不锈钢硫酸钠电解及硫酸钠再生工艺应用实践

2014-06-09石岩本钢不锈钢冷轧丹东有限责任公司118300

化工管理 2014年21期

石岩(本钢不锈钢冷轧丹东有限责任公司 118300)

一、前言

在不锈钢冷轧厂中，不锈钢硫酸钠电解工艺主要作用是去除钢带表面的氧化皮。如果不采用该工艺，就会使钢带表面残留氧化铁皮和氢氧化物沉淀，从而对带钢产品的表面质量产生一定程度的影响。硫酸钠再生工艺的应用能使不锈钢钢带表面脱落的金属氧化层产生的大量淤泥沉淀现象得到缓解，从而有利于进行电极板的更换等设备维护工作，防止由此而造成管道、阀门、换热器堵塞等不良现象的发生。

二、不锈钢氧化皮电解原理

不锈钢中氧化皮的成分相当负杂，除了氧化亚铁、三氧化二铁之外，还有在酸中不溶解的三氧化二铬，氧化镍。在电解法去除不锈钢表面氧化皮时，将带钢作为阳极，在带钢的上下表面用普通钢作为阴极进行除鳞，中性硫酸钠溶液作为电解液。在电解过程中，各种金属氧化物在阴极夺得电子，从而使各种氧化物，如Fe2O3、Cr2O3、NiO等分别转化为相应的Fe3+、Cr3+和Ni2+。之后，这些金属离子通过水解作用生产相应的氢氧化物沉淀，从而进行排除。所以，在整个酸洗过程中，主要是由电子和水的作用完成的除鳞工作，电解液Na2SO4并没有消耗减少。但是由于部分硫酸钠会随着烟气进行蒸发，或者随着带钢生产被带出槽外，也会使硫酸钠的含量逐渐减少，电解液的浓度逐渐降低。在整个过程中发生的电极反应主要有：

由于铁皮氧化层中含有的金属氧化物主要有Fe2O3、Cr2O3、NiO，因此在整个电解过程中发生的化学反应有：

之后，在中性盐溶液中，金属离子分别通过水解反应转化为对应的金属氢氧化物沉淀，鳞皮层得以除去：

三、硫酸钠再生应用实践及工艺流程

钢铁行业中会产生大量的含铬废水，对环境和人类健康能够产生很大的危害。六价铬是最主要的毒性物质，能够通过水、空气和事物等进入人的体内，从而使人体血液中的某些蛋白质沉淀，引起贫血、肾炎、神经炎等疾病，严重的六价铬中毒还能够致人死亡，并且研究发现，六价铬化合物不能够自然降解，而且会在生物和人体内长期积聚富集，是一种重污染环境物质。硫酸钠再生工艺的应用，能够有效的解决这一问题，能够大幅度降低外排污染物，节约水资源，提高钢板的酸洗质量。

来自电解硫酸钠循环罐下部的废液通过气动泵直接打入电解硫酸钠净化装置还原罐内，在铬收集罐中投加硫酸和亚硫酸氢钠将Cr6+还原为Cr3+，之后通过氧化还原电位和pH计实现自动控制。还原罐内的电解溶解直接流入到pH调节罐内，并且加入适量的氢氧化钠将电解液中溶解的金属离子，之后与硫酸进行进一步反应，再生成电解液。经过中和之后，液体将会流入到沉淀罐当中，当中的沉淀物将存在于罐锥形部位中，而溢流液体将会流入到最后的控制罐当中，并且由泵输送到酸洗线上的电解硫酸钠循环泵，从而沉淀出残余的固体，再经泵输送到压滤机内，生成泥饼，送至炼铁原料系统。而压滤机中产生的滤清液将会流至最终控制罐内再返回循环罐循环使用。

四、不锈钢硫酸钠再生工艺影响因素分析

1.PH值

在整个电解再生过程中，需要调节适当pH值的装备有还原罐、PH调节罐和最终控制罐。在还原罐中，六价铬与亚硫酸氢钠能够发生氧化还原反应的最适宜pH值在3左右，通过调节pH值，能够使溶液碱化，最终将三价铬和三价铁沉淀出来。在最终控制罐当中调节pH值主要是为了满足生产线上电解硫酸钠的PH要求。在生产过程中，进行pH调节有时会发生一定的问题，如pH检测波动太大或者检测值恒定不动等等，导致这个现象的主要原因可能有pH探头沾污淤泥致检测失灵，因此在生产过程中要注意定期清洗探头，保证pH检测的准确性。

2.亚硫酸氢钠的加入量

整个再生工艺中，主要是亚硫酸氢钠和六价铬发生的氧化还原反应过程，从而使六价铬转化为能够沉淀的三价铬，因此亚硫酸氢钠的加入量也是非常重要的工艺影响因素，直接影响到六价铬的转化。在工艺流程中，主要利用测量溶液电位值大小对亚硫酸氢钠与六价铬的反应能力进行监测，因此电位值的准确性对亚硫酸氢钠的加入量有非常直接的影响。在工艺过程中容易发生电位值波动太大甚至失灵损坏的现象，导致这种问题出现的原因可能是电位计探头被沉淀物覆盖，因此需要定期对电位计探头进行清理及更换。

五、对硫酸钠进行在线回收的优势

对硫酸钠进行在线回收，首先能够降低电解酸洗槽中六价铬的含量，从而显著的解决了酸洗钢板表面质量缺陷问题，在很大程度上提升了钢板表面质量。其次，对硫酸钠进行在线回收，使用的原料不会为酸洗系统添加杂志离子，同时控制溶液配制浓度能够保证酸洗系统中硫酸钠浓度的恒定。再次，在线回收还在很大程度上降低了硫酸钠的消耗，从而减低了废水处理成本和含铬污泥的产生量，有效的节约了水资源。最后，硫酸钠回收再利用是循环经济的体现，同时有效的降低了设备的故障率，对各机组设备维护工作提供了很多的便利条件。