不銹鋼硫酸鈉電解及硫酸鈉再生工藝應(yīng)用實(shí)踐

石巖(本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責(zé)任公司 118300)

一、前言

在不銹鋼冷軋廠中，不銹鋼硫酸鈉電解工藝主要作用是去除鋼帶表面的氧化皮。如果不采用該工藝，就會(huì)使鋼帶表面殘留氧化鐵皮和氫氧化物沉淀，從而對(duì)帶鋼產(chǎn)品的表面質(zhì)量產(chǎn)生一定程度的影響。硫酸鈉再生工藝的應(yīng)用能使不銹鋼鋼帶表面脫落的金屬氧化層產(chǎn)生的大量淤泥沉淀現(xiàn)象得到緩解，從而有利于進(jìn)行電極板的更換等設(shè)備維護(hù)工作，防止由此而造成管道、閥門、換熱器堵塞等不良現(xiàn)象的發(fā)生。

二、不銹鋼氧化皮電解原理

不銹鋼中氧化皮的成分相當(dāng)負(fù)雜，除了氧化亞鐵、三氧化二鐵之外，還有在酸中不溶解的三氧化二鉻，氧化鎳。在電解法去除不銹鋼表面氧化皮時(shí)，將帶鋼作為陽(yáng)極，在帶鋼的上下表面用普通鋼作為陰極進(jìn)行除鱗，中性硫酸鈉溶液作為電解液。在電解過(guò)程中，各種金屬氧化物在陰極奪得電子，從而使各種氧化物，如Fe2O3、Cr2O3、NiO等分別轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的Fe3+、Cr3+和Ni2+。之后，這些金屬離子通過(guò)水解作用生產(chǎn)相應(yīng)的氫氧化物沉淀，從而進(jìn)行排除。所以，在整個(gè)酸洗過(guò)程中，主要是由電子和水的作用完成的除鱗工作，電解液Na2SO4并沒(méi)有消耗減少。但是由于部分硫酸鈉會(huì)隨著煙氣進(jìn)行蒸發(fā)，或者隨著帶鋼生產(chǎn)被帶出槽外，也會(huì)使硫酸鈉的含量逐漸減少，電解液的濃度逐漸降低。在整個(gè)過(guò)程中發(fā)生的電極反應(yīng)主要有：

由于鐵皮氧化層中含有的金屬氧化物主要有Fe2O3、Cr2O3、NiO，因此在整個(gè)電解過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：

之后，在中性鹽溶液中，金屬離子分別通過(guò)水解反應(yīng)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的金屬氫氧化物沉淀，鱗皮層得以除去：

三、硫酸鈉再生應(yīng)用實(shí)踐及工藝流程

鋼鐵行業(yè)中會(huì)產(chǎn)生大量的含鉻廢水，對(duì)環(huán)境和人類健康能夠產(chǎn)生很大的危害。六價(jià)鉻是最主要的毒性物質(zhì)，能夠通過(guò)水、空氣和事物等進(jìn)入人的體內(nèi)，從而使人體血液中的某些蛋白質(zhì)沉淀，引起貧血、腎炎、神經(jīng)炎等疾病，嚴(yán)重的六價(jià)鉻中毒還能夠致人死亡，并且研究發(fā)現(xiàn)，六價(jià)鉻化合物不能夠自然降解，而且會(huì)在生物和人體內(nèi)長(zhǎng)期積聚富集，是一種重污染環(huán)境物質(zhì)。硫酸鈉再生工藝的應(yīng)用，能夠有效的解決這一問(wèn)題，能夠大幅度降低外排污染物，節(jié)約水資源，提高鋼板的酸洗質(zhì)量。

來(lái)自電解硫酸鈉循環(huán)罐下部的廢液通過(guò)氣動(dòng)泵直接打入電解硫酸鈉凈化裝置還原罐內(nèi)，在鉻收集罐中投加硫酸和亞硫酸氫鈉將Cr6+還原為Cr3+，之后通過(guò)氧化還原電位和pH計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。還原罐內(nèi)的電解溶解直接流入到pH調(diào)節(jié)罐內(nèi)，并且加入適量的氫氧化鈉將電解液中溶解的金屬離子，之后與硫酸進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)，再生成電解液。經(jīng)過(guò)中和之后，液體將會(huì)流入到沉淀罐當(dāng)中，當(dāng)中的沉淀物將存在于罐錐形部位中，而溢流液體將會(huì)流入到最后的控制罐當(dāng)中，并且由泵輸送到酸洗線上的電解硫酸鈉循環(huán)泵，從而沉淀出殘余的固體，再經(jīng)泵輸送到壓濾機(jī)內(nèi)，生成泥餅，送至煉鐵原料系統(tǒng)。而壓濾機(jī)中產(chǎn)生的濾清液將會(huì)流至最終控制罐內(nèi)再返回循環(huán)罐循環(huán)使用。

