CN116791019A - 一种热镀锌废料的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工业废料资源化处理技术领域，具体涉及一种热镀锌废料的处理方法。所述热镀锌废料的处理方法，包括以下步骤：1)、退锌液配置；2)、热镀锌废料整理；3)、脱锌处理；4)、净化；5)、助镀液配置。该处理方法不仅能够实现热镀锌废料的清洁化资源化全利用，而且不产生其他废弃物，降低了热镀锌企业的采购成本。本发明热镀锌废料的处理方法生产成本低，投资小，环境友好，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于工业废料资源化处理技术领域，具体涉及一种热镀锌废料的处理方法。
背景技术
周围介质的作用对金属材料的破坏称为金属腐蚀。钢材作为使用最广泛的金属材料，在空气环境下极易发生金属腐蚀。而锌作为一种重要的有色金属，具有优良的抗腐蚀性能和耐磨性能、独特的电化学性能、适宜的力学性能等，被广泛应用于镀锌防腐、电池制造、合金制造等领域。热镀锌是将钢、不锈钢、铸铁等金属进入熔融的锌浴中，在其表面形成锌和锌-铁合金镀层的一种工艺技术，不仅能将钢材与空气、海水、土壤等工作环境隔离，而且锌的标准电极电位负于铁，在各种腐蚀性介质中，镀锌层还具有牺牲阳极保护钢基的作用，是目前解决钢材腐蚀的最佳方案。
钢材厂在钢材的热镀锌过程中，由于工艺过程异常和设备故障等原因，导致钢材表面出现一定比例的漏镀、以及所镀锌层质量不达标等，产生通常为产量1％左右的废料。通常情况下，这些热镀锌废料被吊运至酸洗槽内进行酸洗，去除表面的锌层。废料酸洗过程中不仅会消耗大量的酸，而且锌层溶解至酸中会导致酸洗液中含锌，酸洗液再利用难度增加，为其进一步资源化利用产生障碍，造成很大的资源浪费。
公开号为CN104195559A的发明专利公开了一种钢管表面锌层退镀的方法，将要处理的锌层退镀钢管放入退锌液中，在温度为60～90℃条件下反应3～6小时，将处理后的钢管，用冷水冲洗干净即可；所述退锌液为氢氧化钾和碘化钾的混合水溶液；所述钢管表面锌层退镀回收锌的方法，将退锌液置于电解槽中，以不锈钢板为阳极，以钛合金板TC4为阴极，进行电解反应2～4小时，然后收集、清洗、烘干阴极表面锌粉。上述方法操作简便，但是由于退锌液中的碘化钾会与铁反应，导致退锌液的回收利用仍然存在一定的困难，而且退锌液回收工艺复杂、回收成本高，不适用于工业化生产。另外，需要在60～90℃条件下反应3～6小时，高温下盐酸的活性将大幅增加，与铁的反应速度将加剧，大量的铁会溶解进入酸液中，导致酸耗高和钢管厚度变薄，钢管难以再次利用。此外，以不锈钢板为阳极，进行电解过程中不锈钢会快速溶解，这在工业上也难以稳定运行。
公开号为CN115449795A的发明专利公开了氯化锌氨法处理镀锌废料的方法，该方法是将镀锌废料分批次地投入到含有盐酸和氯化铵的脱锌水溶液浸出槽里，采用自动控制方式往浸出槽里加入盐酸和氯化铵，控制脱锌水溶液中盐酸浓度为4～6g/L、氯化铵浓度为33～37g/L；采用自动控制方式加热，控制脱锌水溶液温度为48～52℃。上述方法同样采用了高温的盐酸，反应活性大幅升高，加快了盐酸与钢基体的反应速度，导致酸耗高和钢管厚度变薄，钢管再次利用的难度大。而且脱锌后的溶液仍是酸性，采用锌粉置换净化铁离子，导致锌粉耗量大，且难以将铁离子净化彻底。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种热镀锌废料的处理方法。该处理方法通过退锌液配置、热镀锌废料整理、脱锌处理、净化、助镀液配置，实现热镀锌废料的资源化全利用，降低热镀锌企业的采购成本。
