ITVA970010A1 - PICKLING PROCESS OF STAINLESS STEELS WITH CONTINUOUS EXTRACTION FROM THE PICKLING SOLUTION OF THE EXCESS BIVALENT IRON - Google Patents

PICKLING PROCESS OF STAINLESS STEELS WITH CONTINUOUS EXTRACTION FROM THE PICKLING SOLUTION OF THE EXCESS BIVALENT IRON Download PDF

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Description

“PROCEDIMENTO DI DECAPAGGIO DI ACCIAI INOSSIDABILI CON ESTRAZIONE CONTINUA DALLA SOLUZIONE DI DECAPAGGIO DEL FERRO BIVALENTE IN ECCESSO E DEGLI ALTRI METALLI DISCIOLTI” "PROCESS OF PICKLING OF STAINLESS STEELS WITH CONTINUOUS EXTRACTION FROM THE PICKLING SOLUTION OF EXCESS BIVALENT IRON AND OTHER DISSOLVED METALS"

Nell'industria della produzione e trasformazione degli acciai inossidabili si fa largo uso di bagni di decapaggio/passivazione. In the stainless steel production and processing industry, pickling / passivation baths are widely used.

Questi bagni consentono di rimuovere gli strati ossidati e decromizzati che si vengono a formare sulla superficie del materiale in seguito a trasformazioni a caldo dello stesso e congiuntamente di formare uno strato di ossido di cromo omogeneo e protettivo. These baths make it possible to remove the oxidized and decromized layers that are formed on the surface of the material following its hot transformations and jointly to form a homogeneous and protective layer of chromium oxide.

La pratica industriale prevedeva tradizionalmente l'utilizzo di miscele acquose di acido nitrico e acido fluoridrico. Industrial practice traditionally involved the use of aqueous mixtures of nitric acid and hydrofluoric acid.

La scelta di questa miscela era dettata dalla necessità di disporre di un acido minerale forte in grado di attaccare il materiale, di un ossidante in grado di mantenere il potenziale della soluzione entro il campo di passività dell’acciaio inox e di un complessante per il ferro disciolto. The choice of this mixture was dictated by the need to have a strong mineral acid capable of attacking the material, an oxidant capable of maintaining the potential of the solution within the passivity range of stainless steel and a complexing agent for iron. dissolved.

La miscela nitrico/fluoridrica rispondeva a questa esigenza dal momento che l'acido nitrico è un acido minerale forte e ossidante e l'acido fluoridrico è un buon complessante per il ferro. The nitric / hydrofluoric mixture met this need since nitric acid is a strong, oxidizing mineral acid and hydrofluoric acid is a good complexing agent for iron.

Con lo svilupparsi di una più puntuale attenzione a tutela dell'ambiente e dell'operatore le normative relative alle emissioni in atmosfera e agli scarichi nelle acque sono diventate sempre più restrittive. With the development of more precise attention to protecting the environment and the operator, the regulations relating to emissions into the atmosphere and discharges into water have become increasingly restrictive.

Questo "inasprimento" dei limiti imposti ha reso sempre più costoso l'utilizzo delle miscele nitrico fluoridriche richiedendo l'impiego di tecnologie atte a contenere le emissioni di ossidi di azoto in atmosfera (generati dalla riduzione dell'acido nitrico) e di nitrati/nitriti nelle acque (provenienti dai bagni esausti, dalie acque di risciacquo e dalle torri di abbattimento) This "tightening" of the limits imposed has made the use of nitric hydrofluoric mixtures more and more expensive, requiring the use of technologies to contain the emissions of nitrogen oxides into the atmosphere (generated by the reduction of nitric acid) and nitrates / nitrites in the waters (coming from the exhausted baths, from the rinsing water and from the abatement towers)

Il costo sempre maggiore di decapaggio e la difficoltà di rispondere ai requisiti richiesti dalle più severe normative vigenti ha promosso negli ultimi anni lo sviluppo di miscele di decapaggio alternative ed esenti da acido nitrico. The increasing cost of pickling and the difficulty of meeting the requirements of the most stringent regulations in force have in recent years promoted the development of alternative and nitric acid-free pickling mixtures.

Queste nuove miscele hanno già avuto un buono sviluppo e allo stato attuale il 20% circa di acciaio inossidabile prodotto in Europa viene decapato senza l'impiego di acido nitrico. These new blends have already been well developed and currently around 20% of stainless steel produced in Europe is pickled without the use of nitric acid.

La massima parte di queste nuove miscele decapanti si basa sulla sostituzione dell'acido nitrico con del ferro trivalente. Most of these new pickling blends are based on the replacement of nitric acid with trivalent iron.

Il ferro trivalente esplica la sua azione decapante solubilizzando il ferro metallico e portandolo a ferro bivalente. Trivalent iron carries out its pickling action by solubilizing the metallic iron and bringing it to bivalent iron.

Nella reazione il ferro trivalente viene a ridursi anch'esso a bivalente secondo lo schema: In the reaction, the trivalent iron is also reduced to bivalent according to the scheme:

2Fe3+ Fe° — > 3Fe2+ (1) La miscela di decapaggio a base di acido fluoridrico e ferro trivalente spesso utilizza congiuntamente anche degli acidi minerali forti, principalmente il solforico, che consentono di disporre di una concentrazione di H+ più elevata, di aumentare il potenziale redox della soluzione e di aumentare la solubilità del ferro riducendo il pericolo di cristallizzazioni e/o formazioni di fanghi. 2Fe3 + Fe ° -> 3Fe2 + (1) The pickling mixture based on hydrofluoric acid and trivalent iron often uses together also strong mineral acids, mainly sulfuric, which allow to have a higher concentration of H +, to increase the potential redox of the solution and to increase the solubility of the iron reducing the danger of crystallization and / or formation of sludge.

Sono noti diversi metodi di riossidazione del ferro bivalente a trivalente per la rigenerazione del potere ossidante della soluzione. Alcuni di questi utilizzano aria mista ad acqua ossigenata (brevetto francese FR-A-2587369), altri acqua ossigenata (brevetto italiano N.: 1.246.252, domanda di brevetto intemazionale WO-A-91 -05079, brevetto inglese GB-A-2000196 , brevetto giapponese JP-A-57035686) e un altro ancora ossigeno-su letto-catalitico (domanda di brevetto europeo No. 96830112.7). Various methods of reoxidation of divalent to trivalent iron are known for the regeneration of the oxidizing power of the solution. Some of these use air mixed with hydrogen peroxide (French patent FR-A-2587369), others hydrogen peroxide (Italian patent N .: 1.246.252, international patent application WO-A-91 -05079, English patent GB-A- 2000196, Japanese patent JP-A-57035686) and yet another oxygen-on-bed-catalytic (European patent application No. 96830112.7).

Altre proposte soluzioni basate sull’impiego di ossidanti differenti quali i permanganati, perossidi organici, persolfati, perborati, o di tipo elettrochimico etc., non hanno trovato applicazione industriale per ragioni diverse e comunque poco conciliabili con l’esigenza di mantenere il costo del recupero comunemente accettabile. Other proposed solutions based on the use of different oxidants such as permanganates, organic peroxides, persulfates, perborates, or electrochemical types, etc., have not found industrial application for different reasons and in any case difficult to reconcile with the need to maintain the cost of recovery. commonly acceptable.

Pertanto, parallelamente agli studi volti alla eliminazione di acido nitrico sono stati anche compiuti numerosi sforzi allo scopo di ridurre i costi di decapaggio, di ridurre i problemi di depurazione e di garantire una costanza di risultati di decapaggio. Therefore, in parallel with the studies aimed at the elimination of nitric acid, numerous efforts have also been made in order to reduce pickling costs, to reduce purification problems and to guarantee a constant pickling result.

