JP3053755B2 - 金属材料酸洗液の処理方法 - Google Patents

金属材料酸洗液の処理方法

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  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は金属材料の酸洗槽お
よび循環槽等の設備中にスラッジが堆積するのを防ぎ、
効率よくスラッジを酸洗処理系外へ排出することができ
る酸洗液の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に金属材料を酸洗した場合、表面ス
ケールおよび金属と酸液とからなる化合物がスラッジと
なって酸洗槽内および必要に応じて設置される循環槽内
に堆積することがある。特に弗酸を含む酸洗液でステン
レス鋼等の鋼材を処理した場合、槽内にスラッジが固化
し、この清掃に多大の労力と時間を要していた(特公昭
55−2476号参照)。これらの清掃作業は操業停止
時のみ可能であり、人海戦術で行わざるを得ない。
【0003】操業中にスラッジを除去する方法として、
特開平7−90649号公報では、金属材料を酸洗処理
する酸洗槽の底部に設置されたエジェクターからおよび
存在する場合には循環槽の底部に設置されたエジェクタ
ーから酸洗液を噴出せしめて酸洗液中のスラッジを上記
槽内で沈降させずに懸濁せしめ、懸濁したスラッジを含
む酸洗液の一部を固液分離装置で液とスラッジに固液分
離し、分離された実質的にスラッジを含まない液を酸洗
液として循環し、分離されたスラッジを酸洗処理系外へ
排出する方法が提案されている。この提案は、スラッジ
を酸洗系外へ排出する方法として優れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記公
報で提案されている方法よりも効率よくスラッジを分離
する方法につき鋭意研究した結果、固液分離装置に導入
される酸洗液を冷却することにより効率よくスラッジを
分離することが可能であることを見い出した。従って、
本発明の目的は、金属材料を酸洗槽で酸洗処理すること
により発生するスラッジを効率よく酸洗液から分離する
方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
および利点は、金属材料を酸洗工程で酸洗処理すること
によりスラッジが発生した酸洗液の冷却下に固液分離装
置で酸洗液からスラッジを分離することを特徴とする酸
洗液の処理方法により達成される。
【0006】以下、本発明を詳述するが、それにより本
発明の他の目的、利点および効果が明らかとなろう。本
発明では、スラッジが存在する酸洗液から、スラッジを
固液分離装置で分離する。そして、スラッジの分離効率
を向上させる目的で、固液分離装置に酸洗液を導入する
前にあるいは固液分離装置に導入してから酸洗液を冷却
する。
【0007】冷却する度合は、酸洗の対象となる金属材
料の種類、酸洗液の酸の種類;酸洗液の温度等により変
わり得、適切に設定される。例えば、ステンレス鋼板を
硫酸ナトリウム酸洗液または硫酸酸洗液により80℃で
酸洗処理している場合、40℃以下の温度に冷却するこ
とが好ましい。また、硝弗酸酸洗液により60℃で酸洗
処理している場合も40℃以下の温度に冷却することが
好ましい。また、エネルギーコストの観点から冷却の下
限は約25℃である。
【0008】図1には、冷却によるスラッジの分離効率
の向上が具体的にグラフによって示されている。この具
体例においては、ステンレス鋼板の酸洗液として各々硫
酸ナトリウム酸洗液(酸洗槽温度80℃)、硫酸酸洗液
(酸洗槽温度80℃)、硝弗酸酸洗液(酸洗槽温度60
℃)を用い、固液分離装置として沈降槽を用いている。
これらスラッジを含む酸洗液を沈降槽内に導入し、図1
のグラフの横軸に示される温度に冷却したときに、沈降
して回収されるスラッジの量Wを冷却しなかった場合に
回収される量W0で除した値をスラッジ回収量比(W/
0)として、プロットして得られる曲線がグラフに示
されている。スラッジ回収量比が大であれば、スラッジ
の分離効率は大である。
【0009】図1のグラフから、酸洗液を冷却すること
によるスラッジの分離効率が向上することは明らかであ
る。酸洗液を冷却することにより、スラッジの分離効率
