一種鋼鐵鍍鋅助鍍液電離除鐵淨化環保處理系統及方法與流程

2023-05-01 08:33:36

本發明涉及環保節能再生技術領域，具體涉及一種鋼鐵鍍鋅助鍍液電離除鐵淨化環保處理系統和一種鋼鐵鍍鋅助鍍液電離除鐵淨化環保處理方法。

背景技術：

鋼鐵鍍鋅防腐生產及加工，浸漬助鍍液是工件完成熱浸鍍鋅之前的所有鍍前處理工序中最重要的處理工序；很多採用「氯化鋅+氯化銨」複合鹽水溶液的助鍍液，因該處理方法效率高、簡單、徹底；保證工件表面在熱浸鍍鋅中形成完整的zn-fe合金層，極大延長鋼鐵產品壽命及安全性能；但是工件在助鍍液中浸漬時會帶入表面黏附的殘留鐵鹽、鹽酸及與助鍍液循環反應生成鐵鹽，而當助鍍液中鐵離子含量超過5g/l時，會與鋅液反應生成鋅渣，大幅增加鋅耗成本，同時鍍鋅工件表面鍍層疏鬆，無法保證鍍鋅質量。所產生的大量助鍍廢液形成嚴重的環保問題，不易無害化處理，而且傳統處理費用極高。在氧化劑處理廢助鍍液貯藏、轉運過程中形成嚴重的安全問題。

現有的助鍍液中鐵鹽處理方法有（《鋼鐵熱鍍鋅工藝生產技術實踐應用》技術問答1000例，作者：馬樹森徐言東袁華朋溫洪新等，出版社：西南交通大學2016.5）：

倒槽除鐵法：在助鍍液中加入氨水、過氧化氫（h2o2），生成氫氧化鐵(（te(oh)3）沉澱除鐵；實踐證明經過這樣處理可以除鐵，但同時處理過程中鋅離子也能被沉澱下來，必須要補充鋅離子，增加鍍鋅生產消耗；處理過程中還消耗氨水及雙氧水，產生循環氫氧化鐵汙泥。

在線除鐵法：將助鍍液連續不斷的抽入除鐵設備中，利用強氧化劑，如高錳酸鉀（kmno3）、氯酸鉀（kclo3）、次氯酸鈉（naclo）、雙氧水或空氣等，將二價鐵氧化成三價鐵沉澱分離；都需消耗化工產品，同時循環生成汙泥。

上述兩者回收利用系統均是採用添加危化品進行化學反應，將助鍍液中的鐵離子反映生成氫氧化鐵沉澱下來進行除鐵，淨化成本高，提取效率低，有二次汙染危險，也沒有採取利用鍍鋅鋅灰及鍍鋅生產煙道廢熱熱源。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種在利用常規、常見低位餘熱熱能下，利用電化學原理，不同物質電極電位差氧化，是綠色環保、節能利用的工藝系統，以降低鋼鐵鍍鋅防腐生產及加工用助鍍液（氯化銨+氯化鋅複合鹽水溶液）的生產製造成本和消耗，強化資源再生，消除環保隱患。

一種鋼鐵鍍鋅助鍍液電離除鐵淨化環保處理系統，包括換熱器、電離分解器、一級反應器、二級反應器、一級過濾器和二級過濾器，所述換熱器的進水口通過水泵連接有流體熱源，換熱器與電離分解器連接，電離分解器與一級反應器連接，一級反應器通過噴射泵與二級反應器連接，一級反應器的排液口與一級過濾器連接，二級反應器的排液口與二級過濾器連接，所述流體熱源具體為利用鍍鋅設備排出的煙道廢氣加熱後的熱水，所述一級反應器及二級反應器還加入氨水。

優選的，所述鋼鐵鍍鋅助鍍液電離除鐵淨化環保處理系統管道與設備設置有多個壓力、溫度、液位傳感器，並設有集中控制櫃配置微處理器、輸入輸出設備、顯示器等對處理系統進行自動控制調節。

優選的，所述熱水儲存在熱水箱內，所述熱水箱利用鍍鋅煙道餘熱加熱裝置。

優選的，所述電離分解器是提供一定安全電壓直流電源，把助鍍液中2價鐵離子氧化成3價鐵離子，產生氫氧化鐵固體沉澱，同時產生氫氣及微量氯氣。

優選的，所述噴射泵吸收氯氣，同時加入汙染助鍍液，氧化反應生成氯化鐵。

優選的，所述一、二級反應器加入的是氨水，中和反應生成氯化銨及氫氧化鐵。

一種鋼鐵鍍鋅助鍍液電離除鐵淨化環保處理方法，包括如下步驟：

（1）利用生產系統中鍍鋅設備的一些煙道廢氣給熱水箱內的水加熱，熱水經過換熱器給鋼鐵鍍鋅使用後含鐵廢助鍍液加熱；

廢助鍍液主要成分：鹽酸（hcl）氯化亞鐵（fecl2）氯化鋅（zncl2）氯化銨（nh4cl）水（h2o）

氨水主要成分：nh4（oh）

（2）加熱後的助鍍液通入到電離分解器中，在安全電壓直流電源下進行電離分解，把助鍍液中2價鐵離子氧化成3價鐵離子，產生氫氧化鐵固體沉澱，同時產生氫氣及微量氯氣；

氧化反應式：6fecl2+6h2o=4fecl3+2fe（oh）3↓+3h2↑

2fecl2+6h2o=2fe（oh）3↓+2cl2↑+3h2↑

（3）電離分解器內經氧化後的助鍍液（液固混合物）排入到一級反應器中加入氨水進行中和反應，經一級過濾器沉澱過濾排出純淨的助鍍液清液，為鍍鋅生產系統的助鍍液使用，沉澱排出的氫氧化鐵出售處理。