Sono state proposte ed attuate diverse tecnologie, in origine studiate per i bagni nitrico/fluoridrici e poi utilizzate di riflesso nel nuovi bagni a base di acidi solforico e fluoridrico e ferro trivalente. Different technologies have been proposed and implemented, originally studied for nitric / hydrofluoric baths and then used as a result in the new baths based on sulfuric and hydrofluoric acids and trivalent iron.

Ricordiamo brevemente le tecnologie di recupero più diffuse attualmente. Let's briefly recall the most popular recovery technologies currently.

RITARDO IONICO ION DELAY

Prevede l'eluizione della soluzione di decapaggio su una particolare resina cromatografica. It involves the elution of the pickling solution on a particular chromatographic resin.

Su questa resina si ottiene una separazione dei sali metallici dagli acidi grazie al diverso potere di ritenzione. On this resin a separation of the metal salts from the acids is obtained thanks to the different retention power.

In particolare i sali metallici percorrono il letto cromatografico in un tempo più rapido degli acidi liberi. In particular, the metallic salts pass through the chromatographic bed in a faster time than the free acids.

Calcolando opportunamente velocità e tempi di ritenzione è possibile scaricare i sali e mantenere gli acidi nel letto di resina, che vengono poi recuperati con un flusso di acqua. By appropriately calculating the speed and retention times, it is possible to discharge the salts and keep the acids in the resin bed, which are then recovered with a flow of water.

Questa tecnica presenta come limitazione il fatto che si recuperano solo gli acidi liberi e che inoltre questo recupero non è totale trovandosi ancora dell'acido libero nel flusso dei sali metallici scaricati. This technique has as a limitation the fact that only the free acids are recovered and that furthermore this recovery is not total since there is still some free acid in the stream of the discharged metal salts.

ELETTRODIALISI ELECTRODIALYSIS

Nonostante la tecnica sia differente dal ritardo ionico i risultati e i limiti sono analoghi. Although the technique is different from ionic delay, the results and limits are similar.

Attraverso le celle di elettrodialisi risulta infatti possibile recuperare solo e solo in parte gli acidi liberi scaricando i sali metallici. Through the electrodialysis cells it is in fact possible to recover only and only part of the free acids by discharging the metal salts.

DIALISI PER DIFFUSIONE DIALYSIS BY DIFFUSION

E’ un altro tipo di processo a membrana che utilizza come “driving force” la differenza di concentrazione di acido esistente tra due scomparti di una cella separati da una membrana anionica. It is another type of membrane process that uses the difference in acid concentration between two compartments of a cell separated by an anionic membrane as a "driving force".

Lo ione negativo dell'acido (F- NO3- 0 S042-) permea attraverso la membrana e, per garantire l'elettroneutralità, trascina l'idrogenione per formare acido. The negative ion of the acid (F- NO3- 0 S042-) permeates through the membrane and, to ensure electroneutrality, carries the hydrogen ion to form acid.

I cationi metallici vengono invece fermati dalla membrana e scaricati come sali. The metal cations are instead stopped by the membrane and discharged as salts.

Ancora una volta si tratta di una tecnica che consente di recuperare solo e solo in parte gli acidi liberi. Once again it is a technique that allows to recover only and only part of the free acids.

ESTRAZIONE CON SOLVENTE SOLVENT EXTRACTION

Una tecnica proposta dalla società tedesca KERAMCHEMIE prevede l’estrazione degli acidi liberi, e il loro successivo strippaggio, con tributilfosfato. A technique proposed by the German company KERAMCHEMIE involves the extraction of free acids, and their subsequent stripping, with tributyl phosphate.

La limitazione della recuperabilità solo degli acidi rimane ed il processo è piuttosto complesso. The limitation of the recoverability of only the acids remains and the process is rather complex.

ARROSTIMENTO ROASTING

Un processo sviluppato e proposto dalla società tedesca RUTHNER prevede l'immissione della soluzione di decapaggio in un reattore operante a oltre 500°C. A process developed and proposed by the German company RUTHNER involves placing the pickling solution in a reactor operating at over 500 ° C.

In questo reattore i sali metallici vengono pirolizzati a formare pellets di ossidi metallici e acidi gassosi che si uniscono àgli acidi liberi già gassificati per essere assorbiti con acqua e recuperati ai decapaggio. Si tratta di una tecnica completa che però .presenta costi di investimento e gestione relativamente elevati dovuti alla necessità di operare ad elevate temperature con soluzioni e gas fortemente aggressivi. In this reactor the metal salts are pyrolyzed to form pellets of metal oxides and gaseous acids which join the free acids already gasified to be absorbed with water and recovered during pickling. This is a complete technique which however has relatively high investment and management costs due to the need to operate at high temperatures with highly aggressive solutions and gases.

DISTILLAZIONE DISTILLATION

Prevede l'aggiunta di acido solforico al bagno di decapaggio e la distillazione e il recupero degli acidi nitrico e fluoridrico nel decapaggio. It involves the addition of sulfuric acid to the pickling bath and the distillation and recovery of nitric and hydrofluoric acids in the pickling.

Problemi tecnici (evacuazione del concentrato, assorbimento dei gas, ecc.) ed economici hanno però di fatto limitato la diffusione della tecnologia. However, technical (evacuation of the concentrate, absorption of gases, etc.) and economic problems have in fact limited the diffusion of the technology.

Per meglio definire il campo di applicatiozione de! processo oggetto della presente invenzione è utile ricordare quali sono le condizioni prevalenti limitando la considerazione alle nuove miscele decapanti a base di acido fluoridrico, e eventualmente solforico o altro acido non ossidante e sali di ferro trivalenti essendo l’invenzione partcolarmente efficace nei trattamento della soluzione e derivante da questi processi di decapaggio. To better define the field of application of! process object of the present invention it is useful to remember what are the prevailing conditions by limiting the consideration to the new pickling mixtures based on hydrofluoric acid, and possibly sulfuric or other non-oxidizing acid and trivalent iron salts, since the invention is particularly effective in the treatment of the solution and resulting from these pickling processes.

Per semplificare l'analisi si ricordi che gli acciai inossidabili sono principalmente composti da una lega di Fe, Cr, Ni (austenitici) o Fe, Cr (ferritici e martensitici). Questi devono essere decapati principalmente quando subiscono un riscaldamento (dovuto a trattamento termico, saldatura, ecc.) che provoca la formazione di uno strato di ossido. To simplify the analysis, remember that stainless steels are mainly composed of an alloy of Fe, Cr, Ni (austenitic) or Fe, Cr (ferritic and martensitic). These must be pickled mainly when they undergo heating (due to heat treatment, welding, etc.) which causes the formation of an oxide layer.

Analizzando la composizione della lega a partire dalla superficie del manufatto si troverà uno strato di ossido ricco di cromo, uno strato sottostante di acciaio povero di cromo (strato decromizzato) e, per finire, l'acciaio con la sua composizione massiva. Analyzing the composition of the alloy starting from the surface of the product, one will find a layer of chromium-rich oxide, an underlying layer of chromium-poor steel (decromized layer) and, finally, the steel with its massive composition.

La differenza nei contenuti di cromo deriva dalla migrazione di questo verso lo strato d'ossido durante il periodo in cui il materiale si trova ad alta temperatura. The difference in the chromium contents derives from the migration of this towards the oxide layer during the period in which the material is at a high temperature.