が向上する理由は、酸洗液中に溶解していた金属イオ
ン、例えば鉄イオンが酸根と例えばFe2SO4を形成し
て析出し、これが既に固体粒子として存在していたスラ
ッジと共により大きな粒子を形成し沈降し易くなるため
と推定される。
【0010】固液分離装置でスラッジが分離された酸洗
液は、酸洗工程へ循環される。この酸洗液は冷却されて
いるので、このまま循環すると酸洗工程の処理温度が低
下する。従って、酸洗工程の処理温度まで加熱してから
酸洗工程へ循環することが好ましい。
【0011】本発明の方法をステンレス鋼板の酸洗工程
に具体的に適用した場合のフローを以下に説明する。図
2は、金属材料、例えばステンレス鋼板(図示せず)
を、酸洗処理する酸洗槽1の底部に設置されたエジェク
ター18からおよび存在する場合には循環槽2の底部に
設定されたエジェクター18から酸洗液を噴出せしめて
酸洗液中のスラッジを上記槽内で沈降させずに懸濁せし
め、懸濁したスラッジを含む酸洗液の一部を固液分離装
置3で液とスラッジに固液分離し、分離された実質的に
スラッジを含まない液を酸洗液として循環し、分離され
たスラッジを酸洗処理系外へ排出するフローを概略的に
示している。
【0012】酸洗槽1からオーバーフローした酸洗液は
流路8を経て循環槽2へ供給される。循環槽2の酸洗液
はポンプ6により流路9を経て酸洗槽1へ戻される。循
環槽2は図示しない装置により新液を補給して濃度や量
を調整したりあるいは酸洗槽内の液を抜く場合に酸洗液
を貯蔵したりするためのものである。一方、酸洗槽1の
酸洗液はポンプ5により流路12および流路13を経て
酸洗槽1あるいは循環槽2のエジェクター18へ導かれ
る。さらに、酸洗槽1の酸洗液は固液分離のためにポン
プ33により流路10を経て沈降槽3へ送られる。沈降
槽3で分離されたスラッジを実質的に含まない清浄な酸
洗液は流路11を経て循環槽2へ戻され、再使用され
る。勿論、循環槽2が用いられていないときは、この清
浄な酸洗液は直接酸洗槽1へ戻される。
【0013】ここで、スラッジを沈降分離するための沈
降槽3へ酸洗液を導入するための流路10の途中で熱交
換器(クーラー)31を設置して酸洗液を冷却すること
ができる。この場合、沈降槽3には沈降槽内で酸洗液の
温度が上昇しないように断熱装置19を設置することが
好ましい。
【0014】酸洗液を冷却するための別法として、上記
の熱交換器(クーラー)31を設置せずに沈降槽3に冷
却装置19を設置して、沈降槽3に酸洗液を導入した
後、冷却装置19により該酸洗液を冷却することもでき
る。
【0015】沈降槽3でスラッジが分離された清浄な酸
洗液を加熱するために加熱装置32を流路11に設ける
ことが好ましい。
【0016】沈降槽3で分離され沈降したスラッジは沈
降量に応じた適切な時期にバルブ7を開くことにより貯
槽4に貯められ、酸洗系外へと排出される。系外へ排出
するスラッジの量を酸洗槽1で発生するスラッジ量以上
とすることにより酸洗系内でのスラッジの蓄積量の増加
が防止される。
【0017】以上の説明では、スラッジが酸洗槽内およ
び循環槽内に沈降しないよう各槽内に設置されたエジェ
クターから酸洗液を噴出する酸洗工程に本発明の方法を
適用する具体例を説明した。しかし、酸洗槽、循環槽内
にスラッジがある程度沈降した後、エジェクターから酸
洗液を噴出して沈降スラッジを各槽の排出流路へ移動
し、スラッジを比較的高濃度に含む酸洗液について本発
明の処理方法を適用することができる。
【0018】以下に沈降スラッジの移動方法について説
明する。この沈降スラッジの移動方法は、概略的には槽
内に両側の側壁に略平行に複数個のエジェクターを配置
し、(イ)一方の側のエジェクター(A)の少なくとも
1つから、このエジェクター(A)の有効範囲に存在す
る沈降スラッジに向けて酸洗液を噴出して、該スラッジ
の少なくとも1部を他の側のエジェクター(B)の有効
範囲内に移動される操作(I)、および(ロ)操作
(I)の液の噴出が実質的に終了した後ただちにあるい
は所定の時間が経過後に、他の側のエジェクター(B)
の少なくとも1つから、このエジェクター(B)の有効
範囲に存在する沈降スラッジに向けて液を噴出して該ス
ラッジの少なくとも1部を移動させる操作(II)を行
い、上記操作(I)および(II)を複数回行う、但し操
作(I)および(II)のいずれにおいても後の操作で用