本发明解决上述问题的技术方案如下：
一种热镀锌废料的处理方法，包括以下步骤：
1)、退锌液配置：将1～5wt％的盐酸溶液注入酸洗槽内，然后加入酸洗助剂，混合均匀，得到退锌液；
2)、热镀锌废料整理：将热镀锌废料按管材规格进行分类整理，清洗干净后得到待处理热镀锌废料；
3)、脱锌处理：将待处理热镀锌废料分批次投入退锌液中进行脱锌处理，每批次都是同一规格的热镀锌废料，待热镀锌废料表面的锌层脱除干净后取出，经过洗涤和助镀获得合格的镀锌材料，实现热镀锌废料的资源化利用；
在脱锌处理过程中，采用pH计监测退锌液的pH，并控制酸泵自动往退锌液中注入33～36wt％的工业盐酸，维持退锌液的pH在1～2.5；经过多批次热镀锌废料的脱锌处理，当退锌液中氯化锌的浓度大于350g/L时，停止向退锌液中加入待处理热镀锌废料，此时得到的退锌液为脱锌后的退锌液；
上述技术方案中，退锌液的pH在1～2.5时，热镀锌废料表面的锌层溶解速度较快，但退锌液对钢材的腐蚀速度较慢。退锌液中氯化锌的浓度大于350g/L，显著高于CN115449795A中公开脱锌水溶液中锌浓度大于或者等于200g/L，众所周知，退锌液中氯化锌的浓度越高，越有利于氯化锌溶液在镀锌厂内部循环使用，但是太高会导致结晶析出，而本发明技术方案能让氯化锌的浓度高达350g/L，有利于生产成本的降低。其次，本发明脱锌过程中，盐酸的温度为常温，可以降低其与钢基体的反应速度，从而有利于脱锌溶液中的铁离子浓度和后续除铁难度的降低。
4)、净化：向脱锌后的退锌液中加入双氧水混合均匀，然后用氨水调节溶液的pH至4.5～5.0，得到净化后的退锌液；
上述技术方案中，采用氨水净化过程中，氨水最终转化为氯化铵，氯化铵是热镀锌企业助镀使用的原料之一，因此净化后的产物不含有杂质，有利于净化后的退锌液的循环使用。
5)、助镀液配置：对上述净化后的退锌液中的氯化锌和氯化铵进行定量检测，然后根据热镀锌的助镀工艺参数，配置氯化锌浓度为70～270g/L、氯化铵浓度为100～270g/L的助镀液，输送至助镀槽作为助镀液使用，实现热镀锌废料表面的锌循环利用。
作为上述技术方案的优选，步骤1)中，所述1～5wt％的盐酸溶液是由33～36wt％的工业盐酸加水稀释得到。
作为上述技术方案的优选，步骤1)中，所述酸洗助剂为酸雾抑制剂和消泡剂中的一种或两种。
作为上述技术方案的优选，所述酸洗助剂为酸雾抑制剂和消泡剂，且二者分开加入。
作为上述技术方案的优选，所述酸雾抑制剂的加入量为0.03～1.5wt％，消泡剂的加入量为0.001～0.01wt％。
现有技术中，退锌液通常只采用盐酸溶液，在去除表面锌层的同时会损害钢材主体，导致钢材再利用率降低，通常为了避免上述情况的发生，人们会降低盐酸的浓度，但是锌层的反应速率也会随之下降，导致处理时间延长，不利于工业化生产。鉴于此，本发明在不降低盐酸浓度基础上，将酸雾抑制剂和消泡剂作为酸洗助剂用于退锌液中，主要是由于，酸雾抑制剂能够降低盐酸的活性使钢材钝化，从而降低钢材在盐酸中的溶液速度(缓蚀率可达99.5％以上)，但是酸雾抑制剂中含有有机物，且在废钢材表面锌的溶解过程中会有氢气释放，产生大量的泡沫，因此需要配合消泡剂共同使用，防止酸洗槽内的液体逸出。
作为上述技术方案的优选，步骤2)中，所述热镀锌废料为热镀锌过程中产生的漏镀、锌层不达标等质量不合格需要退镀后重新镀锌的镀锌材料。
作为上述技术方案的优选，步骤4)中，所述双氧水的浓度为1～5v％。
