CN115259334A - 一种铁铬铝合金处理方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种铁铬铝合金处理方法，包括如下步骤：提供铁铬铝合金和包括硫酸的酸洗液，用所述酸洗液对所述铁铬铝合金进行酸洗，得到废酸和酸洗后的铁铬铝合金；将所述废酸浓缩，得到第一上清液和包括结晶体的浊液；在所述浊液中加入氢氧化钠至浊液的pH为6‑10，得到沉淀和第二上清液；从所述沉淀中回收金属。本申请实施例提供的铁铬铝合金处理方法，通过用氢氧化钠中和废酸，使得废酸处理后不产生硫酸钙沉淀、仅产生氢氧化物沉淀，便于从氢氧化物中提取金属，不产生难以处理的含金属离子的污泥。

Description

一种铁铬铝合金处理方法
技术领域
本申请涉及金属加工领域领域，尤其涉及金属盘条的加工处理方法。
背景技术
铁铬铝经热轧或者退火后，表面会形成一层氧化皮，需要进行酸洗去除氧化皮。本领域常采用硫酸溶液进行酸洗。在酸洗过程中，随着游离氢离子浓度降低和金属离子浓度升高，酸洗速度显著降低后，酸洗液就不能继续使用，需通过废酸处理工艺处理。
现有的废酸处理方法是通过加入石灰将废酸中和，使得废酸中重金属阳离子与碱性物质中的氢氧根离子结合生成沉淀而去除，中和硫酸废液时，会产生大量难以分离的硫酸钙与重金属氢氧化物沉淀，难以从中回收金属，造成金属资源浪费，同时产生大量含金属离子的污泥。
发明内容
本申请实施例提供了一种铁铬铝合金处理方法，以解决现有的废酸处理方法金属资源浪费，产生大量难以处理的含金属离子的污泥的问题。
本申请实施例提供一种铁铬铝合金处理方法，所述铁铬铝合金处理方法包括如下步骤：
提供铁铬铝合金和包括硫酸的酸洗液，用所述酸洗液对所述铁铬铝合金进行酸洗，得到废酸和酸洗后的铁铬铝合金；
将所述废酸浓缩，得到第一上清液和包括结晶体的浊液；
在所述浊液中加入氢氧化钠至浊液的pH为6-10，得到沉淀和第二上清液；
从所述沉淀中回收金属。
在本申请的一些实施例中，所述铁铬铝合金为铁铬铝合金盘条，所述铁铬铝合金处理方法还包括如下步骤：
以所述第二上清液为原料，对所述酸洗后的铁铬铝合金进行涂层处理，得到涂层后的铁铬铝合金；
对所述涂层后的铁铬铝合金进行拉拔处理。
在本申请的一些实施例中，所述酸洗液的pH为0.7-1.3。
在本申请的一些实施例中，所述用所述酸洗液对所述铁铬铝合金进行酸洗中，酸洗的时间为25-35min。
在本申请的一些实施例中，所述将所述废酸浓缩具体为：将所述废酸浓缩至体积减少40-60％。
在本申请的一些实施例中，所述酸洗液还包括所述第一上清液。
在本申请的一些实施例中，所述在所述浊液中加入氢氧化钠至浊液的pH为6-10中，所述pH为7-10。
在本申请的一些实施例中，所述在所述浊液中加入氢氧化钠至浊液的pH为6-10中，所述pH为7-8。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的铁铬铝合金处理方法，通过用氢氧化钠中和废酸，使得废酸处理后不产生硫酸钙沉淀、仅产生氢氧化物沉淀，便于从氢氧化物中提取金属，不产生难以处理的含金属离子的污泥。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种铁铬铝合金处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本申请，本申请的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本申请，而非限制本申请。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
