不銹鋼硫酸鈉電解及硫酸鈉再生工藝應用實踐

石巖(本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責任公司 118300)

一、前言

在不銹鋼冷軋廠中，不銹鋼硫酸鈉電解工藝主要作用是去除鋼帶表面的氧化皮。如果不采用該工藝，就會使鋼帶表面殘留氧化鐵皮和氫氧化物沉淀，從而對帶鋼產(chǎn)品的表面質量產(chǎn)生一定程度的影響。硫酸鈉再生工藝的應用能使不銹鋼鋼帶表面脫落的金屬氧化層產(chǎn)生的大量淤泥沉淀現(xiàn)象得到緩解，從而有利于進行電極板的更換等設備維護工作，防止由此而造成管道、閥門、換熱器堵塞等不良現(xiàn)象的發(fā)生。

二、不銹鋼氧化皮電解原理

不銹鋼中氧化皮的成分相當負雜，除了氧化亞鐵、三氧化二鐵之外，還有在酸中不溶解的三氧化二鉻，氧化鎳。在電解法去除不銹鋼表面氧化皮時，將帶鋼作為陽極，在帶鋼的上下表面用普通鋼作為陰極進行除鱗，中性硫酸鈉溶液作為電解液。在電解過程中，各種金屬氧化物在陰極奪得電子，從而使各種氧化物，如Fe2O3、Cr2O3、NiO等分別轉化為相應的Fe3+、Cr3+和Ni2+。之后，這些金屬離子通過水解作用生產(chǎn)相應的氫氧化物沉淀，從而進行排除。所以，在整個酸洗過程中，主要是由電子和水的作用完成的除鱗工作，電解液Na2SO4并沒有消耗減少。但是由于部分硫酸鈉會隨著煙氣進行蒸發(fā)，或者隨著帶鋼生產(chǎn)被帶出槽外，也會使硫酸鈉的含量逐漸減少，電解液的濃度逐漸降低。在整個過程中發(fā)生的電極反應主要有：

由于鐵皮氧化層中含有的金屬氧化物主要有Fe2O3、Cr2O3、NiO，因此在整個電解過程中發(fā)生的化學反應有：

之后，在中性鹽溶液中，金屬離子分別通過水解反應轉化為對應的金屬氫氧化物沉淀，鱗皮層得以除去：

三、硫酸鈉再生應用實踐及工藝流程

鋼鐵行業(yè)中會產(chǎn)生大量的含鉻廢水，對環(huán)境和人類健康能夠產(chǎn)生很大的危害。六價鉻是最主要的毒性物質，能夠通過水、空氣和事物等進入人的體內(nèi)，從而使人體血液中的某些蛋白質沉淀，引起貧血、腎炎、神經(jīng)炎等疾病，嚴重的六價鉻中毒還能夠致人死亡，并且研究發(fā)現(xiàn)，六價鉻化合物不能夠自然降解，而且會在生物和人體內(nèi)長期積聚富集，是一種重污染環(huán)境物質。硫酸鈉再生工藝的應用，能夠有效的解決這一問題，能夠大幅度降低外排污染物，節(jié)約水資源，提高鋼板的酸洗質量。

來自電解硫酸鈉循環(huán)罐下部的廢液通過氣動泵直接打入電解硫酸鈉凈化裝置還原罐內(nèi)，在鉻收集罐中投加硫酸和亞硫酸氫鈉將Cr6+還原為Cr3+，之后通過氧化還原電位和pH計實現(xiàn)自動控制。還原罐內(nèi)的電解溶解直接流入到pH調(diào)節(jié)罐內(nèi)，并且加入適量的氫氧化鈉將電解液中溶解的金屬離子，之后與硫酸進行進一步反應，再生成電解液。經(jīng)過中和之后，液體將會流入到沉淀罐當中，當中的沉淀物將存在于罐錐形部位中，而溢流液體將會流入到最后的控制罐當中，并且由泵輸送到酸洗線上的電解硫酸鈉循環(huán)泵，從而沉淀出殘余的固體，再經(jīng)泵輸送到壓濾機內(nèi)，生成泥餅，送至煉鐵原料系統(tǒng)。而壓濾機中產(chǎn)生的濾清液將會流至最終控制罐內(nèi)再返回循環(huán)罐循環(huán)使用。

四、不銹鋼硫酸鈉再生工藝影響因素分析

1.PH值

在整個電解再生過程中，需要調(diào)節(jié)適當pH值的裝備有還原罐、PH調(diào)節(jié)罐和最終控制罐。在還原罐中，六價鉻與亞硫酸氫鈉能夠發(fā)生氧化還原反應的最適宜pH值在3左右，通過調(diào)節(jié)pH值，能夠使溶液堿化，最終將三價鉻和三價鐵沉淀出來。在最終控制罐當中調(diào)節(jié)pH值主要是為了滿足生產(chǎn)線上電解硫酸鈉的PH要求。在生產(chǎn)過程中，進行pH調(diào)節(jié)有時會發(fā)生一定的問題，如pH檢測波動太大或者檢測值恒定不動等等，導致這個現(xiàn)象的主要原因可能有pH探頭沾污淤泥致檢測失靈，因此在生產(chǎn)過程中要注意定期清洗探頭，保證pH檢測的準確性。

2.亞硫酸氫鈉的加入量

整個再生工藝中，主要是亞硫酸氫鈉和六價鉻發(fā)生的氧化還原反應過程，從而使六價鉻轉化為能夠沉淀的三價鉻，因此亞硫酸氫鈉的加入量也是非常重要的工藝影響因素，直接影響到六價鉻的轉化。在工藝流程中，主要利用測量溶液電位值大小對亞硫酸氫鈉與六價鉻的反應能力進行監(jiān)測，因此電位值的準確性對亞硫酸氫鈉的加入量有非常直接的影響。在工藝過程中容易發(fā)生電位值波動太大甚至失靈損壞的現(xiàn)象，導致這種問題出現(xiàn)的原因可能是電位計探頭被沉淀物覆蓋，因此需要定期對電位計探頭進行清理及更換。

五、對硫酸鈉進行在線回收的優(yōu)勢

對硫酸鈉進行在線回收，首先能夠降低電解酸洗槽中六價鉻的含量，從而顯著的解決了酸洗鋼板表面質量缺陷問題，在很大程度上提升了鋼板表面質量。其次，對硫酸鈉進行在線回收，使用的原料不會為酸洗系統(tǒng)添加雜志離子，同時控制溶液配制濃度能夠保證酸洗系統(tǒng)中硫酸鈉濃度的恒定。再次，在線回收還在很大程度上降低了硫酸鈉的消耗，從而減低了廢水處理成本和含鉻污泥的產(chǎn)生量，有效的節(jié)約了水資源。最后，硫酸鈉回收再利用是循環(huán)經(jīng)濟的體現(xiàn)，同時有效的降低了設備的故障率，對各機組設備維護工作提供了很多的便利條件。

結束語

總之，不銹鋼硫酸鈉電解及硫酸鈉再生工藝具有很多優(yōu)勢，是一項值得進一步研究改良和推廣的不銹鋼除鱗工藝。使用該工藝，不僅能夠減少污泥產(chǎn)生量，改善水體質量，降低對環(huán)境的污染，同時還能夠創(chuàng)造客觀的經(jīng)濟價值和社會效益。

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