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钢格板热镀锌工艺及其污染控制

点击量:  时间:2016-03-30

 

钢格板热镀锌生产工艺是将经处理好的钢格板镀件浸入到熔 融的锌液中,使钢格板金属表面形成一种合金层、互 熔层共存的镀锌层的物理、化学过程。它是世界各国 公认的一种经济实用的材料保护工艺。钢格板热镀锌技术可以有效防止钢格板的大气腐蚀, 因此获得了广泛地应用。随着钢格板在电力、交通、能源、化工等基础设施的广泛应用,对镀锌钢格板的需求也迅速增加。钢格板热镀锌工 艺在我国迅速发展,也带来了环境污染问题,根据近年来对钢格板热镀锌生产过程的认识及设备的了解, 总结出了钢格板热镀锌工艺过程中产生的污染及处理措施。

一、 钢格板热镀锌工艺流程

钢格板热镀锌传统的工艺流程为:挂件-碱洗-酸洗 -水洗-溶剂助镀-烘干-热镀锌-水冷-钝化-卸件 -检查及修整。

碱洗

碱洗的目的是除去钢格板预镀件表面的油污,常用的碱 洗液是烧碱或一些碱性清洗剂。碱洗槽材料采用的是 钢筋混泥土 隔离层(玻璃钢)+pp 板(或花岗岩) 或混泥土 玻璃钢。碱洗的过程易产生水污染,主要污染物为残留的碱和表面活性剂。

酸洗  

酸洗的目的是彻底除去钢格板预镀件表面的氧化物及锈 蚀,露出钢格板预镀件的基体金属,以便更好的与锌层接触, 提高结合力。酸洗液的主要成分是盐酸。酸洗液的质 量分数与气压有关,气压高的地区酸洗液的质量分数 相对较高。酸洗槽的材料采用的是钢筋混泥土 隔离层(玻璃钢)+pp 板(或花岗岩)或混泥土 玻璃钢。酸洗的过程也会产生水污染,主要污染物为盐酸及除锈产生的Fe

助镀

助镀的目的是防止钢格板预镀件生锈。助镀槽内的溶液为氯化锌和氯化铵的混合液。氯化锌的作用在于形成 保护膜,减少钢格板工件从酸洗到热镀锌过程中的氧化;氯 化铵可以降低钢格板表面氧化铁的残存。助镀槽的材料 采用钢筋混泥土 隔离层(玻璃钢)+pp 玻璃钢。助镀槽旁要加除铁再生装置。

助镀槽温度通常控制在60-70C,多数厂家采用 电磁阀控制,加热管采用四氟乙烯或不锈钢材料均可, 助镀时间为1 min 左右,助镀槽的热源通常来自锌锅加 热系统的尾气余热。

热镀锌

将锌锭及其合金放入锌锅,加热至450-460度使锌合金融化,在将助镀后的钢格板镀件缓慢放入锌锅,2-5 min后吊出。热镀锌的关键设备是锌锅,锌锅材 质选用低碳低硅材料。 其加热方式有电加热、油加热、气加热及煤加热等几 种。电加热不产生污染,应用比较广泛;油加热及气 加热要产生部分尾气,采用此种加热方法需建很高的 排烟筒(60 以上);煤加热时粉尘污染及烟尘污染严重,控制相对较难。锌锅内为锌锭+锌铝合金或锌镍 合金。锌铝合金可以防止锌氧化,增加亮度, 改善光泽;锌镍合金能降低锌层的厚度,降低锌耗, 使锌耗控制在60 kg/t 以下。

