CN103882455A - 一种不含硝酸的不锈钢酸洗液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不含硝酸的不锈钢酸洗液及其制备方法。以质量百分比计，硫酸5～30%、氢氟酸3～10%、过氧化氢0.1～10%、Fe3+1.0～5%、缓蚀剂0.05～1.0%、稳定剂0.01～1.0%和润湿剂0.05～1.0%和水余量。本发明的酸洗液具有不含硝酸，酸洗速度快，质量好等优点，同时彻底解决了酸洗车间冒黄烟，以及废水含氮等一系列环境问题。
Description
技术领域
本发明涉及酸洗液，尤其涉及一种不锈钢酸洗液及其制备方法。
背景技术
不锈钢从钢坯热轧成各种板材和型材时，表面会被空气中的O2氧化，产生黑色、黄色的紧密氧化层，为了提高不锈钢的外观和耐蚀性，加工后的不锈钢必须进行酸洗处理。通常采用混酸（HNO3+HF）酸洗工艺去除表层的氧化铁皮。为提高酸洗速度，酸液的酸浓度通常会较高，同时会对其进行加温。金属及金属氧化物与高温强酸酸洗液发生剧烈的化学反应，产生大量H2和NOx等酸性气体，气体在上升挥发过程中携带而产生大量的酸性气溶胶态污染物，即为酸雾。通常使用酸雾抑制剂在酸洗液液面层形成致密的泡沫层，抑制酸雾的逸出，大大降低NOx和NO的瞬时浓度，然而钢管吊入或者吊出时仍然会造成酸洗液剧烈的扰动，使泡沫层破裂产生黄烟，另外吊出时钢管自身携带的酸液挥发使得瞬时浓度仍较高。若不采取有效的处理措施，对操作工人造成身体伤害，同时对车间设备造成严重的腐蚀。另外，酸雾直接外排还会产生严重的烟囱“黄龙”现象，将对周围环境、人民群众的身体健康以及其它动植物产生严重的危害。
另外，由于使用硝酸作为酸洗液，使得酸洗过程中还会产生含有大量的硝酸根离子的酸洗废水，其中总氮浓度非常高，不能满足越来越严格的环境排放要求。废水脱氮处理一直是环境领域的难点，同时也要花费大量的处理成本含氮废水。目前一般在对污水进行处理的过程中只是对氮的形态上做了转化，并未真正将氮从环境中去除，不同形态氮污染物的过量存在都是导致水体富营养化的直接因素，因此未能彻底解决水体富营养化问题。国家环境保护部于2008年先后公布了制浆造纸、制药等13项含有水污染物特别排放限值的国家排放标准，针对不同行业制定了更加严格的氮污染物排放标准。在这些标准中除了氨氮之外，都设定了总氮的控制指标。因此，以硝酸为酸洗液主要成分受到了严重挑战。
本发明提出一种不含硝酸的不锈钢酸洗液，可有效解决上述不足之处，其特点是以H2SO4和HF为混合酸体系，并辅助利用H2O2的强氧化性。初配时加入少量Fe3+，依靠Fe3+的氧化性来诱发H2SO4产生大量的·OH活性自由基，使之与氧化皮反应，同时借助HF的活化作用，使酸液透过氧化皮的裂隙，进入氧化皮下最易反应的贫铬层，并产生大量H2，靠氢的剥离作用将氧化皮撕裂脱落。本发明同时也适应于其他金属材质的酸洗除锈或表面氧化去除层。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种不含硝酸的不锈钢酸洗液及其制备方法。
不含硝酸的不锈钢酸洗液，以质量百分比计，硫酸5～30%、氢氟酸3～10%、过氧化氢0.1～10%、Fe3+ 1.0～5%、缓蚀剂0.05～1.0%、稳定剂0.01～1.0%、润湿剂0.05～1.0%和余量水。
所述的Fe3+为硫酸铁、醋酸铁、柠檬酸铁或氯化铁。
