一種降鉛裝置及工藝方法與流程

2023-05-21 03:04:11

本發明屬於冶金行業技術領域，尤其涉及一種降鉛裝置及工藝方法。

背景技術：

鍍錫板是食品包裝行業主要包裝材料，隨著我國現代化建設進程的發展，人們生活水平日日益提高，鍍錫板的應用範圍和用量日益增長。與此同時，人們對鍍錫板的質量要求也日益增加，特別是鍍錫板的表面質量。如歐盟標準「EN10333-2005包裝用鋼-預期用於接觸人類和動物飲食的食品或飲料的扁鋼製品-鍍錫板」中規定用於鍍錫產品的錫錠中總錫大於99.85％，鉛含量小於0.01％，鉻含量小於0.01％，砷含量小於0.03％。

而鍍錫板生產的原料是錫錠和錫粒，錫溶解後形成鍍錫溶液，在錫溶解的過程中錫原料中雜質鉛一併進入到鍍液，由於鉛和錫是同族元素，在錫層形成的過程中鍍液中的鉛液一併沉積到鍍錫層中，從而形成鍍錫層中的鉛超標。

現有技術中，主要有三種方法：第一是降低鍍液中的鉛含量可採用超純的錫原料，但這會大幅增加生產成本。第二是採用化學沉澱法降低鍍液中的鉛含量；化學沉澱法是含鉛廢水常用的處理方法，其原理是在含鉛廢水中加入沉澱劑進行反應，使溶解態的鉛離子轉變為不溶於水的沉澱物而去除。但由於鍍錫液中鉛含量很低，採用常規的化學沉澱法，要達到鍍液中鉛沉澱，對大幅度損耗鍍液量，鍍液利用率下降間接增加了生產成本。第三是採用酸化和沉澱吸附方法來降低鍍液中的鉛含量，但該方法首先需要對鍍液進行酸化處理，由於電鍍液對鍍層的性能影響重大，進行酸化處理後會對降低鍍液的性能。

