絲熱鍍鋅工藝的節(jié)能減排

絲熱鍍鋅工藝的節(jié)能減排

1絲絲熱鍍鋅生產在其他領域的應用熱銷棉鋼絲繩具有光滑美觀、結合性強、致密均勻、耐腐蝕性好等特點。在環(huán)境條件下，總消耗時間一般為15.20年。廣泛應用于能源、通信、漁業(yè)等領域。因鋼絲熱鍍鋅生產可連續(xù)進行,具有生產效率高、工藝簡單、生產工藝穩(wěn)定、適應性寬等優(yōu)點,得到了廣泛應用。但長期以來,鋼絲熱鍍鋅生產仍然按照傳統(tǒng)工藝進行,能耗高,生產環(huán)境條件較差。目前,鋼絲熱鍍鋅行業(yè)開展清潔生產的方向主要有2個:一是改進現(xiàn)有的工藝方法,二是采用熱鍍鋅新工藝,以實現(xiàn)從源頭上做起,真正做到節(jié)能、降耗、減污和增效。2采用熱梨花法主要用于實現(xiàn)木材熱污染的清潔鋼絲熱鍍鋅是一個化學反應伴隨著鋅和鐵原子擴散物理變化的復雜過程。為實現(xiàn)鋼絲熱鍍鋅清潔化生產,需要做到以下幾點。2.1熱鍍鋅鋼鐵制件清洗主要事項熱鍍鋅時鋼絲表面應十分清潔,因此鋼絲拉拔后表面殘存的少量潤滑劑也需要清除干凈,通常采用三堿脫脂。三堿脫脂時,溫度為80~85°C,蒸汽用量及揮發(fā)量都很大,能源浪費嚴重。堿性脫脂后的水漂洗能否把鋼絲表面上的堿液漂洗干凈,與化學脫脂劑除油性能有十分密切的關系,還與化學脫脂劑的洗去性與化學脫脂劑本身的黏度、密度、水中的溶解度以及在水中的擴散速度等有關。因此,在同等條件下選用化學脫脂劑時要綜合考慮。傳統(tǒng)工藝使用化學脫脂的不足之處還在于堿洗時間長,不適宜在鋼絲生產線上使用。目前,熱鍍鋅鋼鐵制件脫脂處理時采用超聲波較為普遍,脫脂效果相當顯著,而應用在鋼絲熱鍍鋅方面還不多見。超聲波清洗設備主要由超聲波發(fā)生器、換能器、清洗槽三大部分組成。超聲波清洗是以物理作用為主,輔以化學作用的綜合清洗。它主要是利用清洗液在超聲波作用下空化、清洗液的環(huán)流沖刷、清洗液在高速微射流的作用下產生的攪拌等作用,使鋼絲表面的油污、鐵銹等污染物在數(shù)秒鐘內從鋼絲表面脫落。綜合考慮,采用超聲波脫脂和化學脫脂同時處理,脫脂劑為NaOH、Na2CO3和Na3PO4,但其用量是單純化學脫脂用量的20%~30%,溫度也較低,堿蒸汽揮發(fā)很小。其工藝參數(shù)為:10~15g/LNaOH,20~25g/LNa2CO3,15~20g/LNa3PO4,1~2g/L非離子表面活性劑,總堿度(TAB)與游離堿度(FAC)之比不大于2.2,溫度40~50°C,超聲波頻率為20~80kHz。2.2常溫復合鹽酸酸洗液配方拉拔后的鋼絲表面上殘存的氧化鐵,通常用鹽酸去除,其濃度一般在15%~18%之間。鹽酸是揮發(fā)性較強的酸,在酸洗過程中會產生酸霧,鋼絲離開酸液后也會帶出酸液,散發(fā)在空氣中,對人體和環(huán)境均有危害作用。根據(jù)經驗,可使用復合除銹劑代替單一的鹽酸除銹,其優(yōu)點在于酸洗速度快,酸霧的揮發(fā)減少,較直接使用單一鹽酸節(jié)省25%左右。