Pertanto una efficace soluzione di decapaggio deve: Therefore an effective pickling solution must:

rimuovere l'ossido; remove the oxide;

solubilizzare lo strato decromizzato; solubilizing the decromized layer;

passivare la superficie non appena raggiunto lo strato passivate the surface as soon as the layer is reached

massivo. massive.

La rimozione dell'ossido avviene, con qualunque miscela decapante The oxide is removed with any pickling mixture

si utilizzi, per parziale dissoluzione e per parziale distacco. it is used, for partial dissolution and for partial detachment.

La frazione di ossidi complessi di cromo risulta infatti inattaccabile _ anche dalle soluzioni solforico/fluoridriche. The fraction of complex chromium oxides is in fact unassailable - even by sulfuric / hydrofluoric solutions.

Le reazioni di dissoluzione principali possono essere cosi The main dissolution reactions can be like this

schematizzate: schematized:

Dove lo ione H+ può provenire dall’acido solforico 0 dall'acido Where the H + ion can come from sulfuric acid or from acid

fluoridrico. hydrofluoric.

Le reazioni principali di dissoluzione dello strato decromizzato The main dissolution reactions of the decromized layer

prevedono invece i seguenti meccanismi: instead, they provide for the following mechanisms:

Per assicurare il continuo svolgimento del decapaggio occorre To ensure the continuous conduct of pickling it is necessary

pertanto ripristinare gli ioni H+ e gli ioni Fe3+ consumati. therefore restore the consumed H + ions and Fe3 + ions.

Per quanto riguarda gli ioni H+ si effettua un’aggiunta di acidi freschi As regards the H + ions, an addition of fresh acids is carried out

mentre per quanto riguarda gli ioni Fe3+ questi vengono riformati while as regards the Fe3 + ions these are reformed

riossidando gli ioni Fe2+ generati. reoxidizing the Fe2 + ions generated.

Come anticipato, l'ossidazione viene generalmente ottenuta utilizzando ossigeno o acqua ossigenata secondo le reazioni: As anticipated, oxidation is generally obtained using oxygen or hydrogen peroxide according to the reactions:

Come conseguenza, oltre al consumo di ossidante, si ottiene un aumento di ioni ferrici in soluzione e, considerando anche le reazioni iniziali, un aumento di ioni nichel e cromo. As a consequence, in addition to the consumption of oxidant, there is an increase in ferric ions in solution and, also considering the initial reactions, an increase in nickel and chromium ions.

L'aumento di metalli in soluzione è proporzionale alla composizione della lega per quanto riguarda ferro e nichel ed è molto più basso (intorno al 30 del tenore presente nella lega) per quanto riguarda il cromo per i motivi prima evidenziati. The increase of metals in solution is proportional to the composition of the alloy as regards iron and nickel and is much lower (around 30 than the content present in the alloy) as regards chromium for the reasons highlighted above.

Nonostante i bagni di decapaggio che utilizzano acidi solforico e fluoridrico e ferro trivalente presentino una certa costanza di prestazioni in un ampio range di concentrazione di metalli, per valori estremi (ferro trivalente inferiore ai 25 g/lt o superiore a 80 g/lt) si ha un marcato decadimento della velocità decapante. Although pickling baths that use sulfuric and hydrofluoric acids and trivalent iron show a certain constancy of performance in a wide range of metal concentrations, for extreme values (trivalent iron below 25 g / l or above 80 g / l) yes has a marked decay of pickling speed.

All’utilizzatore si presentano pertanto due possibilità: The user therefore has two possibilities:

a) Scaricare parte del bagno una volta superata la concentrazione di metalli considerata critica per il tipo di lavorazione. a) Discharge part of the bath once the concentration of metals considered critical for the type of processing has been exceeded.

b) Scaricare in continuo un flusso di soluzione in modo da mantenere la concentrazione di metalli costantemente al valore ottimale. b) Discharge continuously a stream of solution in order to maintain the concentration of metals constantly at the optimal value.

In entrambi i casi, tuttavia, si genera un refluo con la seguente composizione qualitativa semplificata: In both cases, however, a wastewater is generated with the following simplified qualitative composition:

Questo refluo deve essere sottoposto a depurazione prima di potere essere scaricato. This wastewater must undergo purification before it can be discharged.

La fase di depurazione generalmente viene compiuta con calce, che trasforma i metalli in idrossidi, gli anioni in sali di calcio e neutralizza l'acidità libera. The purification phase is generally carried out with lime, which transforms metals into hydroxides, anions into calcium salts and neutralizes free acidity.

Mentre generalmente non sussistono problemi nel rispettare i limiti allo scarico relativi alle concentrazioni di SO42- e di metalli spesso la situazione cambia quando si considerano i fluoruri. While generally there are no problems in respecting the discharge limits relating to the concentrations of SO42- and metals, the situation often changes when considering fluorides.

Da quanto sopra esposto, appare evidente il bisogna o l’utilità di ridurre il costo del trattamento di decapaggio inteso come consumo di ossidante e consumo di acido nel mantenere una costanza di efficacia della soluzione di decapaggio nella quale si verifica un costante apporto di ferro bivalente e di altri cationi metallici derivanti dalle reazioni di attacco e dissoluzione degli strati superficiali dei pezzi trattati. From the above, it is evident the need or the usefulness of reducing the cost of the pickling treatment intended as consumption of oxidant and consumption of acid in maintaining a constant effectiveness of the pickling solution in which there is a constant supply of divalent iron. and other metal cations deriving from the etching and dissolution reactions of the surface layers of the treated pieces.

E’ stato ora trovato e costituisce l’oggetto della presente invenzione un procedimento in grado di cogliere il sopraricordato importante obiettivo di una marcata riduzione del consumo di acidi e di ossidanti in modo tanto semplice e richiedente un investimento relativamente modesto, quanto sorprendentemente efficace nell'assicurare una netta riduzione dei costi derivanti da una corrispondente riduzione del consumo di acidi e di ossidanti. A process has now been found and constitutes the object of the present invention which is capable of grasping the aforementioned important objective of a marked reduction in the consumption of acids and oxidants in a way that is as simple and requires a relatively modest investment as it is surprisingly effective in ensure a clear reduction in costs deriving from a corresponding reduction in the consumption of acids and oxidants.

A questi sorprendenti risultati, l’invenzione aggiunge ulteriori vantaggi in termini di consentire il recupero relativamente semplice e poco costoso di metalli pregiati, separatamente dal ferro, beneficiando attraverso queste eventuali operazioni di recupero di un ulteriore riduzione dei costi di trattamento dei reflui. To these surprising results, the invention adds further advantages in terms of allowing the relatively simple and inexpensive recovery of precious metals, separately from iron, benefiting through these possible recovery operations from a further reduction in waste treatment costs.

