CN111621729A - 一种热镀锌助镀液除铁的设备及方法 - Google Patents

一种热镀锌助镀液除铁的设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热镀锌助镀液除铁的设备及方法，涉及热镀锌助镀液的除铁工艺领域，为解决热镀锌助镀液的除铁耗时较长的问题；本发明包括步骤一：测量助镀池中助镀液的pH值，将pH值调至大于1.7且小于5.0；步骤二：将助镀池中的助镀液加热至60℃‑80℃；步骤三：向助镀液中加入氧化剂和絮凝剂搅拌；步骤四：利用第一酸泵将助镀液输送至离心机离心；步骤五：过滤离心后的助镀液，除去沉淀保留清液；步骤六：通过第二酸泵将清液输送回助镀池；本发明可在过滤前破坏较氢氧化铁胶体颗粒，提高过滤速度，加快除铁速度。

Description

一种热镀锌助镀液除铁的设备及方法
技术领域
本发明涉及热镀锌助镀液的除铁工艺领域，具体为一种热镀锌助镀液除铁的设备及方法。
背景技术
热镀锌又称为热浸镀锌，是延缓钢铁材料环境腐蚀的最有效手段之一，它是指将表面经清洗、活化后的钢铁制品浸于熔融的锌液中，通过铁锌之间的反应和扩散，在钢铁制品表面镀覆附着性良好的锌合金镀层；在热镀锌工艺中有一个重要步骤，即在酸洗后、浸锌前进行浸助镀液处理从而提高工艺的质量，其中助镀液是以氯化锌为主的混合溶液，通常反复使用以节约资源，但使用过程中，大量亚铁离子溶于助镀液，这会导致助镀液中易生成锌渣，造成浪费，固助镀液需要定期进行除铁处理，除铁原理是利用过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子，在氨水环境中反应生成氢氧化铁沉淀，再通过过滤去除沉淀物。
目前，热镀锌助镀液除铁一般采用板框压滤机过滤生成的氢氧化铁，再将助镀液打回助镀池再反应，循环进行；但是氢氧化铁易形成较氢氧化铁胶体颗粒难过滤，导致过滤装置易堵塞，过滤时间长，且须经常清理过滤装置，使得除铁速度慢、效率低，人工劳动强度大，即使采用自动反冲洗系统清除滤饼，也需要消耗较多时间；申请号为201820483313.0，名称为《一种助镀液在线除铁设备》的实用新型专利中有提及采用阳离子型PAM絮凝剂降低氢氧化铁胶体的污泥比阻，使氢氧化铁胶体颗粒失稳的方法，但仅用絮凝剂来达到破坏氢氧化铁胶体颗粒的目的的能力有限，仍待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热镀锌助镀液除铁的设备及方法，在过滤前破坏较氢氧化铁胶体，减少停机清理过滤装置的次数，减小过滤装置的清理和更换的复杂程度，加快除铁速度，以解决现有技术中的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种热镀锌助镀液除铁的设备，包括助镀池、第一酸泵、离心机、袋式过滤器和第二酸泵，助镀池的出液口连通第一酸泵的进液口，第一酸泵的出液口连通离心机的进液口，离心机的出液口连通袋式过滤器的进液口，袋式过滤器的出液口连通第二酸泵的进液口，第二酸泵的出液口连通助镀池的进液口，助镀池安装有加热器和搅拌器。
优选的，过滤器为袋式过滤器。
一种热镀锌助镀液除铁的方法，包括具体如下步骤：
步骤一：测量助镀池中的助镀液的pH值，将pH值调至大于1.7且小于5.0；
步骤二：通过加热器将助镀池中的助镀液加热至60℃-80℃；
步骤三：向助镀池中的助镀液中加入氧化剂和絮凝剂，用搅拌器搅拌；
步骤四：利用第一酸泵将助镀液输送至离心机离心。
步骤五：离心机的所有流出物均输送入过滤器，用过滤器过滤流出物，除去沉淀，保留清液；
步骤六：通过第二酸泵将清液输送回助镀池。
