熱鍍鋅工藝過程中的環境污染及處理措施

1熱鍍鋅工藝的發展熱鉻機長處理將預埋的預埋機引入填充液中，預埋機的副產品形成了一個完整的鉻和互溶層，并將預埋機的副產品經歷到具有共同金屬層和相互精煉層的錫層的物理和化學過程中。它是世界各國公認的一種經濟實用的材料保護工藝。熱鍍鋅技術已有100多年歷史,它可以有效防止鋼鐵的大氣腐蝕,因此獲得了廣泛地應用。國內熱鍍鋅工藝處于一個高速發展的階段,根據2002年第五屆全國熱鍍鋅學術會議資料,2000年我國鋼結構件鍍鋅量達150萬噸,2005年將達到180~200萬噸。隨著電力、交通、能源、通訊等基礎設施投入力度的加大,大量的電站、橋梁、高速公路、民宅和工業用房對鍍鋅材及鍍鋅件的需求迅速增加。熱鍍鋅工藝在我國發展迅速,隨之也帶來了環境污染問題,作者根據近年來對熱鍍鋅生產過程的認識及設備的了解,總結出了熱鍍鋅工藝過程中產生的污染及處理措施。2熱鉻酸處理熱鍍鋅傳統的工藝流程為:掛件─堿洗─酸洗─水洗─溶劑助鍍─烘干─熱鍍鋅─水冷─鈍化─卸件─檢查及修整。2.1部分堿性藥劑堿洗的目的是除去預鍍件表面的油污,常用的堿洗液是燒堿或一些堿性清洗劑。堿洗槽材料采用的是鋼筋混泥土+隔離層(玻璃鋼)+pp板(或花崗巖)或混泥土+耐酸水泥+玻璃鋼。堿洗的過程易產生水污染,主要污染物為殘留的堿和表面活性劑。2.2洗液的主要成分酸洗的目的是徹底除去預鍍件表面的氧化物及銹蝕,露出預鍍件的基體金屬,以便更好的與鋅層接觸,提高結合力。酸洗液的主要成分是鹽酸。酸洗液的質量分數與氣壓有關,氣壓高的地區酸洗液的質量分數相對較高,一般狀況下,15°C時,酸洗液的質量分數控制在15%以下。酸洗槽的材料采用的是鋼筋混泥土+隔離層(玻璃鋼)+pp板(或花崗巖)或混泥土+耐酸水泥+玻璃鋼。酸洗的過程也會產生水污染,主要污染物為鹽酸及除銹產生的Fe2+和Fe3+。2.3熱鍍鋅過程中的氧化助鍍的目的是防止預鍍件生銹。助鍍槽內的溶液為氯化鋅和氯化銨的混合液。氯化鋅的作用在于形成保護膜,減少工件從酸洗到熱鍍鋅過程中的氧化;氯化銨可以降低鋼件表面氧化鐵的殘存。助鍍槽的材料采用鋼筋混泥土+隔離層(玻璃鋼)+pp板(或花崗巖)或混泥土+耐酸水泥+玻璃鋼。助鍍槽旁要加除鐵再生裝置。助鍍槽溫度通常控制在60~70°C,多數廠家采用電磁閥控制,加熱管采用四氟乙烯或不銹鋼材料均可,助鍍時間為1min左右,助鍍槽的熱源通常來自鋅鍋加熱系統的尾氣余熱。2.4鋅鍋板加熱將鋅錠及其合金放入鋅鍋,加熱至450~460°C使鋅合金融化,再將助鍍后的預鍍件緩緩放入鋅鍋中,2~5min后吊出。熱鍍鋅的關鍵設備是鋅鍋,鋅鍋材質選用低碳低硅材料,例如專用鋅鍋板(天津產,厚度50mm),德國進口鋅鍋板匹林板(PD公司)等。其加熱方式有電加熱、油加熱、氣加熱及煤加熱等幾種。電加熱不產生污染,應用比較廣泛;油加熱及氣加熱要產生部分尾氣,采用此種加熱方法需建很高的排煙筒(60m以上);煤加熱時粉塵污染及煙塵污染嚴重,控制相對較難。鋅鍋內為鋅錠+鋅鋁合金或鋅鎳合金,鋅錠為0#鋅或1#鋅(0#鋅含鐵0.001%,1#鋅含鐵0.003%)。鋅鋁合金可以防止鋅氧化,增加亮度,改善光澤;鋅鎳合金能降低鋅層的厚度,降低鋅耗,使鋅耗控制在60kg/t以下。