E’ stato trovato che è possibile ed economicamente vantaggioso effettuare in modo continuo un trattamento di sequestro di cationi metallici dalla soluzione del bagno di decapaggio, contattandola con una resina cationica e regolando il flusso e/o il tempo di contatto in modo da sequestrare i cationi metallici in una misura sufficiente a ridurre di un valore compreso tra 40% e 20% il tenore di ferro bivalente che si genera durante il decapaggio sia per riduzione del ferrico sia per dissoluzione dei materiale trattato, Così facendo, oltre a controllare l'accumulo di metalli in soluzione nei bagno di decapaggio, si riducono in modo marcato sia il consumo di ossidante, ad esempio di acqua ossigenata, necessario alla riossidazione del ferro bivalente a ferro trivalente nonché il consumo di acidi, tipicamente acido fluoridrico e/o acido solforico, da aggiungere alla soluzione di decapaggio per assicurare la formazione di complessi ionici fluoferrici e/o mantenere il pH della soluzione in un campo prestabilito che generalmente può andare da 0,5 a 2,5, derivante dai mantenere sostanzialmente costante al livello ottimale la concentrazione del ferro bivalente e di altri cationi metallici nella soluzione. It has been found that it is possible and economically advantageous to carry out in a continuous way a sequestration treatment of metal cations from the solution of the pickling bath, contacting it with a cationic resin and adjusting the flow and / or the contact time so as to sequester the cations. metals to an extent sufficient to reduce by a value between 40% and 20% the divalent iron content that is generated during pickling both by reduction of ferric and by dissolution of the treated material, in so doing, in addition to controlling the accumulation of metals in solution in the pickling bath, the consumption of oxidant, for example of hydrogen peroxide, necessary for the reoxidation of divalent iron to trivalent iron, as well as the consumption of acids, typically hydrofluoric acid and / or sulfuric acid, are significantly reduced. add to the pickling solution to ensure the formation of fluoferric ion complexes and / or maintain the pH of the solution in ac predetermined amplitude which can generally range from 0.5 to 2.5, deriving from keeping the concentration of divalent iron and other metal cations in the solution substantially constant at the optimum level.

Il campo percentuale di sequestro di ferro bivalente sopraindicato è strumentale a cogliere compiutamente tali vantaggi di riduzione dei consumi, in funzione delle caratteristiche di funzionamento del processo di decapaggio, secondo l’analisi sopra riportata e relativa a situazioni ricorrenti nell’ambito di questo tipo di trattamento di leghe commerciali. Naturalmente una massimizzazione dei risparmi conseguibili è possibile monitorando la soluzione del bagno di decapaggio e regolando di conseguenza i parametri di eluizione su resina cationica di parte del ferro bivalente unitamente agli altri cationi metallici, cosi da ottimizzare il processo nel suo insieme. The percentage range of bivalent iron sequestration indicated above is instrumental to fully grasp these advantages of reducing consumption, according to the operating characteristics of the pickling process, according to the analysis reported above and relating to recurring situations in the context of this type of treatment of commercial alloys. Naturally, a maximization of the achievable savings is possible by monitoring the solution of the pickling bath and consequently adjusting the elution parameters on the cationic resin of part of the divalent iron together with the other metal cations, so as to optimize the process as a whole.

La necessaria riossidazione del ferro bivalente a ferro trivalente il quale viene costantemente consumato come ossidante ne! processo di decapaggio e passivazione, può essere effettuata sullo stesso flusso di soluzione condotto attraverso la torre di eluizione su resina cationica, sia a monte che a valle di questa, o alternativamente essere condotto in parallelo su una porzione di flusso ricircolante della soluzione di decapaggio. The necessary reoxidation of divalent iron to trivalent iron which is constantly consumed as an oxidant! pickling and passivation process, can be carried out on the same solution flow conducted through the elution tower on cationic resin, both upstream and downstream of this, or alternatively be carried out in parallel on a portion of recirculating flow of the pickling solution.

E’ stato trovato che una resina cationica con struttura polimerica polistirenica reticolata con divinilbenzene, in cui siano presenti gruppi funzionali di tipo R-SCV, è perfettamente adatta. It has been found that a cationic resin with polystyrene polystyrene structure cross-linked with divinylbenzene, in which R-SCV type functional groups are present, is perfectly suitable.

Naturalmente il letto di resina cationica deve essere periodicamente rigenerato provvedendo a lavare la resina con una soluzione di acido forte, ad esempio acido cloridrico o acido solforico, recuperando una soluzione di lavaggio contenente i corrispondenti sali dei cationi metallici sequestrati. Naturally, the cationic resin bed must be periodically regenerated by washing the resin with a strong acid solution, for example hydrochloric acid or sulfuric acid, recovering a washing solution containing the corresponding salts of the sequestered metal cations.

Per questa necessità potranno essere impiegate due o più torri di eluizione, ciclicamente messe in funzionamento mentre la resina di quella appena isolata dal circuito di ricircolo della soluzione di decapaggio viene rigenerata provvedendo al lavaggio con acido forte seguito da opportuno risciaquo con acqua. For this need, two or more elution towers can be used, cyclically put into operation while the resin of the one just isolated from the recirculation circuit of the pickling solution is regenerated by washing with strong acid followed by appropriate rinsing with water.

Secondo un ulteriore importante aspetto, il processo dell’invenzione di presta ad integrare un efficace e semplice processo di recupero di metalli pregiati in forma separata rispetto al ferro, nonché a ridurre la quantità di ioni fluoruro nei reflui come sarà più dettagliatamente descritto nel prosieguo di questa descrizione. According to a further important aspect, the process of the invention lends itself to integrating an effective and simple recovery process of precious metals in separate form with respect to iron, as well as to reducing the quantity of fluoride ions in the wastewater as will be described in more detail below. this description.

Alla luce di quanto esposto passiamo ora a introdurre l'innovazione oggetto di questo brevetto che consente di conseguire importanti vantaggi quali: In light of the foregoing, let us now move on to introduce the innovation covered by this patent which allows for the achievement of important advantages such as:

- Riduzione del costo di decapaggio inteso come consumo di acidi e di ossidanti - Reduction of the pickling cost, understood as the consumption of acids and oxidants

- Mantenimento di una soluzione di decapaggio a efficacia costante - Riduzione di ioni fluoruro allo scarico - Maintenance of a pickling solution with constant efficacy - Reduction of fluoride ions in the exhaust

Per illustrare i meccanismi del processo dell’invenzione per conseguire questi sorprendenti risultati è utile considerare sotto quale forma si presentano gli ioni in soluzione. To illustrate the mechanisms of the process of the invention to achieve these surprising results, it is useful to consider in what form the ions in solution are presented.

Analizzando le soluzioni e le costanti di formazione dei complessi si può rilevare che: By analyzing the solutions and constants of formation of the complexes, it can be seen that:

- Gli ioni del ferro trivalente formano complessi di natura anionica e neutra con lo ione fluoruro quali: - The trivalent iron ions form anionic and neutral complexes with the fluoride ion such as:

- Gli ioni di ferro e nichel bivalenti sono presenti in forma libera di cationi: - The divalent iron and nickel ions are present in free form of cations:

- Gli ioni di cromo trivalente sono in parte complessati con lo ione fluoruro e in parte sono liberi anch’essi come cationi - The trivalent chromium ions are partly complexed with the fluoride ion and are partly also free as cations

Secondo l’aspetto essenziale del processo dell’invenzione la soluzione di decapaggio viene fatta ricircolare attraverso una resina cationica in grado di bloccare il nichel, il ferro bivalente e i cationi liberi del cromo trivalente restituendo gli ioni H+: According to the essential aspect of the process of the invention, the pickling solution is recirculated through a cationic resin capable of blocking the nickel, the divalent iron and the free cations of the trivalent chromium, returning the H + ions:

Naturalmente non tutto il ferro bivalente presente in soluzione, che si forma continuamente a seguito della reazione di dissoluzione del ferro metallico della lega deve essere separato in quanto occorre sempre garantire la presenza di un quantitativo di ferro trivalente sufficiente per una corretta azione di decapaggio. Naturally, not all the divalent iron present in solution, which is formed continuously as a result of the dissolution reaction of the metallic iron of the alloy, must be separated as it is always necessary to ensure the presence of a sufficient quantity of trivalent iron for a correct pickling action.

