高效低耗環(huán)保不銹鋼板帶酸洗新技術(shù)

酸洗不銹鋼板的處理工藝復(fù)雜，涉及工藝介質(zhì)種類繁多、廢水有毒、腐蝕性強、氧化性強、固含量高等特點。介紹了超聲波與電解相結(jié)合的帶鋼處理新工藝，采用超聲波輸泥和能源介質(zhì)循環(huán)利用措施，不僅提高了電解效率，延長了電極板等設(shè)備的使用壽命，而且實現(xiàn)了工藝有效介質(zhì)的零排放?；焖崴嵯聪到y(tǒng)采用酸洗槽底部噴射工藝和能源介質(zhì)循環(huán)利用措施，提高了酸洗效率，延長了換熱器等設(shè)備的使用壽命，回收了工藝有效介質(zhì)，節(jié)約了能源介質(zhì)的消耗，直接對酸泥餅進行了化學(xué)處理，輸出了環(huán)保的中性污泥。

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前言

在軋制或退火過程中，不銹鋼板帶表面會產(chǎn)生一層氧化皮，由鉻氧化物、鐵氧化物等合金元素氧化物組成。這些氧化物通常含有Cr2O3和尖晶石FeO·Cr2O3（即FeCr2O4)結(jié)構(gòu)在酸液中特別難溶解。此外，金屬基體表面還會產(chǎn)生一層貧鉻層，導(dǎo)致帶鋼耐腐蝕性下降。因此，不銹鋼酸洗的目的是去除帶鋼表面的氧化層和貧鉻層，鈍化不銹鋼表面，提高鋼板的耐腐蝕性。

不銹鋼酸洗工藝一般采用連續(xù)處理和組合。目前主流的不銹鋼酸洗工藝包括:拋丸破鱗(熱軋卷)+硫酸洗(熱軋卷)+中性鹽電解酸洗(冷軋卷)+研磨（熱軋卷）或普通（冷軋卷）+硝酸電解酸洗(冷軋卷，400系)+混合酸洗?？梢姡讳P鋼酸洗處理工藝復(fù)雜，酸洗介質(zhì)種類繁多，能源介質(zhì)質(zhì)量大。如何有效降低各工藝單元的能源介質(zhì)消耗是當(dāng)前的一個重要問題。

中性鹽電解酸洗是去除帶鋼表面的鉻氧化物（Cr2O3)錳氧化物（MnO），一些貧鉻層會使帶鋼表面的氧化皮爆裂，影響電解酸洗效率的因素很多。在電解酸洗過程中，會產(chǎn)生一些金屬氧化沉淀物和含有金屬元素的沉淀物。當(dāng)生產(chǎn)到一定程度時，沉淀物會積聚成酸泥。如果酸泥不及時去除，不僅會附著在電極板表面，增加電解工藝的電阻，造成電流分布不均勻，加速電極板的腐蝕，還會在槽、罐、管道低洼、死區(qū)積聚，造成電解液管道堵塞，影響生產(chǎn)。

混合酸洗具有酸洗時間短、基體金屬腐蝕小、表面粗糙度低的特點，但在酸洗過程中也會產(chǎn)生一些金屬氧化物和含金屬元素沉淀物。這些沉淀物會殘留在帶鋼表面，阻止新鮮酸液與帶鋼接觸。如果酸泥不及時去除，也會積聚在槽體、罐體、閥門、管道低洼、死區(qū)，造成設(shè)備和管道堵塞，影響生產(chǎn)，附著在換熱器表面，造成加熱不均勻，甚至換熱器局部過熱，加速換熱器損壞。近年來，對固體危險廢物的管理越來越嚴(yán)格，必須開發(fā)酸洗廢液回收和更環(huán)保的處理方法。

酸洗生產(chǎn)過程中不銹鋼板會產(chǎn)生大量有毒、有害、腐蝕性強的液體和固體污染物。例如：鉻（Cr6+）廢水，含鉻（Cr6+）污泥、有毒、腐蝕性液體（H+，NO3-，F(xiàn)-），有毒、腐蝕性污泥（H+，NO3-，F(xiàn)-）。綠色處理這些液體和固體污染物，回收有效的自由工藝介質(zhì)，不僅與企業(yè)自身產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效率有關(guān)，而且與周圍環(huán)境密切相關(guān)。

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電解酸洗系統(tǒng)新技術(shù)

2.高效電解超聲酸洗系統(tǒng)

在電極板中間布置超聲波振子，利用超聲波的空化沖擊力和高速微射流，使帶鋼表面的氧化鐵皮破裂松動，終去除。超聲波具有安全性（無高電流、氫爆風(fēng)險）、綠色（無化學(xué)介質(zhì)）、運行能耗低（功率僅為電解工藝的30%-50%）的特點，能使正常生產(chǎn)的沉淀物80%以上不沉積，也能使電極板表面不再有沉積物，提高電解效率。槽底配有超聲輸泥裝置。在上述措施下，大部分沉積物隨電解液溢流至電解液循環(huán)罐，少數(shù)隨超聲輸泥作用流向排氣口，排至電解液循環(huán)罐。電解系統(tǒng)的電解液循環(huán)罐和清洗系統(tǒng)的清洗循環(huán)罐底部設(shè)置凈化管道，電解液通過泵送至凈化裝置，凈化后的電解液通過自重回流至電解液循環(huán)罐。在有效去除不銹鋼板表面氧化皮的同時，減少化學(xué)品和能源介質(zhì)的消耗，自動收集和凈化沉積物，回收凈化后的有效電解質(zhì)。這樣高效電解超聲酸洗，工藝有效介質(zhì)不再流失。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備、管道及管道附件的使用壽命大大提高。