四、不銹鋼硫酸鈉再生工藝影響因素分析

1.PH值

在整個(gè)電解再生過(guò)程中，需要調(diào)節(jié)適當(dāng)pH值的裝備有還原罐、PH調(diào)節(jié)罐和最終控制罐。在還原罐中，六價(jià)鉻與亞硫酸氫鈉能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)的最適宜pH值在3左右，通過(guò)調(diào)節(jié)pH值，能夠使溶液堿化，最終將三價(jià)鉻和三價(jià)鐵沉淀出來(lái)。在最終控制罐當(dāng)中調(diào)節(jié)pH值主要是為了滿足生產(chǎn)線上電解硫酸鈉的PH要求。在生產(chǎn)過(guò)程中，進(jìn)行pH調(diào)節(jié)有時(shí)會(huì)發(fā)生一定的問(wèn)題，如pH檢測(cè)波動(dòng)太大或者檢測(cè)值恒定不動(dòng)等等，導(dǎo)致這個(gè)現(xiàn)象的主要原因可能有pH探頭沾污淤泥致檢測(cè)失靈，因此在生產(chǎn)過(guò)程中要注意定期清洗探頭，保證pH檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

2.亞硫酸氫鈉的加入量

整個(gè)再生工藝中，主要是亞硫酸氫鈉和六價(jià)鉻發(fā)生的氧化還原反應(yīng)過(guò)程，從而使六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為能夠沉淀的三價(jià)鉻，因此亞硫酸氫鈉的加入量也是非常重要的工藝影響因素，直接影響到六價(jià)鉻的轉(zhuǎn)化。在工藝流程中，主要利用測(cè)量溶液電位值大小對(duì)亞硫酸氫鈉與六價(jià)鉻的反應(yīng)能力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因此電位值的準(zhǔn)確性對(duì)亞硫酸氫鈉的加入量有非常直接的影響。在工藝過(guò)程中容易發(fā)生電位值波動(dòng)太大甚至失靈損壞的現(xiàn)象，導(dǎo)致這種問(wèn)題出現(xiàn)的原因可能是電位計(jì)探頭被沉淀物覆蓋，因此需要定期對(duì)電位計(jì)探頭進(jìn)行清理及更換。

五、對(duì)硫酸鈉進(jìn)行在線回收的優(yōu)勢(shì)

對(duì)硫酸鈉進(jìn)行在線回收，首先能夠降低電解酸洗槽中六價(jià)鉻的含量，從而顯著的解決了酸洗鋼板表面質(zhì)量缺陷問(wèn)題，在很大程度上提升了鋼板表面質(zhì)量。其次，對(duì)硫酸鈉進(jìn)行在線回收，使用的原料不會(huì)為酸洗系統(tǒng)添加雜志離子，同時(shí)控制溶液配制濃度能夠保證酸洗系統(tǒng)中硫酸鈉濃度的恒定。再次，在線回收還在很大程度上降低了硫酸鈉的消耗，從而減低了廢水處理成本和含鉻污泥的產(chǎn)生量，有效的節(jié)約了水資源。最后，硫酸鈉回收再利用是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的體現(xiàn)，同時(shí)有效的降低了設(shè)備的故障率，對(duì)各機(jī)組設(shè)備維護(hù)工作提供了很多的便利條件。

結(jié)束語(yǔ)

總之，不銹鋼硫酸鈉電解及硫酸鈉再生工藝具有很多優(yōu)勢(shì)，是一項(xiàng)值得進(jìn)一步研究改良和推廣的不銹鋼除鱗工藝。使用該工藝，不僅能夠減少污泥產(chǎn)生量，改善水體質(zhì)量，降低對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)還能夠創(chuàng)造客觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

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