Per meglio chiarire il concetto esposto consideriamo, a titolo di esempio, che la sola reazione di apporto di ferro sia la 7), che riportiamo: To better clarify the above concept, we consider, by way of example, that the only reaction of iron intake is 7), which we report:

Considerando che dei tre ioni di ferro bivalente formatisi, uno viene eliminato dalla soluzione tramite la resina cationica e due devono essere riossidati a ferro trivalente: Considering that of the three divalent iron ions formed, one is eliminated from the solution by the cationic resin and two must be reoxidized to trivalent iron:

In pratica si ottiene un risparmio netto di circa un terzo di ossidante nonostante che in realtà il conto sia complesso entrando in gioco altre reazioni dalla 2) alla 9). Queste reazioni comunque nel loro insieme tendono a compensarsi l’un l’altro, mantenendo il risparmio in termini di ossidante consumato neil'ordine di un terzo. In practice, a net saving of about a third of oxidant is obtained despite the fact that in reality the account is complex when other reactions from 2) to 9) come into play. However, these reactions as a whole tend to compensate for each other, maintaining the saving in terms of oxidant consumed in the order of one third.

Lo stesso ordine di grandezza del risparmio che si ottiene sull'ossidante lo si ha sul consumo di acido infatti, come visto, nelle reazioni di riossidazione 10) e 11 ) si ha sempre un consumo di acidità: The same order of magnitude of the savings obtained on the oxidant is obtained on the consumption of acid in fact, as seen, in the reoxidation reactions 10) and 11) there is always a consumption of acidity:

Inoltre occorre ricordare che la formazione di uno ione di ferro trivalente provoca parallelamente il “consumo” da 3 - 6 ioni fluoruro che vengono utilizzati per formare i complessi fluoferrici, pertanto le corrette reazioni di ossidazione possono essere cosi rappresentate Furthermore, it should be remembered that the formation of a trivalent iron ion causes in parallel the "consumption" of 3 - 6 fluoride ions that are used to form the fluoferric complexes, therefore the correct oxidation reactions can be represented as follows

I metalli bloccati sul letto di resina in forma R - Me sono facilmente poi recuperati come sali eluendo la colonna con una soluzione di acido forte, ad esempio acido cloridrico 0 solforico. The metals blocked on the resin bed in the R - Me form are then easily recovered as salts by eluting the column with a strong acid solution, for example hydrochloric or sulfuric acid.

I sali di questi metalli possono essere recuperati singolarmente. The salts of these metals can be recovered individually.

In sintesi il processo dell'invenzione consente di mantenere la soluzione di decapaggio costantemente efficiente attraverso il mantenimento costante, ai livelli ottimali, della concentrazione di ioni ferrici cosi da garantire un corretto potenziale REDOX della soluzione di decapaggio compreso nel campo da circa 200 mV a circa 500 mV, mantenendo peraltro bassa e costante la concentrazione di cationi metallici liberi nella soluzione, incluso l'eccesso di ferro bivalente derivante dalla dissoluzione della lega trattata. Al mantenimento a livelli ottimali della concentrazione di ioni ferrici corrisponde un’ottimizzazione del consumo di ossidante usato per riossidare il ferro bivalente a trivalente. In summary, the process of the invention allows to keep the pickling solution constantly efficient through the constant maintenance, at the optimal levels, of the concentration of ferric ions so as to guarantee a correct REDOX potential of the pickling solution included in the range from about 200 mV to about 500 mV, while keeping the concentration of free metal cations in the solution low and constant, including the excess of divalent iron resulting from the dissolution of the treated alloy. Maintaining the concentration of ferric ions at optimal levels corresponds to an optimization of the consumption of oxidant used to reoxidize the divalent to trivalent iron.

Il consumo di acido fluoridrico in particolare si riduce drasticamente fino a risultare uguale alla frazione persa per evaporazione e trascinamento, in virtù del fatto che la soluzione non deve mai essere sostituita e tutto il fluoridrico libero, legato e complessato contenuto nella soluzione è integralmente recuperato. The consumption of hydrofluoric acid in particular is drastically reduced until it is equal to the fraction lost by evaporation and entrainment, by virtue of the fact that the solution must never be replaced and all the free, bound and complexed hydrofluoric contained in the solution is fully recovered.

Questi ed altri vantaggi risulteranno più evidenti attraverso l'esposizione di alcuni significativi esempi di attuazione dell'invenzione. These and other advantages will become more evident through the exposition of some significant examples of embodiment of the invention.

La figura 1 mostra lo schema del ciclo di rigenerazione della soluzione di decapaggio secondo la presente invenzione; Figure 1 shows the scheme of the regeneration cycle of the pickling solution according to the present invention;

la figura 2 è uno schema alternativo di realizzazione del processo dell’invenzione; Figure 2 is an alternative scheme for implementing the process of the invention;

la figura 3 è uno schema complessivo che include anche stadi di separazione e recupero di metalli pregiati. Figure 3 is an overall scheme which also includes stages of separation and recovery of precious metals.

ESEMPIO 1 EXAMPLE 1

Su una colonna di resina alta 92.5 cm per un volume complessivo di 0,5 It sono stati fatti percolare 4,4 It di soluzione prelevata presso un bagno di decapaggio operante su una linea nastri avente la seguente composizione: 4.4 It of solution taken from a pickling bath operating on a strip line having the following composition was percolated onto a 92.5 cm high resin column for a total volume of 0.5 It:

HF libero 30.00 g/lt Free HF 30.00 g / lt

F- totali 60.00 g/lt Total F- 60.00 g / lt

Fe totale 28,70 g/lt Total Fe 28.70 g / lt

Fe trivalente 23,90 g/lt Trivalent Fe 23.90 g / lt

Fe bivalente 4,80 g/lt Bivalent Fe 4.80 g / lt

Ni bivalente 4,24 g/lt Bivalent Ni 4.24 g / lt

Cr trivalente 3,58 g/lt Trivalent Cr 3.58 g / lt

Sono state prelevate periodicamente frazioni di 500 mi della soluzione eluita sulle quali sono state compiute delle analisi quantitative i cui risultati sono riportati nella seguente tabella Fractions of 500 ml of the eluted solution were periodically taken on which quantitative analyzes were carried out, the results of which are reported in the following table

La resina è stata in seguito lavata mediante l'utilizzo di 1.8 It di acqua corrente. L'analisi delle acque di risciacquo ha fatto emergere la seguente composizione: The resin was then washed using 1.8 It of running water. The analysis of the rinsing waters revealed the following composition:

Fe totale 3.240 g Total Fe 3,240 g

Fe trivalente 3.190 g Trivalent Fe 3.190 g

Fe bivalente 0.046 g Bivalent Fe 0.046 g

Ni bivalente 0.259 g Bivalent Ni 0.259 g

Cr trivalente 0.390 g Trivalent Cr 0.390 g

Quindi si è proceduto alla rigenerazione vera e propria della resina utilizzando 1.8 It di una soluzione al 6% di HCI. Then the real regeneration of the resin was carried out using 1.8 It of a 6% solution of HCI.

L'analisi di tale soluzione ha dato origine ai seguenti risultati: The analysis of this solution gave rise to the following results:

Fe bivalente 13.50 g ovvero 0.484 eq Bivalent Fe 13.50 g or 0.484 eq

Ni bivalente 13.00 g ovvero 0.443 eq Bivalent Ni 13.00 g or 0.443 eq

Cr trivalente 0.40 g ovvero 0.023 eq Trivalent Cr 0.40 g or 0.023 eq

Per un complessivo di 1,9 eq metallo/litro resina For a total of 1.9 eq metal / liter resin

L'operazione è stata ripetuta per 10 volte onde assicurarsi che non ci fosse impoverimento nella qualità della separazione. The operation was repeated 10 times to ensure that there was no impoverishment in the quality of the separation.