いた酸洗液の噴出のためのエジェクターは前回の操作で
用いたエジェクターよりも槽内に設けられた排出口に近
い、ことからなる移動方法である。以下この移動方法を
説明する。
【0019】図3は、酸洗槽1、酸洗槽の側壁30aお
よび30bに平行に設置されているエジェクター20a
〜23aおよび20b〜23b、バルブ15a〜18a
および15b〜18b、流路12から上記エジェクター
に到るライン、並びにスラッジを酸洗槽1から排出する
ための流路(排出流路)10a、10bおよび10を模
式的に示した図である。複数個(4個)のエジェクター
が分配管35に連通し、分配管35は酸洗槽1の側壁3
0aおよび30bに添って各々複数個(4個)配置され
ている。
【0020】エジェクターの個数、分配管の個数、分配
管の配置等は適宜酸洗槽1の大きさおよび形状に従って
設計することができる。
【0021】エジェクターからの液の噴出方向Aは、沈
降したスラッジを有効に移動させる観点から、水平面に
対して好ましくは1〜45゜、より好ましくは5〜30
゜下方向であり、かつ酸洗槽の側壁がなす鉛直面に対し
て内側に、好ましくは30〜75゜、より好ましくは3
0〜75゜である(これらの角度は、各々図8(a)、
(b)でαおよびβとして示されている)。
【0022】なお、上記エジェクター20a〜23bの
各々の液の噴出方向は、沈降スラッジを有効に移動させ
る観点から同一である必要はなく、異なるように設計す
ることもできる。
【0023】エジェクターから噴出する酸洗液の噴出速
度および噴出量は、沈降スラッジの量、沈降スラッジの
移動場所等の要因により決定される。
【0024】酸洗槽を運転することによって、スラッジ
が酸洗槽の底部に沈降した沈降スラッジは以上のように
配置されたエジェクターから酸洗液を噴出することによ
り、沈降スラッジを移動させて酸洗槽から排出流路に排
出する。
【0025】沈降スラッジを酸洗槽から排出する一連の
操作を、図4〜図7に基づき以下に説明する。まず、4
個のエジェクター20aからバルブ15aを開くことに
より、酸洗槽の酸洗液を噴出させる。噴出した酸洗液に
より4個のエジェクター20aの有効範囲内にある沈降
スラッジは、舞い上がると共にエジェクター20bの有
効範囲内に沈降する。エジェクター20aの有効範囲内
の沈降スラッジの移動がほぼ終了したときにバルブ15
aを閉じて酸洗液の噴出を停止する。
【0026】上記でエジェクターの有効範囲とは、エジ
ェクターから液を噴出することにより、沈降粒子を舞い
上がらせ、沈降していた場所から移動させることが可能
な範囲を言う。従って、エジェクターの有効範囲は、噴
出する液の方向、液の噴出速度、噴出量、沈降粒子の物
性(大きさおよび比重等)によって変化する。図4
(a)に、4個のエジェクター20aの各々の有効範囲
40が示されている。エジェクターから液を噴出した後
は、粒子は有効範囲外に沈降する。
【0027】エジェクター20aから酸洗液を噴出した
ことにより、エジェクター20aの有効範囲に存在して
いた沈降スラッジは、エジェクター20bの有効範囲内
に移動して沈降する。沈降したスラッジは、図4(a)
で沈降スラッジ41として示されている。
【0028】次に移動しかつ沈降したスラッジ41と、
当初からエジェクター20bの有効範囲内に存在してい
た沈降スラッジをエジェクター21aの有効範囲内に移
動させるためにバルブ15bを開け、エジェクター20
bから酸洗液を噴出する。エジェクター20bから酸洗
液の噴出を開始する時期は、エジェクター20aから酸
洗液の噴出を停止して、舞い上がったスラッジが完全に
沈降してからでもよいし、該スラッジの相当部分が好ま
しくは20%以上が沈降したときに行ってもよい。従っ
て、エジェクター20aの噴出停止と同時にあるいはそ
れよりも若干早くエジェクター20bの噴出を開始する
こともできる。エジェクター20bからの酸洗液の噴出
により、沈降スラッジ41はエジェクター21aの有効
範囲内に移動する。
【0029】以上の操作を繰り返し、図5(c)および
(d)、図6(e)および(f)、図7(g)に示され
る如く沈降スラッジは、排出流路10の方向へ移動させ
られる。図7(g)に示されている沈降スラッジ41
は、図7(h)で示されるようにエジェクター23bか
らの酸洗液の噴出により、排出流路10aへ流し込ま