铁铬铝合金的加工涉及到废酸处理。现有的废酸处理方法，用氢氧化钙中和废酸，产生大量不易分离的硫酸钙和金属离子氢氧化物沉淀，使得金属难以回收，且产生大量含金属离子的污泥。
基于此，本申请提供一种铁铬铝合金处理方法，使得酸洗后废酸处理不产生硫酸钙，可从沉淀的氢氧化物中回收金属，不产生含金属离子的污泥。
请参考图1，所述一种铁铬铝合金处理方法包括如下步骤：
S1：提供铁铬铝合金和包括硫酸的酸洗液，用所述酸洗液对所述铁铬铝合金进行酸洗，得到废酸和酸洗后的铁铬铝合金；
S2：将所述废酸浓缩，得到第一上清液和包括结晶体的浊液；
S3：在所述浊液中加入氢氧化钠至浊液的pH为6-10，得到沉淀和第二上清液；
S4：从所述沉淀中回收金属。
本申请提供的铁铬铝合金处理方法，用氢氧化钠代替氢氧化钙处理废酸，只产生金属离子氢氧化物沉淀，不产生硫酸钙，便于从金属离子氢氧化物沉淀中回收利用金属，且由于金属离子氢氧化物沉淀被回收处理，因此不会产生含有金属离子的污泥。
本领域技术人员可以理解，S1所述的提供铁铬铝合金，该铁铬铝合金为本领域中经过热轧、退火等高温处理的铁铬铝合金，经过高温处理的铁铬铝合金表面会有一层氧化膜，需要酸洗去除；该铁铬铝合金的形态可以为本领域公知的形态，包括但不限于板材、盘条等。
本领域技术人员可以理解，S2所述的将所述废酸浓缩，浓缩方法可以为本领域公知的废酸浓缩方法，包括但不限于减压蒸发。
本领域技术人员可以理解，S3中所得到的沉淀，其主要成分为氢氧化铁、氢氧化铬和氢氧化铝。
本领域技术人员可以理解，S4所述的从所述沉淀中回收金属，回收金属的方法可以为本领域的公知方法，包括但不限于以下方法：
将所述沉淀溶解于酸溶液中，通过电镀法回收金属；
或者，
将所述沉淀加热使氢氧化物分解为金属氧化物，再将金属氧化物高温下用一氧化碳还原为金属。
在本申请的一些实施例中，S4所述的从所述沉淀中回收金属过程中，可以将不同的金属元素从沉淀中分离回收；在本申请的另一些实施例中，也可以不分离不同的金属元素，统一回收后，检测得到的金属的成分，随后可用于铁铬铝合金的生产。
在本申请的一些实施例中，所述铁铬铝合金为铁铬铝合金盘条，所述铁铬铝合金处理方法还包括如下步骤：
S5：以所述第二上清液为原料，对所述酸洗后的铁铬铝合金进行涂层处理，得到涂层后的铁铬铝合金；
S6：对所述涂层后的铁铬铝合金进行拉拔处理。
本领域技术人员可以理解，步骤S5在步骤S3之后进行；步骤S4针对所述沉淀进行处理，步骤S5不涉及所述沉淀，因此步骤S4和步骤S5不分先后。
本领域技术人员可以理解，所述第二上清液的主要溶质是硫酸钠。铁铬铝合金盘条在拉拔处理前需要涂层处理，涂层是拉拔润滑剂的主要载体。而硫酸钠是涂层的主要原料。
步骤S1-S6在回收金属、不产生含金属离子的污泥的同时，还可以将废酸处理过程中产生的第二清液作为铁铬铝合金盘条涂层处理的原料，具有绿色节材、对环境友好的优点。
在本申请的一些实施例中，所述酸洗液的pH为0.7-1.3。本领域技术人员可以理解，在一般的生产环境中，酸洗液的酸性主要由硫酸提供。硫酸的浓度越高，酸洗液的pH越低。酸洗液的pH过高，一定程度上带来的不利影响是，氢离子浓度过低，酸洗速率慢。酸洗液的pH过高时，一定程度上带来的不利影响是，硫酸浓度过高，使铁铬铝合金表面钝化，影响酸洗速率。