优选的，步骤一中将pH值调至3.0-4.0，pH调节时，若pH小于3.0，则加入氨水，若pH大于4.0，则加入盐酸。
优选的，步骤二中，将助镀液加热至80℃。
优选的，步骤三中的氧化剂为30％过氧化氢水溶液。
优选的，步骤三中的絮凝剂为阳离子型絮凝剂聚丙烯酰胺。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在过滤器前设有离心机，可以有效破坏较氢氧化铁胶体颗粒，减少因其导致的过滤装置堵塞问题，减少了过滤所需时间，加快了热镀锌助镀液除铁的速度；
2、本发明采用袋式过滤器，相比传统的板框过滤器，不仅过滤装置容污量大，可以连续过滤更多助镀液，而且更换过滤袋简单，清洗方便，只需清洗过滤袋，无需清洗机体，减少了停机清理时间，从而提高了热镀锌助镀液除铁的速度。
附图说明
图1为本发明的一种实施方式的工艺流程示意图。
图中：1、助镀池；2、第一酸泵；3、离心机；4、过滤器；5、第二酸泵；6、加热器；11、搅拌机。
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。
现有的热镀锌助镀液除铁设备可以简化理解为反应、过滤和输送三大部分，其中过滤部分一般使用板框过滤机，而氢氧化铁胶体颗粒在通过其过滤装置时易造成堵塞，实际生产中，申请人发现这种传统的除铁过滤方式导致除铁速度较慢，而且板框过滤机清理较为复杂。
本发明提供的具体实施方式如下：
请参阅图1，一种热镀锌助镀液除铁的设备，包括助镀池1、第一酸泵2、离心机3、过滤器4和第二酸泵5，助镀池1的出液口连通第一酸泵2的进液口，第一酸泵2的出液口连通离心机3的进液口，离心机3的出液口连通过滤器4的进液口，过滤器4的出液口连通第二酸泵5的进液口，第二酸泵5的出液口连通助镀池1的进液口，助镀池1安装有加热器6和搅拌器11；离心机3可以在助镀液进入过滤器4之前将较的氢氧化铁胶体颗粒打散，减少堵塞。
过滤器4可以使用袋式过滤器，相较于板框过滤机，不仅过滤装置容污量大，可以连续过滤更多助镀液，而且更换过滤袋简单，清洗方便，只需清洗过滤袋，无需清洗机体，减少了停机清理时间，从而提高了热镀锌助镀液除铁的速度。袋式过滤器的过滤袋孔径可选用25微米，该孔径即可满足热镀锌助镀液除铁的过滤操作，若孔径过小则会减慢除铁速度，孔径过大可能造成漏滤。
一种热镀锌助镀液除铁的设备及方法，包括具体如下步骤：
步骤一：测量助镀池1中助镀液的pH值，将pH值调至大于1.7且小于5.0，其原因是，助镀池1中的铁离子一般以氯化亚铁的状态存在，亚铁离子在pH大于8.5时，或锌含量不大且亚铁离子含量很大时才水解沉淀，因此必须将亚铁离子先转化为铁离子，铁离子水解条件仅为pH大于1.7，而锌的水解pH值为5.0-5.5，为了尽量避免锌的浪费和尽量将铁离子除净，pH需大于1.7且小于5.0；进一步地，可以将pH值调至3.0-4.0，理论上pH只要在1.7-5.0即可，但为了不浪费锌且利于控制，将pH调至3.0-4.0为宜，pH调节时，若pH小于3.0，则加入氨水，也可以加入锌粉或氧化锌，若pH大于4.0，则加入盐酸，也可以加入次氯酸；
步骤二：通过加热器6将助镀池1中的助镀液加热，加热后可以加快除铁反应速度，也有助于破坏氢氧化铁胶体颗粒，一般的，工业上选择将其加热到60℃-80℃，最好将助镀液加热至80℃，加热温度高时反应速度更快，且有利于反应平衡向氢氧化铁产物方向移动；