基於此，目前亟需一種新型的降低鍍液中鉛含量的方法。

技術實現要素：

針對現有技術存在的問題，本發明實施例提供了一種降鉛裝置及工藝方法，用於解決現有技術中降低鍍錫液中的鉛含量時，導致鍍液利用率下降，生產成本增加的技術問題。

本發明的提供一種降鉛裝置，所述裝置包括：

反應罐，所述反應罐用於將鍍液量與降鉛劑進行反應0.5～1h；

沉降罐，所述沉降罐用於對反應後的所述鍍液進行沉澱，獲取鍍液及固體物；

壓濾機，所述壓濾機用於對所述固體物以預設的周期進行壓濾，獲取濾液；其中，每小時進入反應罐中的鍍液量為鍍液總量的所述降鉛劑的量為所述鍍液量的0.1～1倍。

上述方案中，所述裝置還包括：抽風機，所述抽風機與所述反應罐相連，用於抽出反應中生成的二氧化碳CO2。

上述方案中，所述降鉛劑具體為碳酸鋇Ba2CO3。

上述方案中，所述反應罐包括：

預混室，所述預混室用於將所述鍍液與所述降鉛劑預混合；

主反應室，所述主反應室用於將預混合後的所述鍍液與所述降鉛劑進行反應；

攪拌槳，所述攪拌槳用於在反應過程中對所述鍍液與所述降鉛劑進行攪拌。

上述方案中，所述攪拌槳的寬度為所述反應罐直徑的所述攪拌槳的轉速為30～100rpm。

上述方案中，所述沉降罐的底部為錐形體，所述錐形體的錐角為60～90°。

上述方案中，所述沉降罐包括：下降管，所述下降管設置在所述沉降罐內部，所述下降管插入沉降罐中溶液中的深度h為沉降罐高度H的

上述方案中，所述壓濾機的過濾精度為1μm。

本發明還提供一種降鉛工藝方法，所述方法包括：

將鍍液總量的的鍍液量泵入反應罐中；

每小時在所述反應罐中加入重量為鍍液量0.1～1倍的降鉛劑後，反應0.5～1h；

反應後將鍍液泵入沉降罐進行沉澱，沉澱後的鍍液溢流至鍍液槽中，沉降後的沉澱物以預設的周期泵入壓濾機中進行壓濾；

將壓濾後得到的鍍液泵入所述鍍液槽中。

上述方案中，在反應罐進行反應時，所述方法還包括：將反應得到的二氧化碳CO2抽出。

本發明提供了一種降鉛裝置及工藝方法，所述裝置包括：反應罐，所述反應罐用於將鍍液量與降鉛劑進行反應0.5～1h；沉降罐，所述沉降罐用於對反應後的所述鍍液進行沉澱，獲取鍍液及固體物；壓濾機，所述壓濾機用於對所述固體物以預設的周期進行壓濾，獲取濾液；其中，每小時進入反應罐中的鍍液量為鍍液總量的所述降鉛劑的量為所述鍍液量的0.1～1倍；如此，以碳酸鋇Ba2CO3作為降鉛劑，Ba2+離子與鍍液中的溶液中SO42-反應生成BaSO4，鍍錫溶液中的鉛離子被BaSO4沉澱所吸附，並且，鉛在BaSO4沉澱物上的吸附需要一定的陳化時間，當隨著陳化過程的進行，鉛離子Pb2+的過吸附逐漸減弱，最後趨於平穩；這樣即不會降低鍍液量，又不會大幅度增加生產成本，並且能快速安全去除鍍錫溶液中鉛離子，實現了低鉛含量鍍錫板的穩定生產。

附圖說明

圖1為本發明實施例一提供的降鉛裝置的整體結構示意圖；

圖2為本發明實施例一提供的反應罐的整體結構示意圖；

圖3為本發明實施例一提供的沉降罐的整體結構示意圖；

圖4為本發明實施例二提供的降鉛工藝方法流程示意圖。

具體實施方式

為了在降低鍍錫液中的鉛含量時，避免鍍液利用率下降，生產成本增加，本發明提供了一種降鉛裝置及工藝方法，所述裝置包括：反應罐，所述反應罐用於將鍍液量與降鉛劑進行反應0.5～1h；沉降罐，所述沉降罐用於對反應後的所述鍍液進行沉澱，獲取鍍液及固體物；壓濾機，所述壓濾機用於對所述固體物以預設的周期進行壓濾，獲取濾液；其中，每小時進入反應罐中的鍍液量為鍍液總量的所述降鉛劑的量為所述鍍液量的0.1～1倍。

下面通過附圖及具體實施例對本發明的技術方案做進一步的詳細說明。

實施例一

本實施例提供一種降鉛裝置，如圖1所示，所述裝置包括：反應罐1、沉降罐2、壓濾機3及抽風機4；其中，

所述反應罐1用於將鍍液量與降鉛劑進行反應0.5～1h；所述沉降罐2用於對反應後的所述鍍液進行沉澱，獲取鍍液及固體物；所述壓濾機3用於對所述固體物以預設的周期進行壓濾，獲取濾液；這裡，所述抽風機4與所述反應罐1相連，用於抽出反應中生成的二氧化碳CO2。

具體地，利用耐蝕性離心泵以每小時為單位將鍍液總量的鍍液量從鍍液槽4中泵入反應罐1中，通過反應罐入口將降鉛劑注入到反應罐1中，所述降鉛劑與所述鍍液在反應罐1中進行反應，在反應過程中，為了防止生成的二氧化碳CO2聚集，利用抽風機5抽出反應中生成的二氧化碳CO2。其中，所述降鉛劑具體可以為碳酸鋇Ba2CO3，所述Ba2CO3的量為所述鍍液量的0.1～1倍，所述Ba2CO3的純度為分析純，所述Ba2CO3的粒度不大於10μm，優選地，為2μm、5μm或9μm。