La resina è stata quindi posta a contatto con la soluzione a 80°C per 15 giorni e si è riproposta la prova ritrovando analoghi risultati e pertanto dimostrando la compatibilità della resina .con la soluzione. The resin was then placed in contact with the solution at 80 ° C for 15 days and the test was repeated, finding similar results and therefore demonstrating the compatibility of the resin with the solution.

ESEMPIO 2 EXAMPLE 2

Sperimentazione analoga a quella dell’esempio 1 è stata compiuta con una soluzione avente la seguente composizione: Experimentation similar to that of example 1 was performed with a solution having the following composition:

HF libero 30,0 g/l Free HF 30.0 g / l

H2SO4 libero 30.0 g/l Free H2SO4 30.0 g / l

Fe totale 35.0 g/l Total Fe 35.0 g / l

Fe bivalente 5,2 g/l Bivalent Fe 5.2 g / l

Fe trivalente 29,8 g/l Trivalent Fe 29.8 g / l

Ni bivalente 5,1 g/l Bivalent Ni 5.1 g / l

Cr trivalente 4,7 g/l Trivalent Cr 4.7 g / l

In questo caso la capacità di ritenzione della resina è risultato pari a ca. 1,5 eq/lt dimostrando che questa è solo debolmente influenzata dalla presenza di modeste concentrazioni di acidi forti. In this case, the retention capacity of the resin was equal to approx. 1.5 eq / lt proving that this is only slightly influenced by the presence of modest concentrations of strong acids.

Il calcolo di efficienza rimane comunque molto positivo in termini di economicità del processo. However, the efficiency calculation remains very positive in terms of the cost-effectiveness of the process.

ESEMPIO 3 EXAMPLE 3

Sperimentazione analoga a quella degli esempi 1 e 2 è stata compiuta con una soluzione con la seguente composizione: Experimentation similar to that of examples 1 and 2 was carried out with a solution with the following composition:

HF libero 30.0 g/l Free HF 30.0 g / l

H2SO4 libero 150,0 g/l Free H2SO4 150.0 g / l

Fe totale 36.0 g/l Total Fe 36.0 g / l

Fe bivalente 5,2 g/l Bivalent Fe 5.2 g / l

Fe trivalente 30,8 g/l Trivalent Fe 30.8 g / l

Ni bivalente 5,1 g/l Bivalent Ni 5.1 g / l

Cr trivalente 4,7 g/l Trivalent Cr 4.7 g / l

In questo caso la capacità ritentiva della resina è risultata molto più bassa e pari a ca. 1 ,0 eq/lt, non è stato però trattenuto alcun ione fluoruro. In this case, the retention capacity of the resin was much lower and equal to approx. 1.0 eq / l, however, no fluoride ions were retained.

Si prospettano pertanto all'operatore due scelte e cioè di utilizzare un impianto di maggiori dimensioni o di ridurre la concentrazione di acidi liberi mediante una delle molteplici tecniche note, comunemente usate per questo scopo. The operator therefore faces two choices, namely to use a larger plant or to reduce the concentration of free acids by means of one of the many known techniques, commonly used for this purpose.

ESEMPI DI CALCOLO ECONOMICO EXAMPLES OF ECONOMIC CALCULATION

Come esempio pratico riportiamo una linea di decapaggio nastri che presenti una produttività a regime pari a 100.000 ton/anno cioè di tipologia media. As a practical example, we report a strip pickling line that has a fully operational productivity of 100,000 tons / year, that is of medium type.

Sulla linea in oggetto è già installata una unità di “ritardo ionico” che consente, come descritto nella parte introduttiva, di recuperare buona parte degli acidi liberi contenuti nel refluo allo scarico. An “ionic delay” unit is already installed on the line in question which allows, as described in the introductory part, to recover most of the free acids contained in the wastewater at the discharge.

Il computo di risparmio condotto per confronto con una linea in cui non esistesse alcuna tecnologia di recupero diventerebbe ovviamente ancora più significativo. The calculation of savings conducted by comparison with a line in which there was no recovery technology would obviously become even more significant.

I conteggi che seguono sono stati fatti su un recente consuntivo annuale. The following calculations were made on a recent annual balance sheet.

DATI DELLA LINEA DI PRODUZIONE PRODUCTION LINE DATA

- TIPOLOGIA MATERIALE: - MATERIAL TYPE:

QUALITÀ: Austenitici ca. 95% QUALITY: Austenitic ca. 95%

Ferritici ca. 5% Ferritics approx. 5%

ORIGINE: Laminato a caldo ca. 60% ORIGIN: Hot rolled ca. 60%

Laminato a freddo ca. 40% PRODUTTIVITÀ MEDIA: 14 ton/ora Cold rolled approx. 40% AVERAGE PRODUCTIVITY: 14 tons / hour

- CICLO DI TRATTAMENTO - TREATMENT CYCLE

FORNO RICOTTURA VASCA 1 PREDECAPAGGIO CON H2SO4 ELETTROLITICO VASCA 2 PREDECAPAGGIO CON H2SO4 ELETTROLITICO VASCA 3 DECAPAGGIO/PASSIVAZIONE CON HF/Fe TRIVALENTE VASCA 4 DECAPAGGIO/PASSIVAZIONE CON HF/Fe TRIVALENTE - COMPOSIZIONE VASCHE ANNEALING OVEN TANK 1 PRE-PICKLING WITH H2SO4 ELECTROLYTIC TANK 2 PRE-PICKING WITH H2SO4 ELECTROLYTIC TANK 3 PICKLING / PASSIVATION WITH HF / Fe TRIVALENT TANK 4 PICKLING / PASSIVATION WITH HF / Fe TRIVALENT - COMPOSITION TANKS

HF Libero da 5 a 50 g/lt Free HF from 5 to 50 g / lt

Metalli totali da 5 a 60 g/lt in dipendenza dei materiali processati, mantenuti costanti attraverso ritardo ionico Total metals from 5 to 60 g / lt depending on the processed materials, kept constant through ionic delay

Suddivisione approssimativa dei metalli Fe/Cr/Ni = 80/10/10 Approximate subdivision of metals Fe / Cr / Ni = 80/10/10

DATI RACCOLTI DURANTE L'ANNO RELATIVI ALLA VASCA 3 E DATA COLLECTED DURING THE YEAR RELATING TO TANK 3 E

ALLA VASCA 4 TO THE TANK 4

QUANTITATIVO DECAPATO: Ca. 85.000 ton QUANTITY OF PICKLED: Approx. 85,000 tons

CONSUMO ACIDO FLUORIDRICO: Ca. 250 ton al 40% FLUORHYDRIC ACID CONSUMPTION: Approx. 250 tons at 40%

FRAZIONE HF PERSO NEI LAVAGGI FRACTION HF LOST IN THE WASHING

EVAPORAZIONE: Ca. 30 ton al 40% EVAPORATION: Approx. 30 tons at 40%

QUANTITATIVO METALLI DISCIOLTI (Fe Cr Ni): Ca. 140 ton QUANTITY OF DISSOLVED METALS (Fe Cr Ni): Approx. 140 tons

COSTO MEDIO HF AL 40%: Lit. 715/Kg AVERAGE COST HF AT 40%: Lit.715 / Kg

Consideriamo ragionevolmente una perdita del 10% delle 220 ton di acido fluoridrico scaricato (250 - 30 = 220 ton al 40%) si può quantificare il valore di recupero di acido intorno ai 140.000.000 Lit/anno We reasonably consider a loss of 10% of the 220 tons of hydrofluoric acid discharged (250 - 30 = 220 tons at 40%) we can quantify the acid recovery value around 140,000,000 Lit / year

Il recupero dell'acido consente inoltre di ridurre il quantitativo di fanghi di un valore pari a ca. 320 ton desunto dai seguenti calcoli: The recovery of the acid also makes it possible to reduce the quantity of sludge by a value equal to approx. 320 ton derived from the following calculations:

Dal momento che il fango prodotto possiede ca. il 60% di acqua il quantitativo reale di fango formatosi in relazione al CaF2, trascurando l'eccesso di calce necessario a rispettare i limiti, sarà pari a: Since the produced mud possesses approx. 60% of water, the real quantity of sludge formed in relation to CaF2, neglecting the excess lime necessary to respect the limits, will be equal to:

Per contro impiegando il processo dell'invenzione, per la rigenerazione della resina, verranno consumate ca. 420 ton di acido cloridrico al 35% che, dato un valore di 100 Lit./Kg, hanno un costo pari a ca. Lit. 40.000.000. On the other hand, using the process of the invention, for the regeneration of the resin, approx. 420 tons of hydrochloric acid at 35% which, given a value of 100 Lit./Kg, have a cost of approx. Lit.40,000,000.