在本申请的一些实施例中，所述用所述酸洗液对所述铁铬铝合金进行酸洗中，酸洗的时间为25-35min。酸洗时间过短一定程度上带来的不利影响是，氧化膜无法完全去除，酸洗不彻底；酸洗时间过长一定程度上带来的不利影响是，铁铬铝合金容易发生过腐蚀。
在本申请的一些实施例中，所述将所述废酸浓缩具体为：将所述废酸浓缩至体积减少40-60％。体积减少过多一定程度上带来的不利影响是，得到的第一上清液硫酸浓度太高，需要更多的水稀释后才能作为酸洗液的原料，耗费更多能量的同时浪费了更多水资源；体积减少过少一定程度上带来的不利影响是，废酸中的溶质结晶不够多，去除不够彻底，使得第一上清液中杂质太多，不利于作为酸洗液的原料。
在本申请的一些实施例中，所述酸洗液还包括所述第一上清液。
本领域技术人员可以理解，所述第一上清液中含有和大量的硫酸，因此，在生产过程中，产生的所述第一上清液可以直接加入到所述酸洗液中重复利用。
本领域技术人员可以理解，在酸洗工艺刚开始时，提供的所述酸洗液不包括所述第一上清液。在酸洗工艺进行一段时间后，产生的所述第一上清液可直接加入到所述酸洗液中重复利用，此时提供的所述酸洗液包括所述第一上清液。
步骤S1-S6在回收金属、不产生含金属离子的污泥、重复利用第二清液的同时，还重复利用第三清液，在步骤S1-S6整体进行过程中，理论上做到了资源的零浪费。
在本申请的一些实施例中，所述在所述浊液中加入氢氧化钠至浊液的pH为6-10中，所述pH为7-10。本领域技术人员可以理解，pH为7-10可使大部分金属离子沉淀；pH大于10后，可能导致氢氧化铬与氢氧根反应生成亚铬酸根离子，从而导致沉淀减少。
在本申请的一些实施例中，所述在所述浊液中加入氢氧化钠至浊液的pH为6-10中，所述pH为7-8。本领域技术人员可以理解，pH为7-8可使大部分金属离子沉淀。pH达到8以后，再加入氢氧化钠并不会显著地使沉淀的金属离子增多，反而会造成氢氧化钠的浪费。本领域技术人员可以理解，在实际生产过程中，精准调控pH至7或8难以施行，亦没有必要，本领域的一般做法是调整pH至其为7-8之间任一点值即可。
下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
实施例1
Sa：在酸洗池中加入铁铬铝合金盘条789公斤，加入酸洗液4吨，其中酸洗液为质量分数为9％的硫酸，酸洗0.5小时后，收集液相，得到废酸；收集固相，得到酸洗后的铁铬铝合金盘条；
Sb：将得到的废酸加入减压蒸发器，减压蒸发浓缩至体积减少50％，得到上清液和包括结晶体的浊液，将上清液分离收集，得到第一上清液；
Sc：在酸洗池中再次加入铁铬铝合金盘条892公斤/吨，加入质量分数为8％的硫酸2吨，加入第一上清液2吨，酸洗0.5小时后，收集液相，得到废酸；收集固相，得到酸洗后的铁铬铝合金盘条。
以上步骤Sb和Sc交替重复9次。
Sd：将所述浊液转移至沉淀槽中，加入固体氢氧化钠至浊液的pH为7-8，收集固相，得到沉淀，收集液相，得到第二上清液；
Se：将酸洗后的铁铬铝合金盘条和第二上清液加入涂层槽，对所述酸洗后的铁铬铝合金盘条进行涂层处理，得到涂层后的铁铬铝合金盘条；
Sf：用金属线材拉拔机对所述涂层后的铁铬铝合金进行拉拔处理；
Sg：将所述沉淀加入还原炉，在800℃下焙烧2h；随后加热至1000℃，通入氮气和一氧化碳的混合气，其中氮气和一氧化碳的体积比为7：3，持续3h，得到回收金属。