這裡，所述反應罐1的罐體為圓筒形，反應罐1的體積由鍍液量和鍍液在反應罐中的停留時間決定，為了保證反應效果，參見圖2，所述反應罐1包括：預混室21、主反應室22及攪拌槳23；其中，所述反應罐1的高度為2000mm，直徑為1600mm；所述預混室1的的直徑為450mm，高度為350mm。所述預混室21用於將所述鍍液與所述降鉛劑進行預混合，使得混合充分；當所述鍍液與所述降鉛劑混合充分後流入主反應室22，所述主反應室22用於將預混合後的所述鍍液與所述降鉛劑進行反應，生成硫酸鋇BaSO4，為了確保BaSO4的吸附效果，還利用所述攪拌槳23在反應過程中對所述鍍液與所述降鉛劑進行攪拌。其中，所述攪拌槳23為平槳，攪拌槳23的寬度d為所述反應罐直徑的所述攪拌槳23的轉速為30～100rpm，所述攪拌槳23利用電機驅動旋轉。

反應罐1在攪拌槳23的攪拌下經過0.5～1.0小時後，優選地為0.6、0.8或0.9h；通過鍍液泵將反應後的鍍液泵入沉降罐2中，鍍液中的硫酸鋇BaSO4在沉降罐2中沉澱，沉降後的鍍液清液通過溢流回至鍍液槽4中，沉澱物在沉降罐1的底部通過泥漿泵以預設的周期定時打入到壓濾機3中。

其中，參見圖3，所述沉降罐2為錐體結構，底部為錐形體，所述錐形體的錐角為60～90°，優選地，為65°，75°，85°或89°。所述沉降罐2的直徑D為鍍液的流量F(L/h)的所述沉降罐2的高度為沉降罐2的直徑D的1～1.5倍。所述鍍液流量即為每小時從鍍液槽泵入反應罐中的鍍液量。

這裡，所述沉降罐2包括：下降管31，所述下降管31設置在所述沉降罐2中心內部，所述下降管31插入沉降罐2中溶液中的深度h為沉降罐的高度H的所述下降管31的直徑d1可以為鍍液的流量F(L/h)的

這裡，所述下降管31用於使得鍍液能充分均勻，鍍液從所述下降管的中間進入，沉降後的鍍液從沉降罐2的頂部流出，沉澱物在所述下降管31的下端沉澱。所述下降管31的一端(下端)為喇叭狀，喇叭口的直徑d2為下降管31的直徑d1的2～4倍，優選地，為2.5，3或3.5倍。

進一步地，當鍍液在沉降罐中沉降後，罐底的沉澱物利用泥漿泵抽出，沉澱物在沉降罐1的底部通過泥漿泵以預設的周期定時打入到壓濾機3中，壓濾機3採用尼龍過濾布對沉澱物進行過濾，所述尼龍過濾布的過濾精度為1μm。過濾得到的清液再引回至鍍液槽4中，過濾後得到的泥餅作為固體廢棄物排放。

本實施例提供的降鉛裝置，以碳酸鋇Ba2CO3作為降鉛劑，Ba2+離子與鍍液中的溶液中SO42-反應生成BaSO4，鍍錫溶液中的鉛離子被BaSO4沉澱所吸附，並且，鉛在BaSO4沉澱物上的吸附需要一定的陳化時間，當隨著陳化過程的進行，鉛離子Pb2+的過吸附逐漸減弱，最後趨於平穩；這樣即不會降低鍍液量，又不會大幅度增加生產成本，並且能快速安全去除鍍錫溶液中鉛離子，實現了低鉛含量鍍錫板的穩定生產，所述裝置單位小時的處理量為鍍液總量的單位小時的處理量為鍍液總量這樣可以確保快速循環鍍液，提高工作效率。

實施例二

相應於實施例一，本實施例還提供一種降鉛工藝方法，如圖4所示，所述方法主要包括以下步驟：

步驟410，每小時將鍍液總量的的鍍液量泵入反應罐中。

本步驟中，可以利用耐蝕性離心泵以每小時為單位將鍍液總量的鍍液量從鍍液槽中泵入反應罐中。

步驟411，在所述反應罐中加入重量為鍍液量0.1～1倍的降鉛劑後，反應0.5～1h。

本步驟中，通過反應罐入口將降鉛劑注入到反應罐中，所述降鉛劑與所述鍍液在反應罐中進行反應，在反應過程中，為了防止生成的二氧化碳CO2聚集，利用抽風機抽出反應中生成的二氧化碳CO2。其中，所述降鉛劑具體可以為碳酸鋇Ba2CO3，所述Ba2CO3的量為所述鍍液量的0.1～1倍，所述Ba2CO3的純度為分析純，所述Ba2CO3的粒度不大於10μm，優選地，為2μm、5μm或9μm。