機組同批生產(chǎn)的退火304不銹鋼板切成5mm×5mm×2mm電解液固定為1的規(guī)格.145g/L，溫度為70℃在不同電解液固含量(水平軸，)的條件下，測試不銹鋼板所需的電解時間(垂直軸，s），結(jié)果表明，隨著固體含量的增加，電解時間變長，固體含量增加，電解液電阻變大，電極板的有效面積變小，終延長了電解時間。

2.電解系統(tǒng)技術(shù)有效介質(zhì)零排放技術(shù)

電解液可以用機組余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽加熱。換熱產(chǎn)生的冷凝水首先加入酸霧凈化系統(tǒng)清洗酸霧，根據(jù)酸霧凈化系統(tǒng)清洗酸霧→電解后刷洗系統(tǒng)→電解循環(huán)系統(tǒng)的順序逐步循環(huán)，確保酸霧中各種污染物的含量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，如Cr6+濃度小于0.07mg/m3；

電解系統(tǒng)酸洗后產(chǎn)生的污泥可通過凈化系統(tǒng)去除，濾液返回電解液循環(huán)罐繼續(xù)使用，實現(xiàn)有效介質(zhì)零排放，大大節(jié)約電解質(zhì)消耗（圖1）。采用上述節(jié)能技術(shù)前后實現(xiàn)的能源介質(zhì)消耗與廢物的比較如表1所示。

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2.污泥綠化處理技術(shù)

在中性鹽電解酸洗過程中，鋼表面氧化皮中的鉻氧化物和金屬基體中的鉻通過電化學(xué)作用溶解產(chǎn)生重鉻酸根離子，主要是Cr2O72-和CrO42-有兩種形式。重鉻酸根離子是一種強氧化劑，毒性大，對設(shè)備、管道、人體和環(huán)境危害大。電解廢液利用上述措施收集到循環(huán)罐中，由泵輸送到中性鹽凈化回收系統(tǒng)pH經(jīng)調(diào)整、還原、中和處理后，已處理為中性、無毒的含污泥廢液。為了解決沉淀時間長的問題，改進工藝，增加絮凝罐，可以在短時間內(nèi)橋梁、交聯(lián)和聚集沉淀物，縮短50%的處理時間，使過濾裝置更有效地生產(chǎn)中性污泥。

03

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混合酸洗系統(tǒng)新技術(shù)

3.1高效混酸洗系統(tǒng)

混合酸洗槽為淺噴射紊流酸洗槽。強紊流使酸與帶鋼反應(yīng)產(chǎn)生的酸泥80%以上不沉積在槽底，槽底為錐底結(jié)構(gòu)，設(shè)置槽底噴射管道，將少量沉積在槽底的泥漿輸送到回流口。這使得大部分酸泥在正常生產(chǎn)過程中隨酸液溢流到混合酸循環(huán)罐，少量酸泥從回流口流向混合酸循環(huán)罐。這樣可以及時去除帶鋼表面產(chǎn)生的污泥，提供新界面與新鮮酸液的反應(yīng)，從而實現(xiàn)高效的混合酸洗。污泥不再沉積，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備、管道及管道附件的使用壽命大大提高。

3.22混合酸洗系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

混合酸可由機組余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽加熱。換熱產(chǎn)生的冷凝水應(yīng)先加入終漂洗系統(tǒng)清洗帶鋼，并按終漂洗系統(tǒng)清洗→刷洗漂洗系統(tǒng)→混合酸循環(huán)系統(tǒng)的順序循環(huán)利用；酸霧凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水也可輸送到刷洗和漂洗系統(tǒng)。含有一定酸泥的混合酸洗液在循環(huán)罐沉淀后不需要排放到污水坑，而是輸送到凈化裝置分離酸泥，凈液回流到循環(huán)罐，避免管道堵塞和設(shè)備損壞，實現(xiàn)有效介質(zhì)的循環(huán)利用，大大節(jié)約新酸消耗（圖2）。采用上述節(jié)能技術(shù)前后實現(xiàn)的能源介質(zhì)消耗與廢物排放的比較見表2。

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3.33混酸污泥綠色處理技術(shù)

因為混合酸HF會與溶液中的金屬離子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀物:

3HF+Fe3+=FeF3↓+3H+

3HF+Cr3+=CrF3↓+3H+

2HF+Ni2+=NiF2↓+2H+

2HF+Mn2+=MnF2↓+2H+

HNO3與貧鉻層發(fā)生反應(yīng)時NO氣體