所述的缓蚀剂为正癸胺、吡啶、苯并咪唑、苯并三唑、3(β-羟基乙氧基)-3-甲基-1-丁炔、1-碘-3(β-羟基- 2-乙氧基)-3-甲基-1-丁炔、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、苯硫脲、二苄基亚砜、乌洛托品、二邻甲苯硫脲或咪唑啉酰胺中的一种或多种。
所述的稳定剂为硅酸钠、硅酸镁、脂肪酸镁盐、聚丙烯酰胺、二乙胺五乙酸、N-羟乙基乙二胺三乙酸、苹果酸、柠檬酸钠、酒石酸、葡萄糖酸、羟乙酸或二价锡盐中的一种或多种。
所述的润湿剂为平平加、OP乳化剂、吐温-80或曲通X-100中的一种或多种。
不含硝酸的不锈钢酸洗液的制备方法是：在酸洗槽中加入水，按比例依次加入硫酸5～30%和Fe3+ 1.0～5%，加热至40～80 oC，然后依次加入氢氟酸3～10%、过氧化氢0.1～10%、缓蚀剂0.05～1.0%、稳定剂0.01～1.0%和润湿剂0.05～1.0%和余量水。
无硝酸复合酸洗液由硫酸、氢氟酸、过氧化氢、缓蚀剂、稳定剂和湿润剂等多种化合物组成，利用初配时加入的Fe3+的氧化性诱发硫酸与氧化铁皮反应，借助氢氟酸的活化作用，使酸液透过氧化铁皮的裂隙，进入氧化铁皮下最易反应的贫铬层，并产生大量氢气，靠氢的剥离作用将氧化铁皮撕裂脱落。酸洗时加入缓蚀剂，以抑制金属在酸性介质中的腐蚀，减少酸的使用量，提高酸洗效果。它的作用机理与不具表面活性的无机缓蚀剂在金属表面上发生化学反应不同，是依靠分子吸附作用在金属表面上形成分子定向排列的保护膜，以防止金属被腐蚀介质所腐蚀。过氧化氢是一种强氧化剂，如果其分解不受控制，不仅会导致H2O2用量的浪费，而且可能会对基体产生过腐蚀。在酸洗液中加入一定量的稳定剂，可使双氧水在酸洗过程中均匀、有效地分解，避免基体过多损伤。湿润剂属于表面活性剂，它能排斥固体表面所吸附的气体，加快或均匀地与液体接触，复合表面活性剂具有强烈的乳化和分散能力，可保证酸洗液足够润湿和渗透性能，加快清洗速度，同时还可以去除残留在钢铁表面少量的油污，提高不锈钢管线材酸洗质量。
本发明的酸洗液具有不含硝酸，酸洗速度快，质量好等优点，同时彻底解决了酸洗车间冒黄烟，以及废水含氮等一系列环境问题。
具体实施方式
不含硝酸的不锈钢酸洗液，以质量百分比计，硫酸5～30%、氢氟酸3～10%、过氧化氢0.1～10%、Fe3+ 1.0～5%、缓蚀剂0.05～1.0%、稳定剂0.01～1.0%、润湿剂0.05～1.0%和余量水。
所述的Fe3+为硫酸铁、醋酸铁、柠檬酸铁或氯化铁。
所述的缓蚀剂为正癸胺、吡啶、苯并咪唑、苯并三唑、3(β-羟基乙氧基)-3-甲基-1-丁炔、1-碘-3(β-羟基- 2-乙氧基)-3-甲基-1-丁炔、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、苯硫脲、二苄基亚砜、乌洛托品、二邻甲苯硫脲或咪唑啉酰胺中的一种或多种。
所述的稳定剂为硅酸钠、硅酸镁、脂肪酸镁盐、聚丙烯酰胺、二乙胺五乙酸、N-羟乙基乙二胺三乙酸、苹果酸、柠檬酸钠、酒石酸、葡萄糖酸、羟乙酸或二价锡盐中的一种或多种。
所述的润湿剂为平平加、OP乳化剂、吐温-80或曲通X-100中的一种或多种。
不含硝酸的不锈钢酸洗液的制备方法是：在酸洗槽中加入水，按比例依次加入硫酸5～30%和Fe3+ 1.0～5%，加热至40～80 oC，然后依次加入氢氟酸3～10%、过氧化氢0.1～10%、缓蚀剂0.05～1.0%、稳定剂0.01～1.0%和润湿剂0.05～1.0%和余量水。