Il conteggio è stato compiuto calcolando un consumo stechiometrico di HCi pari al quantitativo di HF recuperato: The count was made by calculating a stoichiometric consumption of HCi equal to the quantity of HF recovered:

Riepilogando il processo dell’invenzione consentirà di ottenere un risparmio annuale valutabile ai 100.000.000 Ut. e parallelamente di evitare la produzione di ca. 300 ton di fango e di rendere più semplice e sicura la fase di depurazione. Summarizing the process of the invention, it will allow for annual savings to be estimated at 100,000,000 Ut. and in parallel to avoid the production of approx. 300 tons of mud and to make the purification phase easier and safer.

L'unità per sé dovrebbe consentire l'allontanamento di ca 20 Kg/h di metallo. The unit itself should allow the removal of approximately 20 kg / h of metal.

Considerando la capacità di assorbimento della resina pari a 1,9 eq/lt e considerando un PE (peso equivalente) medio dei metalli rimossi pari a 27 occorreranno di 390 It di resina per ogni ora di assorbimento calcolati come segue: Considering the absorption capacity of the resin equal to 1.9 eq / lt and considering an average PE (equivalent weight) of the removed metals equal to 27, 390 It of resin will be needed for each hour of absorption calculated as follows:

Ipotizzando di compiere due rigenerazioni della resina al giorno occorrerà un impianto contenente ca. 4.700 It resina. Assuming to perform two resin regenerations per day, a plant containing approx. 4,700 It resin.

Allo stato attuale si ritiene che la geometria ottimale dell'impianto preveda tre colonne di cui due in lavoro in serie e una in rigenerazione e in stand by. At present, it is believed that the optimal geometry of the plant includes three columns, two of which are in series operation and one in regeneration and in stand-by.

Questo consente di sfruttare totalmente il letto di resina prima che venga rigenerata adottando il seguente ciclo: This allows to fully exploit the resin bed before it is regenerated by adopting the following cycle:

1) Colonne in lavoro 1 — > 2 1) Columns in work 1 -> 2

Colonne in rigener. 3 Columns in regeneration 3

2) Colonne in lavoro 2 — > 3 2) Columns in work 2 -> 3

Colonne in rigen. 1 Columns in regener. 1

3) Colonne in lavoro 3 — > 1 3) Columns in operation 3 -> 1

Colonne in rigen. 2 Columns in regener. 2

4) Si ricomincia da 1) 4) Start over from 1)

Ipotizzando pertanto 3 colonne da 2.000 It di resina si avranno approssimativamente i seguenti costi di investimento Therefore, assuming 3 columns of 2,000 It of resin, you will have approximately the following investment costs

Come si può rilevare il costo di investimento è sorprendentemente comparabile con il risparmio che si può conseguire annualmente. I risultati di analoghe valutazioni eseguite su una serie di diversi processi metallurgici sono riportati nella seguente tabella. As can be seen, the investment cost is surprisingly comparable with the savings that can be achieved annually. The results of similar evaluations performed on a number of different metallurgical processes are shown in the following table.

Secondo una forma particolarmente vantaggiosa di realizzazione dell’invenzione, schematicamente esemplificata in figura 3, il lavaggio di rigenerazione della resina è eseguito con una soluzione diluita, ad esempio al 6-10%, di acido cloridrico. La soluzione di lavaggio ed eventualmente di risciacquo della resina è quindi avviata ad uno stadio di ossidazione funzionante secondo uno qualsiasi dei metodi noti e menzionati in preambolo di questa descrizione, quali ad esempio quello di operare una riossidazione con aria o ossigeno su letto catalitico, come descritto nella domanda di brevetto europeo No. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, schematically exemplified in Figure 3, the regeneration washing of the resin is performed with a dilute solution, for example at 6-10%, of hydrochloric acid. The washing and possibly rinsing solution of the resin is then sent to an oxidation stage operating according to any of the known methods mentioned in the preamble of this description, such as for example that of carrying out a reoxidation with air or oxygen on a catalytic bed, such as described in European patent application No.

96830112.7, in modo da ossidare sostanzialmente tutto il ferro bivalente presente nella soluzione. 96830112.7, so as to substantially oxidize all the divalent iron present in the solution.

La soluzione risultante conterrà ancora cationi liberi degli altri metalli presenti nell’acciaio trattato e tipicamente cationi quali: Ni2+ Cr3+ e l-fassieme a complessi anionici cloro-ferrici, FeCL4 e CI'. The resulting solution will still contain free cations of the other metals present in the treated steel and typically cations such as: Ni2 + Cr3 + and l-f, together with chlorine-ferric anionic complexes, FeCL4 and Cl '.

In pratica utilizzando una soluzione cloridrica, la gran parte del ferro presente in soluzione e riossidato a ferrico è complessato da ioni cloruro formando dei complessi anionici. In practice, using a hydrochloric solution, most of the iron present in solution and reoxidized to ferric is complexed by chloride ions forming anionic complexes.

La soluzione di lavaggio così riossidata è contattata su un'ulteriore torre di eluizione su resina cationica così da assorbire i cationi degli altri metalli (Ni2+, Cr3+) separatamente dal ferro trivalente complessato che può essere avviato con la soluzione eluita a una stazione di trattamento e recupero. The washing solution thus reoxidized is contacted on a further elution tower on cationic resin so as to absorb the cations of the other metals (Ni2 +, Cr3 +) separately from the complexed trivalent iron which can be sent with the eluted solution to a treatment station and recovery.

Il periodico lavaggio delia resina con acido cloridrico o acido solforico produce una soluzione di lavaggio contenente cationi dei metalli pregiati come il nichel e il cromo, i quali sono facilmente recuperabili, anche separatamente, attraverso uno stadio di precipitazione condotto a valori di pH differenziati, dosando soda caustica o carbonato sodico alla soluzione, secondo il diagramma di flusso della figura 3. The periodic washing of the resin with hydrochloric acid or sulfuric acid produces a washing solution containing cations of precious metals such as nickel and chromium, which are easily recoverable, even separately, through a precipitation stage conducted at different pH values, by dosing caustic soda or sodium carbonate to solution, according to the flow chart of figure 3.

Il cloruro ferrico può essere anch’esso recuperato e commercializzato come coagulante per impianti di depurazione. Ferric chloride can also be recovered and marketed as a coagulant for purification plants.