常溫復合鹽酸酸洗液工藝配方(1000mL溶液中的含量)如下:常溫復合鹽酸酸洗液配方中的鹽酸是主要成分,磷酸可提高酸洗速度,TX-10具有活化滲透作用,SLS活性劑能起到潤濕和滲透復合作用,同時具有抑制酸霧作用。添加劑是一種含羧酸的有機物,可與Fe2+、Fe3+起配合作用,降低鹽酸酸洗液中鐵離子含量,有利于減少鋅液中鋅渣的產生和提高鋼絲表面鍍鋅層的延展性。若丁是一種可以防止鋼絲因酸洗產生過腐蝕的緩蝕劑,不會妨礙氧化鐵的酸洗效率,還能有效地阻止氫原子向鋼鐵基體內部擴散,同時能減少氫氣的生成量,延長酸洗液的使用壽命,在酸洗液表面上覆蓋一層薄泡沫,阻礙酸霧的逸散,具有良好的抑制酸霧性能。2.3助鍍劑的選擇鋼絲熱鍍鋅前浸粘助鍍劑的目的和作用有:(1)清潔鋼絲表面,去除酸洗后鋼絲表面上的鐵鹽、氧化物及其他臟物;(2)凈化鋼絲浸入鋅液處的液相鋅,使鋼絲與液態(tài)鋅快速浸潤并反應;(3)在鋼絲表面沉積一層鹽膜,將鋼絲表面與空氣隔絕,防止其進一步微氧化;(4)溶劑受熱分解可使鋼絲表面具有活性及潤濕能力(即降低表面張力),使鋅液能較好地附著于鋼絲基體上,并順利地進行合金化;(5)涂上溶劑的鋼絲在遇到鋅液時,溶劑氣化而產生的氣浪起到了清除鋅液上的氧化鋅、氫氧化鋁、碳黑顆粒等雜質的作用。現(xiàn)今國內鋼絲熱鍍鋅企業(yè)仍采用氯化銨作為助鍍劑。為了使鋼絲進入鋅液后不發(fā)生濺鋅,需將溶劑加熱至80~85°C,但氯化銨在此溫度下?lián)]發(fā)很快,消耗量大,對人體也有一定的影響。因此,應選由氯化鋅和氯化銨組成的混合助鍍液。ZnCl2·2NH4Cl是具有穩(wěn)定作用的雙鹽,易結晶在鋼絲表面,有很好的自(動)干(燥)效果。銨鋅比以1.2~1.6為宜。溶劑溫度控制在50~65°C,可有效地減少氯化銨的揮發(fā)。其中NH4Cl在助鍍劑中的作用是最根本的,但NH4Cl易揮發(fā)、脫落,所以溫度不能太高,以免鋼絲在浸鋅過程中形成過多的煙霧。ZnCl2具有黏附作用,能防止NH4Cl脫落。為減少助鍍劑中鐵離子的產生,需添加以烏洛托品和FHX-1為主要成分的緩蝕有機活性劑。加入一定的有機活性劑后,可以使助鍍劑分散,浸潤能力增強,干燥速度加快,避免鋼絲與鋅液接觸時產生爆鋅。助鍍劑酸性過強時,鐵鹽處于溶解狀態(tài),將會有更多的Fe2+隨鋼絲被帶入鋅液中,導致更多的細鋅渣產生。特別是當助鍍劑pH>5.5時,Fe(OH)2和Zn(OH)2在鋼絲表面沉積,阻礙了鋅液與鋼基體的接觸,減緩了鋅鐵反應的進行,造成鍍鋅層表面質量缺陷。當助鍍劑pH在3.5~4.5之間時,溶解狀態(tài)的Fe2+會在空氣中逐漸氧化,并以Fe(OH)3的形式從助鍍溶液中沉析出來,有利于將鐵離子和雜質從助鍍劑中去除,提高助鍍鋅前鋼絲的清洗質量。2.4鋅液加熱一體化設計目前大部分企業(yè)仍采用鋅液上加熱和燃煤鐵鍋側加熱方式熔鋅。上加熱時,鋅的氧化及蒸發(fā)十分嚴重,浪費嚴重且污染較大。采用內膽式加熱陶瓷鍍鋅鍋直接熔鋅,避免了傳統(tǒng)的上加熱過程對鋅液表面的輻射,極大地減少了鋅液表面的高溫氧化,鋅灰的生成量也很少;復合增強氮化硅型內膽式加熱體直接與鋅液接觸,熱量直接傳給鋅液,熱損失小,熱能利用率可達90%以上。采用可控硅自動控制發(fā)熱體溫度和鋅液實際溫度,實現(xiàn)雙向控制,鋅液溫度可以精確控制在±2°C以內。