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(chǎn)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用熱銷棉鋼絲繩具有光滑美觀、結(jié)合性強(qiáng)、致密均勻、耐腐蝕性好等特點(diǎn)。在環(huán)境條件下，總消耗時(shí)間一般為15.20年。廣泛應(yīng)用于能源、通信、漁業(yè)等領(lǐng)域。因鋼絲熱鍍鋅生產(chǎn)可連續(xù)進(jìn)行,具有生產(chǎn)效率高、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)工藝穩(wěn)定、適應(yīng)性寬等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛應(yīng)用。但長(zhǎng)期以來(lái),鋼絲熱鍍鋅生產(chǎn)仍然按照傳統(tǒng)工藝進(jìn)行,能耗高,生產(chǎn)環(huán)境條件較差。目前,鋼絲熱鍍鋅行業(yè)開(kāi)展清潔生產(chǎn)的方向主要有2個(gè):一是改進(jìn)現(xiàn)有的工藝方法,二是采用熱鍍鋅新工藝,以實(shí)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(shí)現(xiàn)木材熱污染的清潔鋼絲熱鍍鋅是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)伴隨著鋅和鐵原子擴(kuò)散物理變化的復(fù)雜過(guò)程。為實(shí)現(xiàn)鋼絲熱鍍鋅清潔化生產(chǎn),需要做到以下幾點(diǎn)。2.1熱鍍鋅鋼鐵制件清洗主要事項(xiàng)熱鍍鋅時(shí)鋼絲表面應(yīng)十分清潔,因此鋼絲拉拔后表面殘存的少量潤(rùn)滑劑也需要清除干凈,通常采用三堿脫脂。三堿脫脂時(shí),溫度為80~85°C,蒸汽用量及揮發(fā)量都很大,能源浪費(fèi)嚴(yán)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(xué)脫脂劑除油性能有十分密切的關(guān)系,還與化學(xué)脫脂劑的洗去性與化學(xué)脫脂劑本身的黏度、密度、水中的溶解度以及在水中的擴(kuò)散速度等有關(guān)。因此,在同等條件下選用化學(xué)脫脂劑時(shí)要綜合考慮。傳統(tǒng)工藝使用化學(xué)脫脂的不足之處還在于堿洗時(shí)間長(zhǎng),不適宜在鋼絲生產(chǎn)線上使用。目前,熱鍍鋅鋼鐵制件脫脂處理時(shí)采用超聲波較為普遍,脫脂效果相當(dāng)顯著,而應(yīng)用在鋼絲熱鍍鋅方面還不多見(jiàn)。超聲波清洗設(shè)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(xué)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(chǎn)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(nèi)從鋼絲表面脫落。綜合考慮,采用超聲波脫脂和化學(xué)脫脂同時(shí)處理,脫脂劑為NaOH、Na2CO3和Na3PO4,但其用量是單純化學(xué)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(fù)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(qiáng)的酸,在酸洗過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生酸霧,鋼絲離開(kāi)酸液后也會(huì)帶出酸液,散發(fā)在空氣中,對(duì)人體和環(huán)境均有危害作用。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),可使用復(fù)合除銹劑代替單一的鹽酸除銹,其優(yōu)點(diǎn)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(fù)合鹽酸酸洗液工藝配方(1000mL溶液中的含量)如下:常溫復(fù)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(rùn)濕和滲透復(fù)合作用,同時(shí)具有抑制酸霧作用。添加劑是一種含羧酸的有機(jī)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(chǎn)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(chǎn)生過(guò)腐蝕的緩蝕劑,不會(huì)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(nèi)部擴(kuò)散,同時(shí)能減少氫氣的生成量,延長(zhǎng)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(rùn)并反應(yīng);(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(jìn)一步微氧化;(4)溶劑受熱分解可使鋼絲表面具有活性及潤(rùn)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(jìn)行合金化;(5)涂上溶劑的鋼絲在遇到鋅液時(shí),溶劑氣化而產(chǎn)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(zhì)的作用。現(xiàn)今國(guó)內(nèi)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(jìn)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(duì)人體也有一定的影響。