CN105696009A - 不锈钢酸洗液的处理装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及采用氧化法的污水处理设备领域，具体为一种不锈钢酸洗液的处理装置及其使用方法。一种不锈钢酸洗液的处理装置，包括酸洗槽(1)，其特征是：还包括喷梁(2)，储液罐(3)、输液管(4)和输液泵(5)，喷梁(2)通过支架跨设于酸洗槽(1)槽口的上方，喷梁(2)上设有喷嘴(21)，喷嘴(21)的喷雾口正对酸洗槽(1)的槽口；储液罐(3)内储存双氧水。一种不锈钢酸洗液的处理装置的使用方法，其特征是：按如下步骤实施：向酸洗槽(1)内的酸洗液喷出雾状双氧水。本发明节省硝酸消耗，减少有毒有害废物排放。
Description
技术领域
本发明涉及采用氧化法的污水处理设备领域，具体为一种不锈钢酸洗液的处理装置及其使用方法。
背景技术
不锈钢在轧制和退火过程中，带钢表面会形成一个由铬-铁氧化物、铁氧化物和其他合金元素的氧化物构成的氧化层，氧化层的混合比例取决于带钢的成分、退火条件（如：温度、加热区间和气氛等因素），以及其他参数。氧化层中很大一部分的金属氧化物是以晶体的形式存在的，这些晶体在酸液中极难溶解，而且某些情况下在氧化层下还会形成铬含量较少的贫铬层。为了保证带钢表面的性能，带钢表面的铬含量必须和带钢基体保持一致，这就需要通过多级酸洗以去除氧化层和贫铬层。
在不锈钢冷带酸洗工艺中，可以通过硫酸钠电解工艺有效的去除氧化铁皮中含有的铁基氧化物，氧化物溶解成Fe离子，以及一部分Ni离子和Cr离子，并形成氢氧化物淤泥，随之形成铬氧化物。
电解酸洗过后，带钢表面还存有Fe-Cr-Ni复合氧化物，必须使用硝酸和氢氟酸的混合酸来去除这些复合氧化物，同时光亮带钢表面。
在混酸酸洗工艺中，起作用的主要是HNO3，其反应机理如下：
，
上述反应方程式中，Me指代任意金属元素。
亚硝酸不稳定，进一步分解为NOx废气：。
混酸酸洗段在生产过程中产生的酸雾及NOx废气，对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接和潜在的危害。为防止污染环境，需在各酸槽上设置吸风口，废气经管道由风机吸入喷淋洗涤塔，酸雾经水喷淋洗涤净化处理，再经气液分离器去除水珠颗粒后，进入NOx废气净化处理系统。目前不锈钢酸洗机组对NOx废气净化处理多采用选择性催化还原法，在催化剂的作用下，以尿素（即(CO(NH2)2)）作为还原剂，“有选择性”地与废气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。
通过上述描述可知，不锈钢在混酸酸洗段的酸洗要消耗大量的硝酸，同时产生对人体和环境危害的NOx废气。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种能减少有毒有害气体排放、能补充硝酸消耗的废液处理设备，本发明公开了一种不锈钢酸洗液的处理装置及其使用方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种不锈钢酸洗液的处理装置，包括酸洗槽，其特征是：还包括喷梁，储液罐、输液管和输液泵，
喷梁为中部贯通的管型，喷梁通过支架跨设于酸洗槽槽口的上方，喷梁上设有喷嘴，喷嘴的喷雾口正对酸洗槽的槽口；
储液罐内储存双氧水，储液罐罐体底部的周围设有围堰，储液罐的出液口通过输液管连接喷梁的进液口，输液泵串联在输液管上，输液泵采用变频电机驱动；
水管穿过储液罐罐体贯通至储液罐内，水管连接消防水或工业水；
储液罐罐体上设有人孔，所述人孔用水封盖板封闭，所述水封盖板和链条传动机构连接；
储液罐罐体的周围设有喷水管，喷水管上设有喷水嘴，喷水嘴的喷水口正对储液罐罐体。
