CN108588695A - 一种低成本的环保的磷化液生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本的环保的磷化液生产工艺，其生产工艺包括以下步骤：A、在反应釜中放入过量的锌板，生产时需先开启废气吸收装置，反应釜内呈负压状态。本发明通过本生产工艺，可使锌+硝酸反应获得的硝酸锌溶液中锌含量较高，可以满足一般锌系磷化液的生产需求，无需额外使用氧化锌去提升磷化液中的锌含量，而使用纯度为99.995％的0号锌为原料，降低了杂质含量，可以提升磷化液的品质，且相同锌含量下，0号锌的原料成本比氧化锌低2500元/吨，同时过量锌+硝酸产生NO、NO2废气，先用纯水喷淋吸收生成硝酸溶液，极少量NO用NaOH较易收集，且收集的产物为亚硝酸钠溶液，浓缩后可作为促进剂使用，零损耗、零三废处理成本和零排放。

Description

一种低成本的环保的磷化液生产工艺
技术领域
本发明涉及磷化液生产技术领域，具体为一种低成本的环保的磷化液生产工艺。
背景技术
磷化是指将金属件经过一定的化学或电化学处理使金属件表面形成一层以难溶磷酸盐为主要成份的化学转化膜，磷化工艺操作简便、成本低廉，经过磷化处理的工件，其优良的物理机械性能——强度、硬度、弹性、磁性、延展性等保持不变，而被处理的金属表面，由于形成均匀致密的磷化膜，其金属表面的性能大大提高。
磷化膜外观均匀致密，颜色按膜层成份的不同而呈现浅灰、深灰、灰黑或彩虹等色彩，结构则呈针状斜方晶体、圆柱形晶体、四方面心晶体或混合晶体及无定型结晶等多种形态。
作为金属磷化处理药剂的磷化液，其主要组成为Zn2+、H2PO4 -、NO3 -、H+等，生产磷化液所用的原料主要为氧化锌、磷酸、硝酸等，其生产过程中的能耗控制、生产工艺等直接影响到磷化液生产企业的经济利益。
传统的磷化液生产工艺中，使用氧化锌、磷酸、硝酸等为原料，氧化锌与磷酸、硝酸的反应为放热反应，反应过程有蒸汽产生，蒸汽带出大量氧化锌粉尘，损耗大、污染严重，而且，作为原料的氧化锌，其来源为0号锌的煅烧，在煅烧过程中品级下降，由纯度为纯度99.995％的0号锌煅烧生产的优级氧化锌纯度仅为99.7％，另外，在煅烧过程中，同样会消耗大量的能源，为了降低磷化液生产过程中的能源消耗，减轻生产过程中车间的环境污染，很多企业在磷化液的生产工艺上进行了改进。
现有的改进方法为：使用金属锌、磷酸为原料生产磷化液，生产过程中生成的H2通过吸风排入大气，需严格控制H2浓度防止爆炸，现实中已有设备故障引起爆炸的报道，而且，金属锌与磷酸反应后制得的磷化液中锌含量较低，仍需额外添加氧化锌、硝酸以提升磷化液中的锌含量，增加了磷化液生产过程中的能耗与成本，不利于企业的经济效益，为此，我们提出一种低成本的环保的磷化液生产工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本的环保的磷化液生产工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低成本的环保的磷化液生产工艺，其生产工艺包括以下步骤：
A、在反应釜中放入过量的锌板，生产时需先开启废气吸收装置，反应釜内呈负压状态；
B、按反应釜容积（分多次缓慢）加入一定量的硝酸，硝酸浓度40％；
C、初始硝酸浓度40％，80～90℃条件下，反应6hr后取样检测比重、酸度等指标，确认是否完全反应，如果不合格，1hr后再取样检测，至指标合格为止；