因此,應(yīng)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(jié)晶在鋼絲表面,有很好的自(動(dòng))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(guò)程中形成過(guò)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(chǎn)生,需添加以烏洛托品和FHX-1為主要成分的緩蝕有機(jī)活性劑。加入一定的有機(jī)活性劑后,可以使助鍍劑分散,浸潤(rùn)能力增強(qiáng),干燥速度加快,避免鋼絲與鋅液接觸時(shí)產(chǎn)生爆鋅。助鍍劑酸性過(guò)強(qiáng)時(shí),鐵鹽處于溶解狀態(tài),將會(huì)有更多的Fe2+隨鋼絲被帶入鋅液中,導(dǎo)致更多的細(xì)鋅渣產(chǎn)生。特別是當(dāng)助鍍劑pH>5.5時(shí),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(yīng)的進(jìn)行,造成鍍鋅層表面質(zhì)量缺陷。當(dāng)助鍍劑pH在3.5~4.5之間時(shí),溶解狀態(tài)的Fe2+會(huì)在空氣中逐漸氧化,并以Fe(OH)3的形式從助鍍?nèi)芤褐谐廖龀鰜?lái),有利于將鐵離子和雜質(zhì)從助鍍劑中去除,提高助鍍鋅前鋼絲的清洗質(zhì)量。2.4鋅液加熱一體化設(shè)計(jì)目前大部分企業(yè)仍采用鋅液上加熱和燃煤鐵鍋側(cè)加熱方式熔鋅。上加熱時(shí),鋅的氧化及蒸發(fā)十分嚴(yán)重,浪費(fèi)嚴(yán)重且污染較大。采用內(nèi)膽式加熱陶瓷鍍鋅鍋直接熔鋅,避免了傳統(tǒng)的上加熱過(guò)程對(duì)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(fù)合增強(qiáng)氮化硅型內(nèi)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(dá)90%以上。采用可控硅自動(dòng)控制發(fā)熱體溫度和鋅液實(shí)際溫度,實(shí)現(xiàn)雙向控制,鋅液溫度可以精確控制在±2°C以內(nèi)。為了減少鋅液面的熱輻射、對(duì)流損失及鋅蒸汽的逸出,可在鋼絲進(jìn)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(shí)也可以抑制鋅粉灰的漂浮。2.5電磁抹理裝置的應(yīng)用垂直法熱鍍鋅中,當(dāng)鋼絲垂直離開(kāi)鋅液面時(shí),表面會(huì)黏附一層純鋅液,未凝固的鋅液容易在鋼絲表面產(chǎn)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(xué)物質(zhì)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(wèn)題。利用電磁場(chǎng)瞬間發(fā)熱的原理,通過(guò)調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度大小來(lái)改變鍍鋅層的厚度,使鋼絲表面的鍍層光滑、無(wú)鋅瘤,同時(shí)保證了工作環(huán)境的清潔。2.6本方法的特點(diǎn)鋼絲表面經(jīng)過(guò)堿洗脫脂、酸洗除銹后,還有殘留的堿液、酸液及雜質(zhì),需將其漂洗干凈,清洗程度如何直接影響鍍鋅層的表面質(zhì)量和黏附性能。水洗過(guò)程不充分,容易造成表面處理品質(zhì)不良,生產(chǎn)難以穩(wěn)定進(jìn)行。水漂洗需注意以下幾點(diǎn):(1)防止堿、酸、助鍍劑反應(yīng)液交叉污染,(2)鋼絲產(chǎn)品自身品質(zhì)的要求,(3)水洗的好壞會(huì)影響表面處理時(shí)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(guò),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(dòng),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(gè)中和池內(nèi)自然中和。經(jīng)沉淀雜質(zhì)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(zhì)。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(jìn)到堿洗和酸洗后的漂洗池,作為溫水清洗的漂洗水來(lái)使用。3推廣環(huán)保技術(shù)，開(kāi)展最終治理3.1酸、堿浪費(fèi)的綜合處理3.1.1排壓機(jī)及螺栓裝置堿液脫脂時(shí)需要加溫,不可避免地會(huì)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(shè)置排風(fēng)裝置。槽寬在1400mm時(shí),一側(cè)排氣,一側(cè)吹風(fēng)。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(shè)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(shè)備吸收。水洗法采用的凈化設(shè)備有洗滌塔、填料塔和泡沫塔,凈化效率可達(dá)90%左右。有時(shí)也在水中添加2%~6%的Na2CO3以中和酸霧,對(duì)初始濃度小于300~400mg/m3的酸霧,凈化效率可達(dá)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(gè)中和池內(nèi)自然中和。當(dāng)廢水仍偏酸性時(shí),可加入石灰、貝殼、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸鈣、電石渣等調(diào)整pH,使廢水中的各種金屬離子沉淀,廢水符合排放標(biāo)準(zhǔn)后再排放。3.2.2過(guò)濾和過(guò)濾方法將酸性廢水流入裝有石灰石、貝