本实施例使用的铁铬铝合金盘条的合金材料为：0Cr25AL5。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处仅在于：本实施例使用的铁铬铝合金盘条的合金材料为0Cr21AL6Nb。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处仅在于：本实施例使用的铁铬铝合金盘条的合金材料为0Cr21AL6。
实施例1-3中铁铬铝盘条的各项参数如下表所示：
材料 铁质量分数 铬质量分数 铝质量分数
实施例1 0Cr25AL5 50-60 25-26 5-6
实施例2 0Cr21AL6Nb 50-60 21-22 6-7
实施例3 0Cr21AL6 50-60 21-22 6-7
需要说明的是，实施例1-3采用的合金材料并非只有铁、铬、铝三种元素，还含有一些其它的金属或非金属元素，因此铁、铬、铝三元素的质量分数之和小于100％。
取实施例1-3中步骤Sg得到的回收金属，通过分光光度法检测，计算铁、铬、铝三种合金的质量分数，结果如下表所示：
Figure BDA0003734708450000061
Figure BDA0003734708450000071
从上表中可见，实施例1-3中步骤Sg得到的回收金属的铁、铬、铝的组分与酸洗的合金材料组分相近，说明回收金属经处理后可作为铁铬铝合金生产的一种原料。
取实施例1-3中的第二上清液，蒸干后进行XRD测试，计算硫酸钠占所有溶质的质量百分比。
实施例1-3中第二上清液的硫酸钠占所有溶质的百分比如下表所示：
硫酸钠占所有溶质的质量百分比
实施例1 89.32
实施例2 86.69
实施例3 85.39
由上表可见，实施例1-3中硫酸钠占所有溶质的质量百分比均达到了较高的水平，适用于对酸洗后的铁铬铝合金进行涂层处理。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种铁铬铝合金处理方法，其特征在于，所述铁铬铝合金处理方法包括如下步骤：
提供铁铬铝合金和包括硫酸的酸洗液，用所述酸洗液对所述铁铬铝合金进行酸洗，得到废酸和酸洗后的铁铬铝合金；
将所述废酸浓缩，得到第一上清液和包括结晶体的浊液；
在所述浊液中加入氢氧化钠至浊液的pH为6-10，得到沉淀和第二上清液；
从所述沉淀中回收金属。
2.根据权利要求1所述的铁铬铝合金处理方法，其特征在于，所述铁铬铝合金为铁铬铝合金盘条，所述铁铬铝合金处理方法还包括如下步骤：
以所述第二上清液为原料，对所述酸洗后的铁铬铝合金进行涂层处理，得到涂层后的铁铬铝合金；
对所述涂层后的铁铬铝合金进行拉拔处理。
3.根据权利要求1所述的铁铬铝合金处理方法，其特征在于，所述酸洗液的pH为0.7-1.3。
4.根据权利要求1所述的铁铬铝合金处理方法，其特征在于，所述用所述酸洗液对所述铁铬铝合金进行酸洗中，酸洗的时间为25-35min。
5.根据权利要求1所述的铁铬铝合金处理方法，其特征在于，所述将所述废酸浓缩具体为：将所述废酸浓缩至体积减少40-60％。
6.根据权利要求1所述的铁铬铝合金处理方法，其特征在于，所述酸洗液还包括所述第一上清液。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的铁铬铝合金处理方法，其特征在于，所述在所述浊液中加入氢氧化钠至浊液的pH为6-10中，所述pH为7-10。
8.根据权利要求4所述的铁铬铝合金处理方法，其特征在于，所述在所述浊液中加入氢氧化钠至浊液的pH为6-10中，所述pH为7-8。
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