D、废气吸收分水喷淋和碱吸收两部分，第一部分水喷淋吸收绝大部分废气，生产硝酸，待硝酸浓度达到40％可直接用于硝酸锌的生产，第二部分碱吸收槽中反应生产亚硝酸钠，当碱吸收槽1中亚硝酸钠浓度达标后出料，将碱吸收槽2中的碱液导入碱吸收槽1中，并重新配置吸收槽2中的碱液。
优选的，所述反应釜为可封闭式反应釜，且釜内有支架可以放置锌锭或锌板，进料管与硝酸储槽相连，排气管与酸雾吸收塔相连，釜壁有盘管可通蒸汽加热。
优选的，所述以金属锌、硝酸为起始原料生产磷化液，首先，过量的金属锌和硝酸反应，生产饱和的硝酸锌溶液：Zn+4HNO3→Zn（NO3）2+2NO2↑+2H2O 3Zn+8HNO3→3Zn（NO3）2+2NO↑+H2O，再向饱和硝酸锌溶液中添加磷酸等其他组分，最终生产出成品磷化液，反应过程中生成的NO、NO2气体通过酸雾吸收塔先经纯水喷淋吸收绝大部分气体生产硝酸可再次用于生产：2NO+O2→2NO2、4NO2+O2+H2O→4HNO3，再经NaOH溶液吸收，生成亚硝酸钠溶液：4NO+4NaOH+O2→4NaNO2+2H2O，该硝酸钠溶液浓缩至指定浓度可以作为磷化处理的促进剂使用。
优选的，所述磷化液可分为锌系磷化液（ZnO+H3PO4+HNO3）和锰系磷化液（MnCO3+H3PO4+HNO3），当生产锰系磷化液时仅需将锌板改成电解金属锰即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过本生产工艺，可使锌+硝酸反应获得的硝酸锌溶液中锌含量较高，可以满足一般锌系磷化液的生产需求，无需额外使用氧化锌去提升磷化液中的锌含量，而使用纯度为99.995％的0号锌为原料，降低了杂质含量，可以提升磷化液的品质，且相同锌含量下，0号锌的原料成本比氧化锌低2500元/吨，同时过量锌+硝酸产生NO、NO2废气，先用纯水喷淋吸收生成硝酸溶液，极少量NO用NaOH较易收集，且收集的产物为亚硝酸钠溶液，浓缩后可作为促进剂使用，零损耗、零三废处理成本和零排放。
2、本发明的生产工艺同样可以满足锰系磷化液的生产需求，使用纯度99.5％的电解金属锰为原料，替代纯度92～96％的碳酸锰，可以大幅提升磷化液的品质，且相同锰含量下，电解金属锰比碳酸锰成本低2000元/吨。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种低成本的环保的磷化液生产工艺，其生产工艺包括以下步骤：
A、在反应釜中放入过量的锌板，生产时需先开启废气吸收装置，反应釜内呈负压状态；
B、按反应釜容积（分多次缓慢）加入一定量的硝酸，硝酸浓度40％；
C、初始硝酸浓度40％，80～90℃条件下，反应6hr后取样检测比重、酸度等指标，确认是否完全反应，如果不合格，1hr后再取样检测，至指标合格为止；
D、废气吸收分水喷淋和碱吸收两部分，第一部分水喷淋吸收绝大部分废气，生产硝酸，待硝酸浓度达到40％可直接用于生产，第二部分碱吸收槽中反应生产亚硝酸钠，当碱吸收槽1中亚硝酸钠浓度达标后出料，将碱吸收槽2中的碱液导入碱吸收槽1中，并重新配置吸收槽2中的碱液。
反应釜为可封闭式反应釜，且釜内有支架可以放置锌锭或锌板，进料管与硝酸储槽相连，排气管与酸雾吸收塔相连，釜壁有盘管可通蒸汽加热。
以金属锌、硝酸为起始原料生产磷化液，首先，过量的金属锌和硝酸反应，生产饱和的硝酸锌溶液：Zn+4HNO3→Zn（NO3）2+2NO2↑+2H2O 3Zn+8HNO3→3Zn（NO3）2+2NO↑+H2O，再向饱和硝酸锌溶液中添加磷酸等其他组分，最终生产出成品磷化液，反应过程中生成的NO、NO2气体通过酸雾吸收塔先经纯水喷淋吸收绝大部分气体生产硝酸可再次用于生产：2NO+O2→2NO2、4NO2+O2+H2O→4HNO3，再经NaOH溶液吸收，生成亚硝酸钠溶液：4NO+4NaOH+O2→4NaNO2+2H2O，该硝酸钠溶液浓缩至指定浓度可以作为磷化处理的促进剂使用。