為了減少鋅液面的熱輻射、對流損失及鋅蒸汽的逸出,可在鋼絲進入鋅液面前段覆蓋一層含有氧化鋅還原劑的保溫材料,同時也可以抑制鋅粉灰的漂浮。2.5電磁抹理裝置的應用垂直法熱鍍鋅中,當鋼絲垂直離開鋅液面時,表面會黏附一層純鋅液,未凝固的鋅液容易在鋼絲表面產生斷續(xù)的鋅瘤。為使鋼絲鍍層光滑,通常采用油木炭抹拭,但油木炭遇高溫易燃燒而散發(fā)出含有化學物質的黑煙,使工作環(huán)境條件變差。新型電磁抹拭裝置可解決這一問題。利用電磁場瞬間發(fā)熱的原理,通過調整磁場強度大小來改變鍍鋅層的厚度,使鋼絲表面的鍍層光滑、無鋅瘤,同時保證了工作環(huán)境的清潔。2.6本方法的特點鋼絲表面經過堿洗脫脂、酸洗除銹后,還有殘留的堿液、酸液及雜質,需將其漂洗干凈,清洗程度如何直接影響鍍鋅層的表面質量和黏附性能。水洗過程不充分,容易造成表面處理品質不良,生產難以穩(wěn)定進行。水漂洗需注意以下幾點:(1)防止堿、酸、助鍍劑反應液交叉污染,(2)鋼絲產品自身品質的要求,(3)水洗的好壞會影響表面處理時藥品的消耗量。水洗方式有:(1)浸漬水洗──鋼絲直接在清洗水中通過,使鋼絲上殘留的酸、堿液得到稀釋;(2)噴淋水洗,即流水洗──能夠沖刷、稀釋掉鋼絲上殘留的酸、堿液。與浸漬洗凈相比,噴淋水洗以少量的水就可以得到較好的清洗效果。用泵使水流動,可提高水漂洗效果。為了節(jié)約用水,減少酸、堿廢水排放,按照酸堿中和的原理,可以把酸洗后的漂洗水與堿洗脫脂后的漂洗水集中到一個中和池內自然中和。經沉淀雜質后,中和后的水仍可以繼續(xù)循環(huán)使用。酸、堿洗后采用熱水洗可以較好地沖洗、溶解黏附在鋼絲表面殘留的堿液和酸洗后的鐵鹽,減少帶入到下道工序(助鍍)的雜質。從節(jié)約能源考慮,可以將鋼絲熱鍍鋅后水冷卻池中的水分別引進到堿洗和酸洗后的漂洗池,作為溫水清洗的漂洗水來使用。3推廣環(huán)保技術，開展最終治理3.1酸、堿浪費的綜合處理3.1.1排壓機及螺栓裝置堿液脫脂時需要加溫,不可避免地會有堿性水汽逸出,鹽酸也容易形成酸霧揮發(fā),在其槽邊需設置排風裝置。槽寬在1400mm時,一側排氣,一側吹風。3.1.2磷酸霧劑可以向鹽酸液中直接添加酸霧抑制劑。每1000kg鹽酸添加酸霧抑制劑3kg為宜。3.1.3水洗法凈化設備酸霧的凈化處理通常采用水洗法,因鹽酸易溶于水,槽面上的酸霧氣體,可直接用凈化設備吸收。水洗法采用的凈化設備有洗滌塔、填料塔和泡沫塔,凈化效率可達90%左右。有時也在水中添加2%~6%的Na2CO3以中和酸霧,對初始濃度小于300~400mg/m3的酸霧,凈化效率可達93%~95%。每立方米廢氣用水量一般為0.5~1.5kg。3.2處理和利用廢水3.2.1加入增加ph將含有酸、堿廢水混合,集中在一個中和池內自然中和。當廢水仍偏酸性時,可加入石灰、貝殼、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸鈣、電石渣等調整pH,使廢水中的各種金屬離子沉淀,廢水符合排放標準后再排放。3.2.2過濾和過濾方法將酸性廢水流入裝有石灰石、貝