這裡，所述反應罐的罐體為圓筒形，反應罐的體積由鍍液量和鍍液在反應罐中的停留時間決定，為了保證反應效果，參見圖2，所述反應罐包括：預混室、主反應室及攪拌槳；其中，所述反應罐的高度為2000mm，直徑為1600mm；所述預混室的直徑為450mm，高度為350mm。所述預混室用於將所述鍍液與所述降鉛劑進行預混合，使得混合充分；當所述鍍液與所述降鉛劑混合充分後流入主反應室，所述主反應室用於將預混合後的所述鍍液與所述降鉛劑進行反應，生成硫酸鋇BaSO4，為了確保BaSO4的吸附效果，還利用所述攪拌槳在反應過程中對所述鍍液與所述降鉛劑進行攪拌。其中，所述攪拌槳為平槳，攪拌槳的寬度d為所述反應罐直徑的所述攪拌槳的轉速為30～100rpm，所述攪拌槳利用電機驅動旋轉。

步驟412，反應後將鍍液泵入沉降罐進行沉澱，沉澱後的鍍液溢流至鍍液槽中，沉降後的沉澱物以預設的周期泵入壓濾機中進行壓濾。

本步驟中，反應罐在攪拌槳的攪拌下經過0.5～1.0小時後，優選地為0.6、0.8或0.9h；通過鍍液泵將反應後的鍍液泵入沉降罐中，鍍液中的硫酸鋇BaSO4在沉降罐中沉澱，沉降後的鍍液清液通過溢流回至鍍液槽中，沉澱物在沉降罐的底部通過泥漿泵以預設的周期定時打入到壓濾機中。

其中，參見圖3，所述沉降罐為錐體結構，底部為錐形體，所述錐形體的錐角為60～90°，優選地，為65°，75°，85°或89°。所述沉降罐的直徑D為鍍液的流量F(L/h)的所述沉降罐的高度H為沉降罐的直徑D的1～1.5倍。

這裡，所述沉降罐包括：下降管，所述下降管設置在所述沉降罐中心內部，所述下降管插入沉降罐中溶液中的深度h為沉降罐的高度H的

所述下降管的直徑d1可以為鍍液的流量F(L/h)的

這裡，所述下降管用於使得鍍液能充分均勻，鍍液從所述下降管的中間進入，沉降後的鍍液從沉降罐2的頂部流出，沉澱物在所述下降管的下端沉澱。所述下降管的一端(下端)為喇叭狀，喇叭口的直徑d2為下降管的直徑d1的2～4倍，優選地，為2.5，3或3.5倍。

進一步地，當鍍液在沉降罐中沉降後，罐底的沉澱物利用泥漿泵抽出，沉澱物在沉降罐1的底部通過泥漿泵以預設的周期定時打入到壓濾機中，壓濾機採用尼龍過濾布對沉澱物進行過濾，所述尼龍過濾布的過濾精度為1μm。過濾得到的清液再引回至鍍液槽中，過濾後得到的泥餅作為固體廢棄物排放。

本實施例提供的降鉛工藝方法，以碳酸鋇Ba2CO3作為降鉛劑，Ba2+離子與鍍液中的溶液中SO42-反應生成BaSO4，鍍錫溶液中的鉛離子被BaSO4沉澱所吸附，並且，鉛在BaSO4沉澱物上的吸附需要一定的陳化時間，當隨著陳化過程的進行，鉛離子Pb2+的過吸附逐漸減弱，最後趨於平穩；這樣即不會降低鍍液量，又不會大幅度增加生產成本，並且能快速安全去除鍍錫溶液中鉛離子，實現了低鉛含量鍍錫板的穩定生產，所述裝置單位小時的處理量為鍍液總量的單位小時的處理量為鍍液總量這樣可以確保快速循環鍍液，提高工作效率。