磷化液可分为锌系磷化液（ZnO+H3PO4+HNO3）和锰系磷化液（MnCO3+H3PO4+HNO3），当生产锰系磷化液时仅需将锌板改成电解金属锰即可。
使用时，锌+硝酸反应获得的硝酸锌溶液中锌含量较高，可以满足一般锌系磷化液的生产需求，无需额外使用氧化锌去提升磷化液中的锌含量，而使用纯度为99.995％的0号锌为原料，降低了杂质含量，可以提升磷化液的品质，且相同锌含量下，0号锌的原料成本比氧化锌低2500元/吨，同时过量锌+硝酸产生NO、NO2废气，先用纯水喷淋吸收生成硝酸溶液，极少量NO用NaOH较易收集，且收集的产物为亚硝酸钠溶液，浓缩后可作为促进剂使用，零损耗、零三废处理成本和零排放，同时，其同样可以满足锰系磷化液的生产需求，使用纯度99.5％的电解金属锰为原料，替代纯度92～96％的碳酸锰，可以大幅提升磷化液的品质，且相同锰含量下，电解金属锰比碳酸锰成本低2000元/吨。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种低成本的环保的磷化液生产工艺，其特征在于：其生产工艺包括以下步骤：
A、在反应釜中放入过量的锌板，生产时需先开启废气吸收装置，反应釜内呈负压状态；
B、按反应釜容积（分多次缓慢）加入一定量的硝酸，硝酸浓度40％；
C、初始硝酸浓度40％，80～90℃条件下，反应6hr后取样检测比重、酸度等指标，确认是否完全反应，如果不合格，1hr后再取样检测，至指标合格为止；
D、废气吸收分水喷淋和碱吸收两部分，第一部分水喷淋吸收绝大部分废气，生产硝酸，待硝酸浓度达到40％可直接用于生产，第二部分碱吸收槽中反应生产亚硝酸钠，当碱吸收槽1中亚硝酸钠浓度达标后出料，将碱吸收槽2中的碱液导入碱吸收槽1中，并重新配置吸收槽2中的碱液。
2.根据权利要求1所述的一种低成本的环保的磷化液生产工艺，其特征在于：所述反应釜为可封闭式反应釜，且釜内有支架可以放置锌锭或锌板，进料管与硝酸储槽相连，排气管与酸雾吸收塔相连，釜壁有盘管可通蒸汽加热。
3.根据权利要求1所述的一种低成本的环保的磷化液生产工艺，其特征在于：所述以金属锌、硝酸为起始原料生产磷化液，首先，过量的金属锌和硝酸反应，生产饱和的硝酸锌溶液：Zn+4HNO3→Zn（NO3）2+2NO2↑+2H2O 3Zn+8HNO3→3Zn（NO3）2+2NO↑+H2O，再向饱和硝酸锌溶液中添加磷酸等其他组分，最终生产出成品磷化液，反应过程中生成的NO、NO2气体通过酸雾吸收塔先经纯水喷淋吸收绝大部分气体生产硝酸可再次用于生产：2NO+O2→2NO2、4NO2+O2+H2O→4HNO3，废气中残留的极少量的NO再经NaOH溶液吸收，生成亚硝酸钠溶液：4NO+4NaOH+O2→4NaNO2+2H2O，该亚硝酸钠溶液浓缩至指定浓度可以作为磷化处理的促进剂使用。
4.根据权利要求1所述的一种低成本的环保的磷化液生产工艺，其特征在于：所述磷化液可分为锌系磷化液（ZnO+H3PO4+HNO3）和锰系磷化液（MnCO3+H3PO4+HNO3），当生产锰系磷化液时仅需将锌板改成电解金属锰即可。
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