所述的不锈钢酸洗液的处理装置的使用方法，其特征是：按如下步骤实施：
当不锈钢实施酸洗作业时，在酸洗液完成对不锈钢的酸洗流入酸洗槽后，变频电机启动驱动输液泵将储液罐内的双氧水经输液管输送至喷梁，再经喷嘴向酸洗槽内的酸洗液喷出雾状双氧水，双氧水将酸洗液内的亚硝酸氧化成硝酸，经氧化生成的硝酸重新配制成酸洗液使用；
当储液罐、阀门或管道泄漏时，水管立即向储液罐内注水以稀释双氧水实施保护；
当储液罐内的气压升高至超过设定的上限值时，所述水封盖板自动弹开泄压并报警；
当储液罐内的温度升高至超过设定的上限值时，所述喷水管自动开启通过所述喷水嘴向储液罐罐体喷淋水雾以实施冷却保护。
所述的不锈钢酸洗液的处理装置的使用方法，其特征是：储液罐内的双氧水的质量百分比浓度不大于35%。
反应原理如下所述：
酸洗过程：，
氧化过程：。
由上述反应式可知，酸洗反应中生成的亚硝酸可与双氧水反应生成硝酸，并可重复使用，这样就避免了亚硝酸分解成NOx。
设：酸洗槽内酸洗液的体积流量（即单位时间内通过酸洗槽横截面酸洗液的体积）为F1，酸洗液的密度为ρ1，酸洗液内亚硝酸的质量百分比为δ1，则单位时间内需要氧化的亚硝酸的质量为δ1ρ1F1；
设：喷嘴的喷雾流量（即单位时间内从喷嘴喷出的双氧水的体积）为F2，双氧水的质量百分比浓度为δ2，双氧水的密度为ρ2，双氧水的喷雾效率（即喷入酸洗槽内用以氧化酸洗液的双氧水占总喷出量的比例）为η，则单位时间内喷入酸洗槽内的H2O2的质量为ηδ2ρ2F2；
根据氧化过程的化学反应方程式，HNO2和H2O2的摩尔比为1:1，则质量比即HNO2:H2O2为47:34，即δ1ρ1F1:ηδ2ρ2F2=47:34，得：F2=F1——(1)；
根据(1)式计算所得的F2是喷嘴喷雾流量的理论值，喷嘴喷雾流量的实际设定值F'是F2的105%～120%。
本发明通过增设一套双氧水供液系统，形成从储液罐→输液泵→喷梁→酸洗槽的双氧水输送喷射过程。通过双氧水的氧化作用，减少NOx废气的产生，减少带钢酸洗时硝酸的消耗量，降低了不锈钢酸洗运行成本，并减少对环境的污染和危害。
附图说明
图1是本发明中喷梁向酸洗槽喷洒双氧水部分的结构示意图；
图2是本发明中储液罐部分的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种不锈钢酸洗液的处理装置，包括酸洗槽1、喷梁2，储液罐3、输液管4和输液泵5，如图1和图2所示，具体结构是：
喷梁2为中部贯通的管型，喷梁2通过支架跨设于酸洗槽1槽口的上方，喷梁2上设有喷嘴21，喷嘴21的喷雾口正对酸洗槽1的槽口；
储液罐3内储存质量百分比浓度不大于35%的双氧水，储液罐3罐体底部的周围设有围堰31，储液罐3的出液口通过输液管4连接喷梁2的进液口，输液泵5串联在输液管4上，输液泵5采用变频电机51驱动；
水管32穿过储液罐3罐体贯通至储液罐3内，水管32连接消防水或工业水；
储液罐3罐体上设有人孔，所述人孔用水封盖板封闭，所述水封盖板和链条传动机构连接；
储液罐3罐体的周围设有喷水管33，喷水管33上设有喷水嘴22，喷水嘴22的喷水口正对储液罐3的罐体。
本实施例使用时，按如下步骤实施：
当不锈钢实施酸洗作业时，在酸洗液完成对不锈钢的酸洗流入酸洗槽1后，变频电机51启动驱动输液泵5将储液罐3内的双氧水经输液管4输送至喷梁2，再经喷嘴21向酸洗槽1内的酸洗液喷出雾状双氧水，双氧水将酸洗液内的亚硝酸氧化成硝酸，经氧化生成的硝酸重新配制成酸洗液使用；
当储液罐3、阀门或管道泄漏时，水管32立即向储液罐3内注水以稀释双氧水实施保护；
当储液罐3内的气压升高至超过设定的上限值时，所述水封盖板自动弹开泄压并报警，气压保护机构可以采用安全阀的结构；