步骤三：在助镀液中加入氧化剂和絮凝剂，氧化剂可以选用的种类较多，例如过氧化氢、氯酸钾、氯酸钠、次氯酸钙、次氯酸钠、高锰酸钾等，加入氧化剂和絮凝剂后用搅拌器11搅拌均匀，使其与助镀液反应充分；其中，氧化剂一般选用30％过氧化氢水溶液，因为其相较于其他氧化剂不仅便宜而且较纯净，适于工业生产使用，其与亚铁离子的反应方程可合并表示为2FeCl2+H2O2+4NH3·H2O＝2Fe(OH)3↓+4NH4Cl；絮凝剂可以使用阳离子型絮凝剂聚丙烯酰胺，即阳离子型PAM，离子度可选用40％，使用阳离子PAM可以有效降低氢氧化铁胶体的污泥比阻，氢氧化铁胶体颗粒双电层被有效快速压缩，胶体颗粒之间吸附架桥，胶体颗粒失稳破坏，不易粘连在过滤装置上堵塞过滤孔；
步骤四：利用第一酸泵2将助镀液输送至离心机3离心，离心机3可以选用连续式离心机，也可以使用非连续式离心机，但操作较为繁琐；离心可以使氢氧化铁胶体颗粒失稳，同时离心力的搅拌作用还有助于加快反应速度；
步骤五：离心机3的所有流出物均输送入过滤器4，一般工业使用离心机有两个甚至更多出料口，也有单一出料口的离心机，由于助镀液和氢氧化铁胶体沉淀物几乎无法在离心时完全分离，所以无论哪种形式的离心机，都应将所有流出物收集处理，而不应只收集任何一部分，用过滤器4过滤流出物，除去沉淀，保留清液；
步骤六：通过第二酸泵5将清液输送回助镀池1，此时助镀池1中为经除铁后的助镀液。
如果需要将亚铁离子含量控制在较低范围，例如小于0.5g/L，还可以重复步骤三至步骤六，其中重复步骤三前还可以根据助镀液中剩余亚铁离子的量计算所需的氧化剂量，亚铁离子的余量可以利用PLe电位控制器等方式获得，也可以直接加入过量的氧化剂，重复步骤三至步骤六的次数可以依实际需要而定，一般可以重复3到5次，具体需根据助镀液量、助镀液使用时间和除铁间隔时间等实际情况而定。
以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种热镀锌助镀液除铁的设备，包括助镀池(1)，其特征在于：还包括第一酸泵(2)、离心机(3)、过滤器(4)和第二酸泵(5)，所述助镀池(1)的出液口连通第一酸泵(2)的进液口，第一酸泵(2)的出液口连通离心机(3)的进液口，离心机(3)的出液口连通过滤器(4)的进液口，过滤器(4)的出液口连通第二酸泵(5)的进液口，第二酸泵(5)的出液口连通助镀池(1)的进液口，所述助镀池(1)安装有加热器(6)和搅拌器(11)。
2.根据权利要求1所述的一种热镀锌助镀液除铁的设备，其特征在于：所述过滤器(4)为袋式过滤器。
3.一种热镀锌助镀液除铁的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1或2所述的一种热镀锌助镀液除铁的设备，所述方法包括具体如下步骤：
步骤一：测量助镀池(1)中的助镀液的pH值，将pH值调至大于1.7且小于5.0；
步骤二：通过加热器(6)将助镀池(1)中的助镀液加热至60℃-80℃；
步骤三：向助镀池(1)中的助镀液中加入氧化剂和絮凝剂，用搅拌器(11)搅拌；
步骤四：利用第一酸泵(2)将助镀液输送至离心机(3)离心；
步骤五：离心机(3)的所有流出物均输送入过滤器(4)，用过滤器(4)过滤流出物，除去沉淀，保留清液；
步骤六：通过第二酸泵(5)将所述清液输送回助镀池(1)。
4.根据权利要求3所述的一种热镀锌助镀液除铁的方法，其特征在于：步骤一中将pH值调至3.0-4.0，pH调节时，若pH小于3.0，则加入氨水，若pH大于4.0，则加入盐酸。
5.根据权利要求3所述的一种热镀锌助镀液除铁的方法，其特征在于：步骤二中，将助镀液加热至80℃。
6.根据权利要求3所述的一种热镀锌助镀液除铁的方法，其特征在于：步骤三中的氧化剂为30％过氧化氢水溶液。
7.根据权利要求3所述的一种热镀锌助镀液除铁的方法，其特征在于：步骤三中的絮凝剂为阳离子型絮凝剂聚丙烯酰胺。
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