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不銹鋼板帶在軋制或退火過程中表面會(huì)生成一層氧化皮，氧化皮由鉻鐵氧化物、鐵氧化物和其他合金元素氧化物等成分組成。這些氧化物通常含有Cr₂O₃和尖晶石FeO·Cr₂O₃（即FeCr₂O₄）結(jié)構(gòu)，在酸液中特別難溶解。另外，在金屬基體表層也會(huì)生成一層貧鉻層，導(dǎo)致帶鋼耐腐蝕性能下降，所以不銹鋼酸洗的目的是去除帶鋼表面的氧化層及貧鉻層，并對不銹鋼表面進(jìn)行鈍化處理，提高鋼板耐蝕性。

不銹鋼酸洗工藝一般是連續(xù)處理的，并且采取組合的方式進(jìn)行。目前，主流的不銹鋼酸洗工藝包含：拋丸破鱗（熱軋卷）+硫酸酸洗（熱軋卷）+中性鹽電解酸洗（冷軋卷）+研磨刷洗（熱軋卷）或普通刷洗（冷軋卷）+硝酸電解酸洗（冷軋卷，400系）+混酸酸洗?？梢钥闯?，不銹鋼酸洗處理流程較復(fù)雜，涉及酸洗介質(zhì)品種較多，所需的能源介質(zhì)量很大。如何有效降低各流程單元的能源介質(zhì)耗量是目前面臨的緊要問題。

中性鹽電解酸洗的作用是去除帶鋼表面的鉻氧化物（Cr₂O₃）、錳氧化物（MnO）、部分貧鉻層，并使帶鋼表面氧化皮發(fā)生爆裂，影響電解酸洗效率的因素頗多，其中電解酸洗過程中會(huì)產(chǎn)生一些金屬氧化物沉淀物及含金屬元素沉淀物，當(dāng)生產(chǎn)到一定程度時(shí)，沉淀物會(huì)積聚成酸泥。酸泥如果不及時(shí)去除的話，不但會(huì)附著在電極板的表面，增大電解工藝的電阻，造成電流分布不均勻，并加速電極板的腐蝕，同時(shí)會(huì)積累在槽體、罐體、管道低洼及死區(qū)處，造成電解液管道堵塞，影響生產(chǎn)。

混酸酸洗具有酸洗時(shí)間短、基體金屬浸蝕小和表面粗糙度低的特點(diǎn)，但酸洗過程中也會(huì)產(chǎn)生一些金屬氧化物及含金屬元素沉淀物，這些沉淀物會(huì)殘留在帶鋼表面阻擋新鮮酸液與帶鋼接觸，并且酸泥如果不及時(shí)去除的話，同樣會(huì)積累在槽體、罐體、閥門、管道低洼及死區(qū)處，造成設(shè)備及管道堵塞，影響生產(chǎn)，而且會(huì)附著在換熱器的表面，造成加熱不均勻甚至換熱器局部過熱，加速換熱器的損壞。近年來，國家對固體危險(xiǎn)廢棄物管理越來越嚴(yán)格，必須開發(fā)酸洗廢液回收和更環(huán)保的處理方法。

不銹鋼板帶酸洗生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的有毒、有害、腐蝕性強(qiáng)的液體和固體污染物。比如：含鉻（Cr⁶⁺）廢水，含鉻（Cr⁶⁺）污泥，有毒、腐蝕性液體（H⁺、NO^3-、F^-），有毒、腐蝕性污泥（H⁺、NO^3-、F^-）。將這些液體和固體污染物綠色化處理，并將有效的游離工藝介質(zhì)回收利用，不但關(guān)系到企業(yè)本身產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效益，也與周邊環(huán)境息息相關(guān)。

2.1 高效電解超聲酸洗系統(tǒng)

將超聲波振子布置在電極板中間，利用超聲波的空化沖擊力和高速微射流使帶鋼表面的氧化鐵皮爆裂、松動(dòng)，最終去除。超聲波具有安全（無高電流、氫爆風(fēng)險(xiǎn)）、綠色（無需化學(xué)介質(zhì)）、運(yùn)行能耗低（功率僅為電解工藝的30%-50%）特點(diǎn)，并且可以使正常生產(chǎn)產(chǎn)生的沉淀物80%以上不沉積，也可使電極板表面不再有沉積物，增大電解效率，槽體底部也設(shè)有超聲輸泥裝置，在上述措施下，大部分沉積物隨電解液溢流至電解液循環(huán)罐，少部分隨超聲輸泥作用定向流至排空口，排至電解液循環(huán)罐，電解系統(tǒng)的電解液循環(huán)罐及刷洗系統(tǒng)的清洗循環(huán)罐底部均設(shè)置凈化管路并通過泵將電解液運(yùn)送至凈化裝置，凈化完后的電解液通過自重回流至電解液循環(huán)罐。在高效去除不銹鋼板面氧化皮的同時(shí)，減少化學(xué)藥劑及能源介質(zhì)耗量，沉積物自動(dòng)收集并凈化處理，凈化后的有效電解質(zhì)循環(huán)利用。這樣就實(shí)現(xiàn)了高效率電解超聲酸洗并且工藝有效介質(zhì)不再損耗。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備、管道及管道附件的使用壽命大幅度提高。

將機(jī)組同批生產(chǎn)的退火304不銹鋼板切為5mm×5mm×2mm的規(guī)格，在電解液固定為1.145g/L、溫度為70℃的條件下，測試不銹鋼板在不同的電解液固含量（橫軸，100%）條件下，達(dá)到相同板帶反射率所需要的電解時(shí)間（豎軸，s），結(jié)果表明，隨固含量增加，電解時(shí)間變長，認(rèn)為固含量增加，電解液電阻變大，電極板有效面積變小，最終延長了電解時(shí)間。