作为上述技术方案的优选，步骤4)净化后的退锌液中，铁离子的浓度小于3g/L。
在上述技术方案中，由于脱锌后的退锌液中不可避免地溶解了少量的铁(金属铁和锌与盐酸溶液反应转化为氯化锌和氯化亚铁溶液)，因此，先在溶液中加入1～5v％的双氧水，将溶液中的二价铁离子彻底氧化为三价铁离子，然后再用氨水调节pH至4.5～5.0，将溶液中的铁离子完全沉淀，获得铁离子浓度小于3g/L的净化后的退锌液。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用热镀锌过程中产生的废料为原料，将其表面的锌进行溶解，获得氯化锌溶液，实现热镀锌废料表面锌的资源化回收；
2、锌层在退锌液中溶解后转化为氯化锌，氯化锌为热镀锌企业的必备原料之一，经过后续的净化得到高浓度氯化锌、氯化铵溶液，可进一步配置成助镀液，降低热镀锌企业的采购成本；
3、由于在退锌液中加入酸雾抑制剂，其可抑制盐酸对铁的溶解速度，因此可以大幅降低退锌后溶液中的铁含量和除铁难度，并保证退锌后镀锌材料的规格尺寸和力学强度，不影响热镀锌废料的资源化利用；
4、本发明处理方法不仅实现热镀锌废料的清洁化利用，而且不产生其他废弃物，同时加入了酸雾抑制剂，可抑制盐酸酸雾的挥发，作业环境好。该处理方法生产成本低，投资小，环境友好，适合工业化生产。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但是实施例具体细节仅为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方法。因此不应理解为对本发明总的技术方案限定。
实施例1
一种热镀锌废料的处理方法，包括以下步骤：
1)、用33～36wt％的工业盐酸配置1wt％的稀盐酸溶液，注入专用的酸洗槽内，然后依次加入0.03wt％的酸雾抑制剂和0.001wt％的消泡剂，混合均匀，得到退锌液；
2)、将热镀锌废料按管材规格进行分类整理，清洗干净后得到待处理热镀锌废料；
3)、将待处理热镀锌废料分批次投入退锌液中进行脱锌处理，每批次都是同一规格的热镀锌废料，待热镀锌废料表面的锌层脱除干净后取出，经过洗涤和助镀获得合格的镀锌材料，实现热镀锌废料的资源化利用；在脱锌处理过程中，采用pH计监测退锌液的pH，并控制酸泵自动往退锌液中注入33～36wt％的盐酸，维持退锌液的pH在1；经过多批次热镀锌废料的脱锌处理，当退锌液中氯化锌的浓度大于350g/L时，停止向退锌液中加入待处理热镀锌废料，得到脱锌后的退锌液；
4)、向脱锌后的退锌液中加入1v％的双氧水混合均匀，然后用氨水调节溶液的pH至4.5，得到净化后的退锌液；
5)、对上述净化后的退锌液中的氯化锌和氯化铵进行定量检测，然后根据热镀锌的助镀工艺参数，配置氯化锌浓度为70g/L、氯化铵浓度为100g/L的助镀液，输送至助镀槽作为助镀液使用，实现热镀锌废料表面的锌循环利用。
实施例2
一种热镀锌废料的处理方法，包括以下步骤：
1)、用33～36wt％的工业盐酸配置5wt％的稀盐酸溶液，注入专用的酸洗槽内，然后依次加入1.5wt％的酸雾抑制剂和0.01wt％的消泡剂，混合均匀，得到退锌液；
2)、将热镀锌废料按管材规格进行分类整理，清洗干净后得到待处理热镀锌废料；
3)、将待处理热镀锌废料分批次投入退锌液中进行脱锌处理，每批次都是同一规格的热镀锌废料，待热镀锌废料表面的锌层脱除干净后取出，经过洗涤和助镀获得合格的镀锌材料，实现热镀锌废料的资源化利用；在脱锌处理过程中，采用pH计监测退锌液的pH，并控制酸泵自动往退锌液中注入33～36wt％的盐酸，维持退锌液的pH在2.5；经过多批次热镀锌废料的脱锌处理，当退锌液中氯化锌的浓度大于350g/L时，停止向退锌液中加入待处理热镀锌废料，得到脱锌后的退锌液；