实施例1：配制1m3酸洗液，预先在酸洗槽中加入500kg水，然后加入硫酸100kg和硫酸铁10kg，加热至40oC，然后依次加入氢氟酸30kg、过氧化氢1kg、乌洛托品0.5kg、二邻甲苯硫脲0.5kg、硅酸钠0.1kg和吐温-80 1kg和余量水，开启压缩空气泵连续鼓入一定流量的空气，放入未经处理的不锈钢管件，30～60分钟后不锈钢管件氧化铁皮迅速剥落，清水冲洗后表面光亮，未见黄色NOx酸雾产生。
实施例2：配制1m3酸洗液，预先在酸洗槽中加入500kg水，然后加入硫酸150kg和醋酸铁15kg，加热至80oC，然后依次加入氢氟酸50kg、过氧化氢5kg、3(β-羟基乙氧基)-3-甲基-1-丁炔2kg、硅酸镁0.5kg和曲通X-1000.5kg和余量水，开启压缩空气泵连续鼓入一定流量的空气，放入未经处理的不锈钢管件，30～60分钟后不锈钢管件氧化铁皮迅速剥落，清水冲洗后表面光亮，未见黄色NOx酸雾产生。
实施例3：配制1m3酸洗液，预先在酸洗槽中加入500kg水，然后加入硫酸200kg和柠檬酸铁25kg，加热至50oC，然后依次加入氢氟酸100kg、过氧化氢10kg、正癸胺0.5kg、吡啶1kg、聚丙烯酰胺0.5kg、柠檬酸钠1.5kg和OP乳化剂1.5kg和余量水，开启压缩空气泵连续鼓入一定流量的空气，放入未经处理的不锈钢管件，30～60分钟后不锈钢管件氧化铁皮迅速剥落，清水冲洗后表面光亮，未见黄色NOx酸雾产生。
实施例4：配制1m3酸洗液，预先在酸洗槽中加入500kg水，然后加入硫酸300kg和氯化铁50kg，加热至60oC，然后依次加入氢氟酸80kg、过氧化氢20kg、1-碘-3(β-羟基- 2-乙氧基)-3-甲基-1-丁炔1.5kg、苯并三唑0.5kg、二乙胺五乙酸0.5kg、酒石酸1.5kg和平平加3kg和余量水，开启压缩空气泵连续鼓入一定流量的空气，放入未经处理的不锈钢管件，30～60分钟后不锈钢管件氧化铁皮迅速剥落，清水冲洗后表面光亮，未见黄色NOx酸雾产生。
实施例5：配制1m3酸洗液，预先在酸洗槽中加入500kg水，然后加入硫酸200kg和醋酸铁25kg，加热至70oC，然后依次加入氢氟酸100kg、过氧化氢40kg、2-巯基苯并咪唑1.5kg、咪唑啉酰胺1.5kg、葡萄糖酸1.5kg、苹果酸1.5kg和OP乳化剂2kg和余量水，开启压缩空气泵连续鼓入一定流量的空气，放入未经处理的不锈钢管件，30～60分钟后不锈钢管件氧化铁皮迅速剥落，清水冲洗后表面光亮，未见黄色NOx酸雾产生。
实施例6：配制1m3酸洗液，预先在酸洗槽中加入500kg水，然后加入硫酸300kg和硫酸铁15kg，加热至50oC，然后依次加入氢氟酸75kg、过氧化氢25kg、苯硫脲1.0kg、乌洛托品1.0kg、正癸胺1kg、硅酸镁1.0kg、羟乙酸1.0kg、脂肪酸镁盐1.0kg和吐温-80 5kg和余量水，开启压缩空气泵连续鼓入一定流量的空气，放入未经处理的不锈钢管件，30～60分钟后不锈钢管件氧化铁皮迅速剥落，清水冲洗后表面光亮，未见黄色NOx酸雾产生。