2.5軟化鈍化的目的是使鋅層產生一層保護膜,防止鋅層氧化變黑。鈍化液的主要成分為Cr3+,會造成水污染。3污染治理3.1溶劑鐵含量不超過10氯化鋅的質量濃度在160g/L以上時,助鍍槽內的溶液使用一段時間后就會產生大量的鐵離子,鐵離子的存在很容易使熱鍍鋅過程產生鋅渣,實踐測得鐵與鋅渣產生的比例為1∶25。另外,鍍槽中鐵離子會在鍍鋅層表面形成非常細微的結晶,造成附鋅層增厚(若每噸工件表面積為80m2,耗鋅量將增加4.3kg),影響熱鍍鋅質量,增加成本,故應盡量控制溶劑中的鐵含量,最高不超過10g/L。助鍍溶劑中的鐵離子的來源有2種,一是酸洗廢水,另一個是助鍍溶劑中的NH4Cl與鋼鐵件表面氧化鐵反應產生。反應如下:消除助鍍溶劑中的鐵離子有兩種方法:方法一,降低水洗槽中的鐵離子濃度。可以用NaOH或NH3·H2O和鐵離子反應生成Fe(OH)3(pH=8),氫氧化鐵可過濾除去,濾液可以重復使用。方法二,溶劑除鐵再生循環處理。將一定量的溶劑與返鍍件及掛具的酸洗液,一并抽出、泵入再生系統反應槽內,反應槽內加入H2O2和NH3·H2O,調pH至8~9,進行中和氧化反應之后泵入低壓過濾器中,將反應產生的沉淀過濾,濾液再泵回助鍍槽中重復使用。由于返鍍件及掛具與酸反應會生成氯化鋅(ZnCl2),故酸洗液中含有助鍍溶劑中的有效成分。經除鐵再生裝置處理除去溶劑中的Fe3+后,再將含有氯化銨(NH4Cl)及氯化鋅(ZnCl2)的濾液一起返回助鍍槽中,鋅銨溶液可得到再生利用,污水的排放得到控制,運行成本降低。過濾出的沉淀物,經壓濾處理送往工業垃圾處理廠。3.2檢查及排放系統預鍍件放入鋅鍋時會產生大量的煙氣,鋅鍋煙氣的主要成分為氯化銨和氧化鋅。煙氣的排放國家目前沒有標準,但是鋅鍋煙氣及粉塵污染嚴重,生產廠家通常在鋅鍋的池邊安裝通風及排煙系統。鋅鍋的煙氣通過排風管進入除塵裝置,用布袋進行煙氣除塵,可使超過85%的煙塵分離,粉塵可以回收利用,且該方式不影響熱鍍鋅操作。3.3廢水處理及清洗熱鍍鋅工藝產生的廢水主要來自堿洗、酸洗、助鍍、鈍化工序的清洗水。廢水中主要含鹽酸、鋅離子、鐵離子、三價鉻離子等。采用加堿中和沉淀法可以對廢水進行治理。將廢水集中到調節池,調節池中通入壓縮空氣,Fe2+氧化成Fe3+,廢水經過自動加減裝置在一級反應器內調pH至8.5~9.0反應30min后,流入二級反應器,加入聚合氯化鋁反應15min。廢水中大部分重金屬離子在堿性條件下生成金屬螯合鹽,在加入聚合氯化鋁時形成絮狀物。經過斜板沉淀,去除大部分的懸浮物及不溶性的重金屬螯合鹽。濾液經中間水池儲存,再一起由泵提升進入多介質過濾罐,進一步過濾去除未沉淀的懸浮物,靜置凈化后的廢水可以作為酸洗、堿洗的清洗水重復使用。斜板沉淀池中的污泥定期由污泥泵提升進入污泥穩定罐,投加絮凝劑,混合攪拌濃縮。上部清液流回廢水池,底部污泥由污泥泵提升進入板框壓濾機,壓濾后的污泥送往固定的工業廢渣處理廠進行處理,廢水重復利用。3.4減少酸霧排放酸洗槽酸洗過程可能會產生酸霧,污染大氣,可以降低酸的質量濃度以及加入阻蝕抑霧劑等來減少酸霧的排放。熱鍍鋅過程產生的鋅灰(ZnO)和鋅渣收集后集中處理。4環保治理環保鋼結構件熱鍍鋅產品的國內需求及出口均處于上