れ、酸洗槽外へと排出される。
【0030】以上の操作により、沈降スラッジは槽外へ
排出されるが、酸洗工程の操業は連続して行われている
ので、再度スラッジが槽内に沈降する。その場合は、適
切な時期に上記の操作を繰り返して沈降スラッジを槽外
へ排出する。
【0031】以上の方法で沈降したスラッジを高濃度に
含む酸洗液が流路10を経て沈降槽3へ導入され、前述
した本発明の方法が適用されて効率よくスラッジが酸洗
処理系外へ排出される。
【0032】
【発明の効果】本発明の処理方法によれば、金属材料、
特にステンレス鋼板を酸洗槽で酸洗処理することにより
発生したスラッジを効率よく酸洗液から分離することが
できる。
【0033】
【図面の簡単な説明】
【図1】沈降槽内の酸洗液の温度とスラッジの分離効率
を示すグラフである。
【図2】本発明の方法の一態様を模式的に示すフローチ
ャートである。
【図3】酸洗槽およびそこに設置されているエジェクタ
ーを模式的に示す図である。
【図4】エジェクターから噴出する液により沈降スラッ
ジが移動する様子を模式的に示した図である。
【図5】エジェクターから噴出する液により沈降スラッ
ジが移動する様子を模式的に示した図である。
【図6】エジェクターから噴出する液により沈降スラッ
ジが移動する様子を模式的に示した図である。
【図7】エジェクターから噴出する液により沈降スラッ
ジが移動する様子を模式的に示した図である。
【図8】エジェクターからの液の噴出方向を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 酸洗槽 2 循環槽 3 沈降槽 4 貯槽 5 ポンプ 6 ポンプ 7 バルブ 8 流路 9 流路 10 (排出)流路 10a (排出)流路 10b (排出)流路 11 流路 12 流路 13 流路 14 流路 15a バルブ 15b バルブ 16a バルブ 16b バルブ 17a バルブ 17b バルブ 18a バルブ 18b バルブ 19 断熱装置または冷却装置 20a エジェクター 20b エジェクター 21a エジェクター 21b エジェクター 22a エジェクター 22b エジェクター 23a エジェクター 23b エジェクター 30a 酸洗槽の側壁 30b 酸洗槽の側壁 31 冷却装置 32 加熱装置 33 ポンプ 35 分配管 40 エジェクターの有効範囲 41 沈降スラッジ A エジェクターの液の噴出方向を示す矢印
フロントページの続き (72)発明者 佐久田 満 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 千葉製鉄所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23G 1/08 C23G 1/36

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属材料を酸洗工程で酸洗処理すること
    によりスラッジが発生した酸洗液の冷却下に固液分離装
    置で酸洗液からスラッジを分離することを特徴とする酸
    洗液の処理方法。
  2. 【請求項2】 固液分離装置が沈降槽である請求項1に
    記載の処理方法。
  3. 【請求項3】 酸洗液を固液分離装置に導入する前にあ
    らかじめ冷却する請求項1または2に記載の処理方法。
  4. 【請求項4】 酸洗液を固液分離装置に導入してから冷
    却する請求項1または2に記載の処理方法。
  5. 【請求項5】 スラッジが分離された清浄な酸洗液を加
    熱してから酸洗工程へ循環する請求項1〜4のいずれか
    に記載の処理方法。
  6. 【請求項6】 金属材料がステンレス鋼板であり、酸洗
    液が硫酸ナトリウム酸洗液、硫酸酸洗液または硝弗酸酸
    洗液であり、そして酸洗液を40℃以下に冷却する請求
    項1〜5のいずれかに記載の処理方法。
  7. 【請求項7】 金属材料を酸洗処理する酸洗槽から抜き
    出された酸洗液を冷却する冷却装置と、該冷却装置によ
    り冷却された酸洗液からスラッジを分離する固液分離装
    置と、を有することを特徴とする酸洗液の処理装置。
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