当储液罐3内的温度升高至超过设定的上限值时，所述喷水管自动开启通过所述喷水嘴向储液罐3罐体喷淋水雾以实施冷却保护，温度保护机构可以选用双金属片或温度传感器测温。
反应原理如下所述：
酸洗过程：，
氧化过程：。
由上述反应式可知，酸洗反应中生成的亚硝酸可与双氧水反应生成硝酸，并可重复使用，这样就避免了亚硝酸分解成NOx。
设：酸洗槽1内酸洗液的体积流量（即单位时间内通过酸洗槽1横截面酸洗液的体积）为F1，酸洗液的密度为ρ1，酸洗液内亚硝酸的质量百分比为δ1，则单位时间内需要氧化的亚硝酸的质量为δ1ρ1F1；
设：喷嘴21的喷雾流量（即单位时间内从喷嘴21喷出的双氧水的体积）为F2，双氧水的质量百分比浓度为δ2，双氧水的密度为ρ2，双氧水的喷雾效率（即喷入酸洗槽1内用以氧化酸洗液的双氧水占总喷出量的比例）为η，则单位时间内喷入酸洗槽1内的H2O2的质量为ηδ2ρ2F2；
根据氧化过程的化学反应方程式，HNO2和H2O2的摩尔比为1:1，则质量比即HNO2:H2O2为47:34，即δ1ρ1F1:ηδ2ρ2F2=47:34，得：F2=F1——(1)；
根据(1)式计算所得的F2是喷嘴21喷雾流量的理论值，喷嘴21喷雾流量的实际设定值F'是F2的105%～120%。
Claims (4)
1.一种不锈钢酸洗液的处理装置，包括酸洗槽(1)，其特征是：还包括喷梁(2)，储液罐(3)、输液管(4)和输液泵(5)，
喷梁(2)为中部贯通的管型，喷梁(2)通过支架跨设于酸洗槽(1)槽口的上方，喷梁(2)上设有喷嘴(21)，喷嘴(21)的喷雾口正对酸洗槽(1)的槽口；
储液罐(3)内储存双氧水，储液罐(3)罐体底部的周围设有围堰(31)，储液罐(3)的出液口通过输液管(4)连接喷梁(2)的进液口，输液泵(5)串联在输液管(4)上，输液泵(5)采用变频电机(51)驱动；
水管(32)穿过储液罐(3)罐体贯通至储液罐(3)内，水管(32)连接消防水或工业水；
储液罐(3)罐体上设有人孔，所述人孔用水封盖板封闭，所述水封盖板和链条传动机构连接；
储液罐(3)罐体的周围设有喷水管(33)，喷水管(33)上设有喷水嘴(22)，喷水嘴(22)的喷水口正对储液罐(3)的罐体。
2.如权利要求1所述的不锈钢酸洗液的处理装置的使用方法，其特征是：按如下步骤实施：
当不锈钢实施酸洗作业时，在酸洗液完成对不锈钢的酸洗流入酸洗槽(1)后，变频电机(51)启动驱动输液泵(5)将储液罐(3)内的双氧水经输液管(4)输送至喷梁(2)，再经喷嘴(21)向酸洗槽(1)内的酸洗液喷出雾状双氧水，双氧水将酸洗液内的亚硝酸氧化成硝酸，经氧化生成的硝酸重新配制成酸洗液使用；
当储液罐(3)、阀门或管道泄漏时，水管(32)立即向储液罐(3)内注水以稀释双氧水实施保护；
当储液罐(3)内的气压升高至超过设定的上限值时，所述水封盖板自动弹开泄压并报警；
当储液罐(3)内的温度升高至超过设定的上限值时，所述喷水管自动开启通过所述喷水嘴向储液罐(3)罐体喷淋水雾以实施冷却保护。
3.如权利要求2所述的不锈钢酸洗液的处理装置的使用方法，其特征是：储液罐(3)内的双氧水的质量百分比浓度不大于35%。
4.如权利要求2或3所述的不锈钢酸洗液的处理装置的使用方法，其特征是：
设：酸洗槽(1)内酸洗液的体积流量为F1，酸洗液的密度为ρ1，酸洗液内亚硝酸的质量百分比为δ1，则单位时间内需要氧化的亚硝酸的质量为δ1ρ1F1；
设：喷嘴(21)的喷雾流量为F2，双氧水的质量百分比浓度为δ2，双氧水的密度为ρ2，双氧水的喷雾效率为η，则单位时间内喷入酸洗槽1内的H2O2的质量为ηδ2ρ2F2；
喷嘴(21)喷雾流量理论值F2为：F2=F1；喷嘴(21)喷雾流量的实际设定值F'是F2的105%～120%。
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