实施例7：配制1m3酸洗液，预先在酸洗槽中加入500kg水，然后加入硫酸50kg和硫酸铁50kg，加热至80oC，然后依次加入氢氟酸100kg、过氧化氢100kg、乌洛托品1.0kg、二邻甲苯硫脲1.0kg、二苄基亚砜1kg、聚丙烯酰胺2.0kg、二价锡盐3.0kg、柠檬酸钠5kg和平平加5kg和余量水，开启压缩空气泵连续鼓入一定流量的空气，放入未经处理的不锈钢管件，30～60分钟后不锈钢管件氧化铁皮迅速剥落，清水冲洗后表面光亮，未见黄色NOx酸雾产生。
实施例8：配制1m3酸洗液，预先在酸洗槽中加入500kg水，然后加入硫酸100kg和氯化铁20kg，加热至50oC，然后依次加入氢氟酸30kg、过氧化氢75kg、2-巯基苯并噻唑1.0kg、咪唑啉酰胺1.0kg、N-羟乙基乙二胺三乙酸2.0kg、葡萄糖酸1.0kg、酒石酸1.0kg和曲通X-100 1kg、OP乳化剂1kg和余量水，开启压缩空气泵连续鼓入一定流量的空气，放入未经处理的不锈钢管件，30～60分钟后不锈钢管件氧化铁皮迅速剥落，清水冲洗后表面光亮，未见黄色NOx酸雾产生。
实施例9：配制1m3酸洗液，预先在酸洗槽中加入500kg水，然后加入硫酸75kg和氯化铁40kg，加热至60oC，然后依次加入氢氟酸50kg、过氧化氢50kg、吡啶1.0kg、咪唑啉酰胺1.0kg、脂肪酸镁盐1.5kg、酒石酸1.5kg和平平加1kg、OP乳化剂1kg和余量水，开启压缩空气泵连续鼓入一定流量的空气，放入未经处理的不锈钢管件，30～60分钟后不锈钢管件氧化铁皮迅速剥落，清水冲洗后表面光亮，未见黄色NOx酸雾产生。
Claims (6)
1.一种不含硝酸的不锈钢酸洗液，其特征在于以质量百分比计，硫酸5～30%、氢氟酸3～10%、过氧化氢0.1～10%、Fe3+ 1.0～5%、缓蚀剂0.05～1.0%、稳定剂0.01～1.0%、润湿剂0.05～1.0%和余量水。
2.如权利要求1所述的一种不含硝酸的不锈钢酸洗液，其特征在于所述的Fe3+为硫酸铁、醋酸铁、柠檬酸铁或氯化铁。
3.如权利要求1所述的一种不含硝酸的不锈钢酸洗液，其特征在于所述的缓蚀剂为正癸胺、吡啶、苯并咪唑、苯并三唑、3(β-羟基乙氧基)-3-甲基-1-丁炔、1-碘-3(β-羟基- 2-乙氧基)-3-甲基-1-丁炔、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、苯硫脲、二苄基亚砜、乌洛托品、二邻甲苯硫脲或咪唑啉酰胺中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种不含硝酸的不锈钢酸洗液，其特征在于所述的稳定剂为硅酸钠、硅酸镁、脂肪酸镁盐、聚丙烯酰胺、二乙胺五乙酸、N-羟乙基乙二胺三乙酸、苹果酸、柠檬酸钠、酒石酸、葡萄糖酸、羟乙酸或二价锡盐中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种不含硝酸的不锈钢酸洗液，其特征在于所述的润湿剂为平平加、OP乳化剂、吐温-80或曲通X-100中的一种或多种。
6.一种如权利要求1所述的不含硝酸的不锈钢酸洗液的制备方法，其特征在于：在酸洗槽中加入水，按比例依次加入硫酸5～30%和Fe3+ 1.0～5%，加热至40～80 oC，然后依次加入氢氟酸3～10%、过氧化氢0.1～10%、缓蚀剂0.05～1.0%、稳定剂0.01～1.0%和润湿剂0.05～1.0%和余量水。
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