4)、向脱锌后的退锌液中加入5v％的双氧水混合均匀，然后用氨水调节溶液的pH至5.0，得到净化后的退锌液；
5)、对上述净化后的退锌液中的氯化锌和氯化铵进行定量检测，然后根据热镀锌的助镀工艺参数，配置氯化锌浓度为270g/L、氯化铵浓度为270g/L的助镀液，输送至助镀槽作为助镀液使用，实现热镀锌废料表面的锌循环利用。
实施例3
一种热镀锌废料的处理方法，包括以下步骤：
1)、用33～36wt％的工业盐酸配置2wt％的稀盐酸溶液，注入专用的酸洗槽内，然后依次加入0.04wt％的酸雾抑制剂和0.003wt％的消泡剂，混合均匀，得到退锌液；
2)、将热镀锌废料按管材规格进行分类整理，清洗干净后得到待处理热镀锌废料；
3)、将待处理热镀锌废料分批次投入退锌液中进行脱锌处理，每批次都是同一规格的热镀锌废料，待热镀锌废料表面的锌层脱除干净后取出，经过洗涤和助镀获得合格的镀锌材料，实现热镀锌废料的资源化利用；在脱锌处理过程中，采用pH计监测退锌液的pH，并控制酸泵自动往退锌液中注入33～36wt％的盐酸，维持退锌液的pH在1.5；经过多批次热镀锌废料的脱锌处理，当退锌液中氯化锌的浓度大于350g/L时，停止向退锌液中加入待处理热镀锌废料，得到脱锌后的退锌液；
4)、向脱锌后的退锌液中加入2v％的双氧水混合均匀，然后用氨水调节溶液的pH至4.6，得到净化后的退锌液；
5)、对上述净化后的退锌液中的氯化锌和氯化铵进行定量检测，然后根据热镀锌的助镀工艺参数，配置氯化锌浓度为100g/L、氯化铵浓度为150g/L的助镀液，输送至助镀槽作为助镀液使用，实现热镀锌废料表面的锌循环利用。
实施例4
一种热镀锌废料的处理方法，包括以下步骤：
1)、用33～36wt％的工业盐酸配置4wt％的稀盐酸溶液，注入专用的酸洗槽内，然后依次加入0.08wt％的酸雾抑制剂和0.005wt％的消泡剂，混合均匀，得到退锌液；
2)、将热镀锌废料按管材规格进行分类整理，清洗干净后得到待处理热镀锌废料；
3)、将待处理热镀锌废料分批次投入退锌液中进行脱锌处理，每批次都是同一规格的热镀锌废料，待热镀锌废料表面的锌层脱除干净后取出，经过洗涤和助镀获得合格的镀锌材料，实现热镀锌废料的资源化利用；在脱锌处理过程中，采用pH计监测退锌液的pH，并控制酸泵自动往退锌液中注入33～36wt％的盐酸，维持退锌液的pH在1.6；经过多批次热镀锌废料的脱锌处理，当退锌液中氯化锌的浓度大于350g/L时，停止向退锌液中加入待处理热镀锌废料，得到脱锌后的退锌液；
4)、向脱锌后的退锌液中加入3v％的双氧水混合均匀，然后用氨水调节溶液的pH至4.8，得到净化后的退锌液；
5)、对上述净化后的退锌液中的氯化锌和氯化铵进行定量检测，然后根据热镀锌的助镀工艺参数，配置氯化锌浓度为80g/L、氯化铵浓度为160g/L的助镀液，输送至助镀槽作为助镀液使用，实现热镀锌废料表面的锌循环利用。
实施例5
一种热镀锌废料的处理方法，包括以下步骤：
1)、用33～36wt％的工业盐酸配置3.5wt％的稀盐酸溶液，注入专用的酸洗槽内，然后依次加入1.0wt％的酸雾抑制剂和0.008wt％的消泡剂，混合均匀，得到退锌液；
2)、将热镀锌废料按管材规格进行分类整理，清洗干净后得到待处理热镀锌废料；
