濃度不能按序排列,當酸洗經過一段后,酸洗效率越來越低,逐漸不能滿足生產要求,這時一些企業用補充濃鹽酸提高酸的利用,有些企業就直接處理或排放,一般在酸的濃度在5%至10%排放或處理,按8%時排放計算,年鍍鋅量3萬噸的企業一年浪費濃度31%的新鹽酸600噸,按每噸400元計算,合計24萬元,不但增加了成本,還造成嚴重浪費和污染。
    ⑵酸霧無組織排放,對廠房設備腐蝕嚴重;
    由于酸洗區未封閉,在熱鍍鋅生產過程中產生的氯化氫氣體隨意擴散,對廠房和設備造成嚴重腐蝕,據調查可以使用50年的鋼結構廠房,會因酸氣腐蝕只能使用3~5年。
    ⑶廢酸處理費用高,污染環境;
    鍍鋅廠在沒有廢酸處理設備的情況下,需要由廢酸專業處理廠處理,一噸處理費用約500元,按年鍍鋅量3萬噸計算,1噸鍍件產生廢酸80kg,年產生廢酸約為2400噸,處理費用達120萬元。
    ⑷大量使用漂洗水,水處理及投資費用高,廢水對環境造成污染(每噸工件消耗水約0.5噸),年鍍鋅量3萬噸的企業一年消耗水1.5萬噸(按5元/噸計算,合計7.5萬元),而處理每噸水的費用大約8元,合計12萬元/每年,兩項合計19.5萬元。
    ⑸操作原始、自動化程度低、勞動強度大;
    操作人員在車間內工作需要將工件吊起-水平運行,按每小時鍍10噸,每杠2噸計算,共5杠,每杠吊起、運行10次,每小時要吊起、運行50次,吊起、水平運行、放下三個動作用1分鐘的時間,就需要50分鐘才能完成,為此,一個工人相當繁忙。
    ⑹工作環境差;
    工人在酸洗車間工作,酸的濃度較高,長時間在該環境下工作,對身體影響較大。(請參閱第九屆中國熱浸鍍技術交流會論文集)
    首先將工件放入第一個酸洗槽中,經過一段時間(根據酸液濃度和生產效率進行時間參數設定,一般情況時間設定為8-12分鐘)后,將第一酸洗槽中工件放入第二酸洗槽,同時將后續工件放入第一酸洗槽,在經過相同酸洗時間后,將第二酸洗槽中工件放入第三酸洗槽,第一酸洗槽中工件放入第二酸洗槽,后續工件放入第一酸洗槽,依次循環,最終酸洗步進式工藝會形成如圖1所示的結果。按階梯式分布,工件上的氧化物依次減少,酸液濃度依次增大,各酸槽內鐵鹽含量依次減小,第一酸洗槽中雜質及鐵鹽含量最高,酸濃度最低,最后一個酸洗槽酸濃度最高,雜質及鐵鹽含量最低,酸液最大限度得到利用。第一酸洗槽中酸的濃度低于(0.5%以下)時,鐵鹽含量(大于300克/每升)時作為廢酸排放,將廢酸經壓濾后排入廢酸儲備槽中待處理。同時將第二酸洗槽中酸液倒入第一酸洗槽,第三酸洗槽中酸液倒入第二酸洗槽,最后一個酸洗槽作為配制新酸槽,用來配制新酸,配制新酸時用漂洗水代替水稀釋濃鹽酸,漂洗水的補充用處理廢酸時產生的弱酸蒸餾水。
    酸洗結束后,工件進入水洗槽進行水洗,這時工件表面雜質及鐵鹽含量很少,水洗的作用只是將工件表面的酸降低,漂洗水除酸的濃度會少量增加以外,雜質及鐵鹽很少帶入漂洗水中,避免了雜質、鐵鹽、酸帶入助鍍液中。
    4、步進式自動酸洗工藝對環境和經濟效益的影響
    ⑴提高了鹽酸的利用率
    步進式酸洗工藝廢酸排放時酸的濃度在0.5%以下,而我們常見工藝廢酸排放時濃度在5%以上,有些企業甚至達到10%,可以看出步進式酸洗節約酸大概30%--50%,另外廢酸排放時濃度越高處理成本越高,污染越嚴重。漂洗水不再外排,步進式酸洗工藝解決了工件表面雜質及酸洗時的鐵鹽帶入漂洗水和助鍍液,這樣漂洗水除酸的濃度(配制新酸時濃度會增加到1%,鐵鹽增加到30克/升)少量增加外,雜質和鐵鹽含量較少,配制新酸時正好用來稀釋濃鹽酸。節約了大量的水資源,減少了污染。降低了生產成本。
    ⑵延長了廠房和設備的使用壽命,降低了設備的維修成本
    酸洗區域封閉后,熱鍍鋅生產過程中產生的酸氣可進行有組織回收處理,增加廠房和設備的使用壽命,按年建造鍍鋅量為3萬噸的廠房計算,建設費用約800萬元,步進式酸洗工藝與傳統酸洗工藝相比,使用壽命可延長40-50年,按45年計算,每年可節約190萬元。
    ⑶實現了自動化酸洗,可節省人工4個,按每人年工資3萬元計算,可節省12萬元。
    5、結論
    步進式自動酸洗工藝技術先進,自動化程度高,節省人力,提高鹽酸的利用率,減少對環境的污染,延長廠房和設備的使用壽命,如能在全國范圍的推廣應用,將產生更大的經濟效益、環境效益(綜合比較如表1 所列)
     
     

     

     

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