實施例三

本實施例採用實施例一的裝置及實施例二的方法對某鍍錫機組的鍍錫液進行降鉛，機組循環鍍液量約為80m3，具體過程為：

首先利用耐蝕性離心泵以4m3/h的流量從鍍液槽中泵入反應罐中，採用微型螺旋輸送器通過反應罐入口向所述反應罐中以2000g/h的單位連續加入降鉛劑。

所述降鉛劑與所述鍍液在反應罐中進行反應1h，在反應過程中，為了防止生成的二氧化碳CO2聚集，利用抽風機抽出反應中生成的二氧化碳CO2。其中，所述降鉛劑具體可以為碳酸鋇Ba2CO3，所述Ba2CO3的純度為分析純，所述Ba2CO3的粒度不大於10μm，優選地，為8μm。

這裡，所述反應罐的罐體為圓筒形，反應罐的體積由鍍液量和鍍液在反應罐中的停留時間決定，為了保證反應效果，參見圖2，所述反應罐包括：預混室、主反應室及攪拌槳；其中，本實施例中反應罐的有效容積為4m3；由於鍍錫液的粘度較低，故取反應罐的高度與直徑比為1.2，可以根據公式(1)計算得出反應罐的直徑：

按照容器的標準直徑，所述反應罐的直徑可以為1600mm；所以高度可以為2000mm。

這裡，所述預混室的直徑可以為450mm，高度為350mm；所述預混室用於將所述鍍液與所述降鉛劑進行預混合，使得混合充分；當所述鍍液與所述降鉛劑混合充分後流入主反應室，所述主反應室用於將預混合後的所述鍍液與所述降鉛劑進行反應，生成硫酸鋇BaSO4，為了確保BaSO4的吸附效果，還利用所述攪拌槳在反應過程中對所述鍍液與所述降鉛劑進行攪拌。其中，所述攪拌槳為平槳，攪拌槳的寬度d為所述600mm，所述攪拌槳的轉速為60rpm，所述攪拌槳利用電機驅動旋轉。

反應罐在攪拌槳的攪拌下經過0.5～1.0小時後，優選地為1h；通過鍍液泵將反應後的鍍液泵入沉降罐中，鍍液中的硫酸鋇BaSO4在沉降罐中沉澱，沉降後的鍍液清液通過溢流回至鍍液槽中，沉澱物在沉降罐的底部通過泥漿泵以預設的周期定時打入到壓濾機中。

其中，參見圖3，所述沉降罐為錐體結構，底部為錐形體，所述錐形體的錐角為60～90°，優選地，90°。所述沉降罐的直徑D可為鍍液的流量F(L/h)的為此沉降罐的直徑D-＝3000mm。沉降罐體直筒罐的高度H為筒體直徑1.5倍，為3500mm。

這裡，所述沉降罐包括：下降管，所述下降管設置在所述沉降罐中心內部，所述下降管插入沉降罐中溶液中的深度h為沉降罐的高度H的約為1100mm，所述下降管31的直徑d1可為50mm。

這裡，所述下降管的一端為喇叭狀，喇叭口的直徑d2為下降管的直徑d1的2～4倍，優選地，為3倍，為150mm。

進一步地，當鍍液在沉降罐中沉降後，罐底的沉澱物利用泥漿泵抽出，沉澱物在沉降罐的底部通過泥漿泵以預設的周期定時打入到壓濾機中，壓濾機採用尼龍過濾布對沉澱物進行過濾，所述尼龍過濾布的過濾精度為1μm。過濾得到的清液再引回至鍍液槽中，過濾後得到的泥餅作為固體廢棄物排放。

本實施例中，該鍍錫機組中80m3鍍液經24小時連續循環降鉛，鍍液中的鉛含量從20ppm下降到3ppm。採用該鍍液生產的鍍錫板，其鍍錫層中鉛的含量小於50ppm，滿足低鉛含量鍍錫板的生產要求。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。