2.2 電解系統(tǒng)工藝有效介質(zhì)零排放技術(shù)

電解液可利用機(jī)組余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽加熱，換熱產(chǎn)生的冷凝水首先加入到酸霧凈化系統(tǒng)洗滌酸霧，并按酸霧凈化系統(tǒng)→電解后刷洗系統(tǒng)→電解循環(huán)系統(tǒng)的順序逐級循環(huán)利用，保證排出的酸霧中各種污染物成分含量均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求如Cr⁶⁺濃度小于0.07mg/m3；

電解系統(tǒng)酸洗后產(chǎn)生的污泥可以通過凈化系統(tǒng)去除，濾液返回電解液循環(huán)罐繼續(xù)利用，從而可以實(shí)現(xiàn)有效介質(zhì)的零排放，大幅度節(jié)省電解質(zhì)耗量（圖1）。采用上述節(jié)能技術(shù)前后實(shí)現(xiàn)的能源介質(zhì)耗量與排廢量對比，如表1所示。

2.3 污泥綠色化處理技術(shù)

由于中性鹽電解酸洗過程中，帶鋼表面氧化皮中的鉻氧化物和金屬基體中的鉻會(huì)通過電化學(xué)作用溶解生成重鉻酸根離子，主要以Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-兩種形式存在，重鉻酸根離子是一種很強(qiáng)的氧化劑，毒性大，對設(shè)備、管道、及人體和環(huán)境危害較大。電解廢液利用上述措施集中收集到循環(huán)罐后，由泵輸送至中性鹽凈化回收系統(tǒng)，經(jīng)過pH值調(diào)節(jié)、還原、中和處理后，已經(jīng)被處理為中性、無毒的含污泥廢液。為解決沉淀時(shí)間較長的問題，改進(jìn)工藝增加絮凝罐，可短時(shí)間內(nèi)橋架、交聯(lián)并聚集沉淀物，可縮短50%的處理時(shí)間，并可使過濾裝置更高效產(chǎn)出中性污泥。

3.1 高效混酸酸洗系統(tǒng)

混酸酸洗槽為淺式噴射紊流酸洗槽，強(qiáng)紊流使酸液與帶鋼反應(yīng)產(chǎn)生的酸泥80%以上不沉積在槽底，且槽底為錐底結(jié)構(gòu)并設(shè)置槽底噴射管路，將槽底少量沉積的泥輸送至回流口。這可以使正常生產(chǎn)時(shí)大部分的酸泥隨酸液溢流至混酸循環(huán)罐，少部分酸泥從回流口流至混酸循環(huán)罐。這樣可以使帶鋼表面產(chǎn)生的污泥及時(shí)移走并提供新界面與新鮮酸液反應(yīng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了高效率混酸酸洗。污泥不再沉積，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備，管道及管道附件的使用壽命大幅度提高。

3.2 混酸酸洗系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

混酸可利用機(jī)組余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽加熱，換熱產(chǎn)生的冷凝水首先加入到最終漂洗系統(tǒng)洗滌帶鋼，并按最終漂洗系統(tǒng)→刷洗漂洗系統(tǒng)→混酸循環(huán)系統(tǒng)的順序逐級循環(huán)利用；酸霧凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水也可輸送至刷洗漂洗系統(tǒng)利用。含有一定酸泥的混酸酸洗液在循環(huán)罐沉淀后無需排放到污水坑，而輸送到凈化裝置分離酸泥，凈液回流至循環(huán)罐，避免了管道堵塞和設(shè)備損壞，從而可以實(shí)現(xiàn)有效介質(zhì)的循環(huán)利用，大幅度節(jié)省新酸耗量（圖2）。采用上述節(jié)能技術(shù)前后實(shí)現(xiàn)的能源介質(zhì)耗量與排廢量對比，見表2。

3.3 混酸污泥綠色化處理技術(shù)

由于混酸中的HF會(huì)與溶液中金屬離子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀物：

3HF+Fe³⁺=FeF₃↓+3H⁺

3HF+Cr³⁺=CrF₃↓+3H⁺

2HF+Ni²⁺=NiF₂↓+2H⁺

2HF+Mn²⁺=MnF₂↓+2H⁺

HNO₃與貧鉻層反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生NO氣體（有鼓泡作用），會(huì)使氧化皮剝離并脫落。混酸系統(tǒng)污泥大致可分為兩部分：難溶金屬氟化物FeF3·3H₂O，(Fe·Gr)F₃·H₂O，NiF₂和難溶金屬氧化物FeO，F(xiàn)e₃O₄，Cr₂O₃，F(xiàn)e₂O₃，(Fe·Cr)₃O₄尖晶石?；焖嵯到y(tǒng)產(chǎn)生上述的毒性及腐蝕性的含污泥廢液，對設(shè)備、管道、管道附件及周圍的環(huán)境影響都比較大。混酸廢液利用上述措施集中收集在循環(huán)罐后，由泵輸送至混酸廢液凈化系統(tǒng)，經(jīng)過過濾后，直接對濾餅進(jìn)行洗滌、還原、中和、絮凝操作，濾液及洗滌液均可回到循環(huán)罐繼續(xù)利用，可大幅度減少還原劑、中和劑、絮凝劑的用量，并最終形成中性塊狀污泥輸出。

（賈鴻雷 廖硯林 李春明） 來源：世界金屬導(dǎo)報(bào)