钝化  

钝化钝化的目的是使钢格板镀锌层产生一层保护膜,防止锌层 氧化变黑。钝化液的主要成分为Cr ,会造成水污染。

二、热镀锌污染治理

助镀溶剂的治理

氯化锌的质量浓度在160g/l 以上时,助镀槽内的溶液使用一段时间后就会产生大量的铁离子,铁离子 的存在很容易使热镀锌过程产生锌渣,实践测得铁与 锌渣产生的比例为125。另外,镀槽中铁离子会在镀 锌层表面形成非常细微的结晶,造成附锌层增厚,影 响热镀锌质量,增加成本,故应尽量控制溶剂中的铁 含量,最高不超过10 g/L。助镀溶剂中的铁离子的来源有2种,一种是酸洗废水,另一个是助镀溶剂中NH4 Cl与钢铁件表面氧化铁反应产生。 消除助镀溶剂中的铁离子有两种方法:方法一,降低水洗槽中的铁离子浓度。可以用NaOH和铁离子反应生成氢氧化铁,氢氧化铁可过滤除去,滤液可以重复使用。方法二,溶剂除铁再生循 环处理。将一定量的溶剂与返镀件及挂具的酸洗液, 一并抽出、泵入再生系统反应槽内,将反应产生的沉淀过滤,滤 液再泵回助镀槽中重复使用。

由于返镀件及挂具与酸反应会生成氯化锌(ZnCl )故酸洗液中含有助镀溶剂中的有效成分。经除铁再生装置处理除去溶剂中的 Fe Cl)及氯化锌(ZnCl )的滤液一起返回助镀槽中,锌铵溶液可得到再生利用,污水的排放得到控制,运行成本降低。 过滤出的沉淀物,经压滤处理送往工业垃圾处理厂。

氯化铵与氧化锌烟尘治理

钢格板预镀件放入锌锅时会产生大量的烟气,锌锅烟气 的主要成分为氯化铵和氧化锌。烟气的排放国家目前 没有标准,但是锌锅烟气及粉尘污染严重,生产厂家 通常在锌锅的池边安装通风及排烟系统。锌锅的烟气 通过排风管进入除尘装置,用布袋进行烟气除尘,可 使超过 85%的烟尘分离,粉尘可以回收利用,且该方 式不影响热镀锌操作。

废水的治理

钢格板热镀锌工艺产生的废水主要来自碱洗、酸洗、助 镀、钝化工序的清洗水。废水中主要含盐酸、锌离子、 铁离子、三价铬离子等。 采用加碱中和沉淀法可以对废水进行治理。将废水 集中到调节池,调节池中通入压缩空气,废水经过自动加减装置在一级反应器内调pH 9.0反应30 min 后,流入二级反应器,加入聚合氯 化铝反应15 min。废水中大部分重金属离子在碱性条件 下生成金属螯合盐,在加入聚合氯化铝时形成絮状物。 经过斜板沉淀,去除大部分的悬浮物及不溶性的重金属 螯合盐。滤液经中间水池储存,再一起由泵提升进入多 介质过滤罐,进一步过滤去除未沉淀的悬浮物,静置净 化后的废水可以作为酸洗、碱洗的清洗水重复使用。斜 板沉淀池中的污泥定期由污泥泵提升进入污泥稳定罐, 投加絮凝剂,混合搅拌浓缩。上部清液流回废水池,底 部污泥由污泥泵提升进入板框压滤机,压滤后的污泥 送往固定的工业废渣处理厂进行处理,废水重复利用。

其它

其它酸洗槽酸洗过程可能会产生酸雾,污染大气,可 以降低酸的质量浓度以及加入阻蚀抑雾剂等来减少酸 雾的排放。热镀锌过程产生的锌灰(ZnO)和锌渣收集后 集中处理。

钢格板热镀锌产品的国内需求处于上 升阶段,同时热镀锌钢格板的新用途在不断地拓宽。然而, 随之而来的环境污染也是不容忽视的。为了构建和谐 社会,使钢格板行业又好又快的发展,钢格板热镀锌行业更应 注重环保治理。虽然前期环保投资是热镀锌生产线投 资的1/3 左右,但环保设备可以使助镀剂再生,废水重 复利用,保护了环境,也降低了运行成本。


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