L’impiego di acido cloridrico per il lavaggio della resina, oltre a consentire un’agevole separazione del ferro da altri metalli recuperabili, aggiunge anche il vantaggio di ridurre il quantitativo di fanghi prodotti in depurazione dei reflui evitando la formazione di sali di calcio insolubili (quali i fluoruri e i solfati), utilizzando acido cloridrico diventa però fondamentale eseguire un risciacquo completo del letto di resina alla fine della fase di rigenerazione e prima di porre la resina nuovamente in operazione in quanto quantitativi anche modesti di acido cloridrico residuo potrebbero pregiudicare la qualità superficiale dell’acciaio decapato. The use of hydrochloric acid for washing the resin, in addition to allowing an easy separation of iron from other recoverable metals, also adds the advantage of reducing the quantity of sludge produced in the purification of wastewater avoiding the formation of insoluble calcium salts ( such as fluorides and sulphates), using hydrochloric acid, however, it becomes essential to perform a complete rinse of the resin bed at the end of the regeneration phase and before putting the resin back into operation as even modest quantities of residual hydrochloric acid could compromise the surface quality of pickled steel.

E’ evidente come l'invenzione consenta di assicurare il mantenimento di una concentrazione costante ed ottimale dello ione ferro trivalente e di eliminare, man mano che si solubilizzano, gli altri cationi metallici, nonché l’eccesso di ferro bivalente, i quali non avendo alcuna funzione utile nel processo di decapaggio, di fatto riducono il potere decapante della soluzione. Il processo dell’invenzione, si presta ad una gestione automatica dell’intero processo impiegando stazioni automatiche di analisi delle soluzioni e sistemi di dosaggio e di regolazione dei flussi, gestiti da processore di controllo. It is evident that the invention allows to ensure the maintenance of a constant and optimal concentration of the trivalent iron ion and to eliminate, as they dissolve, the other metal cations, as well as the excess of divalent iron, which having no useful function in the pickling process, in fact they reduce the pickling power of the solution. The process of the invention lends itself to automatic management of the entire process using automatic stations for analyzing the solutions and dosing and flow regulation systems, managed by a control processor.

Un affinamento del processo dell’invenzione chiaramente possibile è quello di impiegare resine cationiche selettive così da gestire in modo ottimale l’estrazione dalla soluzione di decapaggio di cationi metallici in eccesso sia il loro recupero in forma separata gli uni dagli altri in sede di trattamento della soluzione di rigenerazione (lavaggio) deila resina o delle resine. A clearly possible refinement of the process of the invention is that of using selective cationic resins so as to optimally manage the extraction from the pickling solution of excess metal cations and their recovery in a separate form from each other during the treatment of the solution for regenerating (washing) the resin or resins.

Claims (5)

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di rigenerazione di una soluzione acida di decapaggio di acidi inossidabili contenente complessi ionici fluoferrici e cationi di ferro bivalente, e di altri metalli contenuti nell’acciaio inossidabile, comprendente uno stadio di ossidazione del ferro bivalente a ferro trivalente per una quantità sufficiente a mantenere il potenziale REDOX della soluzione in un campo prestabilito ed aggiunte periodiche di acido fluoridrico e/o di un altro acido minerale per mantenere il valore di pH della soluzione in un campo prestabilito ed operazioni di allontanamento dalla soluzione dell’eccesso di cationi di ferro bivalente e dei cationi di detti altri metalli derivante dalla dissoluzione dell’acciaio trattato, caratterizzato dal fatto die comprende le seguenti operazioni contattare in modo continuo detta soluzione di decapaggio con una resina cationica in una torre di eluizione attraverso un letto di detta resina, regolando la portata di soluzione attraverso detto letto di resina ed il tempo di contatto in modo da sequestrare detti cationi metallici in una misura sufficiente a ridurre di un valore compreso tra 40% e 20% il tenore del ferro bivalente prodottosi nella soluzione durante il decapaggio; rigenerare le proprietà sequestranti della resina mediante periodico lavaggio con acido forte recuperando i corrispondenti sali di detti cationi metallici sequestrati dalla resina. CLAIMS 1. Process of regeneration of an acidic pickling solution of stainless acids containing ionic complexes of fluoferric and divalent iron cations, and of other metals contained in stainless steel, comprising an oxidation step of divalent iron to trivalent iron for an amount sufficient to maintain the REDOX potential of the solution in a predetermined range and periodic additions of hydrofluoric acid and / or another mineral acid to maintain the pH value of the solution in a predetermined range and operations to remove excess divalent iron cations from the solution and of the cations of said other metals deriving from the dissolution of the treated steel, characterized in that it comprises the following operations continuously contacting said pickling solution with a cationic resin in an elution tower through a bed of said resin, adjusting the solution flow rate through said resin bed and the contact time so as to sequester said metal cations to a sufficient extent to reduce the bivalent iron content produced in the solution during pickling by a value between 40% and 20%; regenerating the sequestering properties of the resin by periodic washing with strong acid, recovering the corresponding salts of said metal cations sequestered by the resin. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta riossidazione del ferro bivalente a ferro trivalente in detta soluzione di decapaggio è condotta sullo stesso flusso di soluzione di decapaggio che attraversa detta torre di eluizione su resina, a monte o a valle di quest’uitima; nel caso di riossidazione a monte detta riossidazione del ferro bivalente a ferro trivalente nella soluzione avvenendo limitatamente per una porzione compresa tra 80% e 60% dell'intero contenuto di ferro bivalente, il flusso ricircolando attraverso un bagno di decapaggio. 2. Process according to claim 1, characterized in that said reoxidation of the divalent iron to trivalent iron in said pickling solution is carried out on the same stream of pickling solution that passes through said elution tower on resin, upstream or downstream of this one. uitima; in the case of reoxidation upstream, said reoxidation of the divalent iron to trivalent iron in the solution, occurring to a limited extent for a portion between 80% and 60% of the entire divalent iron content, the flow recirculating through a pickling bath. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta riossidazione del ferro bivalente a ferro trivalente è condotta su un flusso di soluzione di decapaggio parallelo al flusso attraversante detta torre di eluizione su resina, entrambi i flussi ricircolando attraverso un bagno di decapaggio. 3. Process according to claim 1, characterized in that said reoxidation of the divalent iron to trivalent iron is carried out on a flow of pickling solution parallel to the flow passing through said elution tower on resin, both flows recirculating through a pickling bath. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto acido forte di lavaggio della resina è HCI. 4. Process according to claim 1, characterized in that said strong acid for washing the resin is HCl. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la soluzione cloridrica di lavaggio della resina è sottoposta ad uno stadio di ossidazione del ferro bivalente a ferro trivalente, generando complessi anionici cloroferrici nella soluzione; il processo comprendendo inoltre uno stadio di contattatura della soluzione contenente detti complessi cloro-ferrici e cationi di detti altri metalli su resina cationica atta a sequestrare detti cationi metallici di metalli diversi dal ferro, presente nella soluzione in forma di complessi anionici ed uno stadio di recupero di detti altri metalli dalla soluzione acida di lavaggio delia resina sottoforma dei rispettivi idrossidi trattando la soluzione di lavaggio con soda caustica e/o carbonato di sodio, 5. Process according to claim 4, characterized in that the hydrochloric solution for washing the resin is subjected to a step of oxidation of the divalent iron to trivalent iron, generating anionic chloroferric complexes in the solution; the process further comprising a step of contacting the solution containing said chlor-ferric complexes and cations of said other metals on cationic resin suitable to sequester said metal cations of metals other than iron, present in the solution in the form of anionic complexes and a recovery step of said other metals from the acid washing solution of the resin in the form of the respective hydroxides by treating the washing solution with caustic soda and / or sodium carbonate,
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IT97VA000010A IT1296013B1 (en) 1997-04-11 1997-04-11 STAINLESS STEEL PICKLING PROCEDURE WITH CONTINUOUS EXTRACTION OF EXCESS DIVALENT IRON FROM THE PICKLING SOLUTION

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