中和反應式：fecl3+nh3+h2o=nh4cl+fe（oh）3↓

（4）電離分解器內經氧化還原後形成的氫氣、氯氣，經一級反應器分離，噴射泵內吸收氧化汙染助鍍液排入二級反應器，加入氨水中和反應，經過二級過濾器沉澱過濾排出純淨的助鍍液清液，為鍍鋅生產系統的助鍍液使用，沉澱排出的氫氧化鐵出售處理；

反應式：2fecl2+cl2=2fecl3（噴射泵內吸收氧化汙染助鍍液）

fecl3+nh3+h2o=nh4cl+fe（oh）3↓（二級反應器加入氨水中和反應）。

本發明的優點在於：本發明基於電化學方法，優化了現有的助鍍液淨化循環使用工藝流程，熱能利用、分離、吸收以及淨化助鍍液設備緊湊，工藝精巧、安全，採用安全電壓直流電源電離氧化分解沉澱、氨水中和沉澱把鐵離子與助鍍液分離開來，生成助鍍液清液鍍鋅生產回用，沉澱所得氫氧化鐵出售，上述純淨助鍍液電離氧化、中和反應沉澱均可循環利用，整個工藝實現了環保淨化、節能減排以及資源再生。

附圖說明

圖1為本發明所述的一種鋼鐵鍍鋅助鍍液電離除鐵淨化環保處理系統的流程圖。

圖2為本發明中電離分解器的結構示意圖。

其中，1-換熱器，2-電離分解器，3-一級反應器，4-噴射泵，5-二級反應器，6-二級過濾泵，7-二級過濾器，8-一級過濾泵，9-一級過濾器，10-水泵，11-加熱器，12-電極，13-氧化反應器，14-顯示器。

具體實施方式

為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。

如圖1至圖2所示，一種鋼鐵鍍鋅助鍍液電離除鐵淨化環保處理系統，包括換熱器1、電離分解器2、一級反應器3、噴射泵4和二級反應器5，所述換熱器1的進水口通過水泵10連接有流體熱源，換熱器1與電離分解器2連接，電離分解器2的氣體通過一級反應器3分離、經噴射泵4與二級反應器5連接，電離分解器2的液固混合物與一級反應器3連接，所述流體熱源具體為利用鍍鋅設備排出的煙道廢氣加熱後的熱水，所述氧化反應提供的是安全電壓直流電源、中和反應物質加入的是氨水。

在本實施例中，所述一級淨化由氧化分解液固混合物助鍍液電離分解器2、中和反應一級反應器3、一級過濾泵8、一級過濾器9組成。

在本實施例中，所述二級淨化由氧化分解氫氣、氯氣電離分解器2、吸收氧化形成氯化鐵噴射泵4、中和反應二級反應器5、二級過濾泵6、二級過濾器7組成。

在本實施例中，所述熱水儲存在水加熱器11內。

在本實施例中，所述電離分解器由電極12、氧化反應器13、顯示器14組成。

此外，所述鋼鐵鍍鋅助鍍液電離除鐵淨化環保處理系統內設置有多個電極12、溫度傳感器15、液位傳感器16，電磁閥17、電導率傳感器18、壓力傳感器19等，通過微處理器與顯示器14連接，用於鋼鐵鍍鋅助鍍液電離除鐵淨化環保處理系統進行控制、監測、運行，確保鋼鐵鍍鋅助鍍液電離除鐵淨化環保處理系統高度自動化運行。

本發明還公開了一種鋼鐵鍍鋅助鍍液電離除鐵淨化環保處理方法，包括如下步驟：

（1）利用生產系統中鍍鋅設備的一些煙道廢氣給水加熱器11內的水加熱，具體可通過相應的換熱器進行加熱，加熱後的熱媒，即熱水經過換熱器1給鋼鐵鍍鋅防腐生產及加工所用助鍍液除鐵加熱；

（2）加熱後的助鍍液通入到電離分解器2中進行電離氧化分解，電離分解器2內液固混合物的助鍍液排入到一級反應3中進行中和反應，經一級過濾泵8輸出，一級過濾器9過濾製得純淨的助鍍液（氯化鋅、氯化銨溶液）以備鍍鋅生產使用；氣態的氫氣、氯氣進入一級反應器3分離，由噴射泵4內吸收氧化助鍍液，進入到二級反應器5中加入氨水進行中和反應沉澱，經二級過濾泵6輸出，二級過濾器7過濾製得純淨的助鍍液（氯化鋅、氯化銨溶液）以備鍍鋅生產使用，；

（3）所述步驟（2）電離氧化、一二級中和反應後產生的氫氧化鐵經沉澱過濾出來，作為資源再次利用。

基於上述，本發明基於電化學方法，優化了現有的助鍍液回收工藝方法，熱能利用、危廢處理利用、分離、吸收，本發明淨化助鍍液設備緊湊、工藝精巧、採用工程塑料、無特種設備及汙染物，採用安全電壓直流電源電離氧化分解所得液固混合物部分經氨水中和沉澱把鐵離子與助鍍液分離開來，生成助鍍液清液鍍鋅生產循環回用，過濾所得氫氧化鐵出售，電離氧化分解氣體部分經噴射泵進一步氧化，二級反應器5加入氨水中和沉澱，把鐵離子與助鍍液分離開來，生成助鍍液清液鍍鋅生產循環回用，過濾所得氫氧化鐵出售上述純淨助鍍液電離氧化、中和反應沉澱均可循環利用，整個工藝實現了環保淨化、節能減排以及資源再生。

由技術常識可知，本發明可以通過其它的不脫離其精神實質或必要特徵的實施方案來實現。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，並不是僅有的。所有在本發明範圍內或在等同於本發明的範圍內的改變均被本發明包含。