3)、将待处理热镀锌废料分批次投入退锌液中进行脱锌处理，每批次都是同一规格的热镀锌废料，待热镀锌废料表面的锌层脱除干净后取出，经过洗涤和助镀获得合格的镀锌材料，实现热镀锌废料的资源化利用；在脱锌处理过程中，采用pH计监测退锌液的pH，并控制酸泵自动往退锌液中注入33～36wt％的盐酸，维持退锌液的pH在2.2；经过多批次热镀锌废料的脱锌处理，当退锌液中氯化锌的浓度大于350g/L时，停止向退锌液中加入待处理热镀锌废料，得到脱锌后的退锌液；
4)、向脱锌后的退锌液中加入4v％的双氧水混合均匀，然后用氨水调节溶液的pH至4.7，得到净化后的退锌液；
5)、对上述净化后的退锌液中的氯化锌和氯化铵进行定量检测，然后根据热镀锌的助镀工艺参数，配置氯化锌浓度为120g/L、氯化铵浓度为180g/L的助镀液，输送至助镀槽作为助镀液使用，实现热镀锌废料表面的锌循环利用。
Claims (9)
1.一种热镀锌废料的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、退锌液配置：将1～5wt％的盐酸溶液注入酸洗槽内，然后酸洗助剂，混合均匀，得到退锌液；
2)、热镀锌废料整理：将热镀锌废料按管材规格进行分类整理，清洗干净后得到待处理热镀锌废料；
3)、脱锌处理：将待处理热镀锌废料分批次投入退锌液中进行脱锌处理，每批次都是同一规格的热镀锌废料，待热镀锌废料表面的锌层脱除干净后取出，经过洗涤和助镀获得合格的镀锌材料，实现热镀锌废料的资源化利用；
在脱锌处理过程中，采用pH计监测退锌液的pH，并控制酸泵自动往退锌液中注入33～36wt％的工业盐酸，维持退锌液的pH在1～2.5；经过多批次热镀锌废料的脱锌处理，当退锌液中氯化锌的浓度大于350g/L时，停止向退锌液中加入待处理热镀锌废料，此时得到的退锌液为脱锌后的退锌液；
4)、净化：向脱锌后的退锌液中加入双氧水混合均匀，然后用氨水调节溶液的pH至4.5～5.0，得到净化后的退锌液；
5)、助镀液配置：对上述净化后的退锌液中的氯化锌和氯化铵进行定量检测，然后根据热镀锌的助镀工艺参数，配置助镀液，输送至助镀槽作为助镀液使用，实现热镀锌废料表面的锌循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种热镀锌废料的处理方法，其特征在于，步骤1)中，所述1～5wt％的盐酸溶液是由33～36wt％的工业盐酸加水稀释得到。
3.根据权利要求1所述的一种热镀锌废料的处理方法，其特征在于，步骤1)中，所述酸洗助剂为酸雾抑制剂、消泡剂中的一种或两种。
4.根据权利要求3所述的一种热镀锌废料的处理方法，其特征在于，所述酸洗助剂为酸雾抑制剂和消泡剂，且二者分开加入。
5.根据权利要求4所述的一种热镀锌废料的处理方法，其特征在于，所述酸雾抑制剂的加入量为0.03～1.5wt％，消泡剂的加入量为0.001～0.01wt％。
6.根据权利要求1所述的一种热镀锌废料的处理方法，其特征在于，步骤2)中，所述热镀锌废料为热镀锌过程中产生的漏镀、锌层不达标等质量不合格需要退镀后重新镀锌的镀锌材料。
7.根据权利要求1所述的一种热镀锌废料的处理方法，其特征在于，步骤4)中，所述双氧水的浓度为1～5v％。
8.根据权利要求1所述的一种热镀锌废料的处理方法，其特征在于，步骤4)净化后的退锌液中，铁离子的浓度小于3g/L。
9.根据权利要求1所述的一种热镀锌废料的处理方法，其特征在于，步骤5)中，所述助镀液中氯化锌浓度为70～270g/L、氯化铵浓度为100～270g/L。
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