酸洗不锈钢
不锈钢酸洗中性盐净化工艺与技术
不锈钢酸洗中性盐净化工艺与技术
叶永生
（宁波宝新不锈钢有限公司）
摘要宝新公司2号退火酸洗线与4号退火酸洗线均采用中性盐电解酸洗工艺，2条生产线配备了不同的中性盐净化设备，本文对硫酸钠净化工艺和设备进行说明，并对硫酸钠净化工艺、设备进行比较。
关键词中性盐电解酸洗 硫酸钠净化 工艺
Stainless Steel Pickling Salt Neutral Purification Process and Technology
Ye Yongsheng
（Ningbo Baoxin Stainless Steel Co., Ltd.）
Abstract No.2 annealing and pickling line with the No. 4 annealing and pickling line is used neutral pickling salt electrolysis process, two production lines with a variety of neutral salt purification equipment, the paper of sodium purification technology and equipment that as well as sodium purification process and equipment for comparison.
Key words electrolytic pickling, neutral sodium purification, process
1 不锈钢的定义
狭义的不锈钢是指在大气中不容易生锈的钢，广义的不锈钢指在特定条件下的酸、碱、盐中耐蚀的钢。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含量的提高而增加，当铬含量≥10％时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。所以通常称不锈钢是铬含量为12％以上的铁基合金。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在石油化工、原子能、轻工、纺织、食品、家用器械等方面得到广泛的应用。
2 冷轧不锈钢中性盐电解酸洗
2.1中性盐电解酸洗工艺
宝新公司冷轧不锈钢退火酸洗线采用中性盐电解+混酸（硝酸+氢氟酸）2步法进行酸洗。中性盐电解强制性除鳞酸洗方法目前在不锈带钢酸洗上已比较广泛地使用。这种方法具有多方面的优点：（1）酸洗速度快，金属损耗小，表面光洁度高；（2）操作费用降低44％，酸洗液循环使用，净化率达到95％；（3）电解液不会发生变化，易操作；（4）消除了环境污染，并且废液可直接排放；（5）设备使用寿命长。这种方法由奥地利鲁特纳公司1967年发明，目前约有30多套设备在运行。
中性盐电解酸洗是将带钢作为阳极，在带钢上下表面用普通钢加衬铝作为阴极，实施电解除鳞，电解液是硫酸钠。通过电解氧化铁皮的各种金属氧化物由阴极夺取电子使Fe2O3、Cr2O3和NiO分别变成Fe3+、Cr2+和Ni2+，水解变成氢氧化物沉淀排除。这时在阳极钠离子与硫酸根发生反应生成硫酸钠。所以电解液在整个酸洗过程中，是由电子和水的作用完成除鳞目的。电解液在池内处于流动状态，既保证了酸洗的连续的进行，又提高了除鳞效果。其工艺条件，NaSO4为100～300g/L（5％～20％），温度80～90℃，pH值4～9，电流密度5～40A/dm2。在除鳞过程中调节pH值和电流密度来控制除鳞质量。采用NaOH上调pH值，采用H2SO4下调pH值。
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2.2中性盐电解酸洗原理
如前所述，不锈钢氧化铁皮中含有的铁基氧化物可以通过电解工艺有效的去除，酸洗效果是在一个硫酸钠电解质的水溶液中进行的。工艺中使用直流电源。电解液除鳞的效果是根据中性电导系统原理在带钢表面产生阳极和阴极交替极化的结果。
在硫酸钠电解液中的电解酸洗产生一系列的化学反应，如下：
硫酸钠溶解：Na2SO4 = 2 Na+ + SO4
钠离子电子交换；2Na+ + 2e= 2 Na
氢氧化钠形成：2Na + 2 H2O= 2NaOH + H2↑
硫酸根离子电子交换：SO42- – 2e = SO4
硫酸形成；2SO4 + 2e = 2H2SO4 + O2↑
电解液再生；2NaOH + 2H2SO4= Na2SO4 + 2 H2O
氧化物的组成物，如溶解如下：
Fe2O3–6e = 2 Fe3+ +3/2 O2
Cr2O3–6e = 2 Cr3++3/2 O2
NiO-2e = Ni2++1/2 O2
在中性溶液里形成相应的金属离子氢氧化物：
Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3+3 H+
Cr3+ + 3H2O = Cr(OH)3+3 H+
Ni2+ + 2H2O = Ni(OH)3+2 H+
氧化物溶解成铁离子，以及一部分Ni离子和Cr离子，并形成氢氧化物淤泥。随之形成铬氧化物。
3 中性盐溶液净化工艺
3.1中性盐净化系统工艺介绍
宝新公司2号退火酸洗线与4号退火酸洗线均设计了一套Na2SO4净化系统，通过压缩泵不断的将NaSO4循环罐中含Cr6+、铬氧化物的中性盐废液及淤泥的溶液打到中性盐净化系统，经过Na2SO4净化系统处理过的干净的溶液再打回到循环罐中，从而形成循环。中性盐净化系统的使用可以大大减少电解酸洗槽罐中的淤泥，同时也大大减少了污染物质。
通过使用Na2SO4净化工艺，可以获得如下优点：
（1）降低在线处理溶液的金属离子，提高工艺效率。
（2）降低了电解液消耗的储存指标。
（3）大大减少电解酸洗槽罐中的淤泥。
（4）大大减少了污染物质的排放，减少了废水处理成本。
（5）降低了中性电解液酸洗段的维护成本。
（6）降低了新鲜电解液的用量要求。
3.2中性盐净化系统工艺原理
Na2SO4净化系统工艺原理与含铬废水处理站的处理工艺极为类似的：废的电解酸洗液体直接从酸洗段的循环罐排到Na2SO4再生站。首先，废的电解液直接进入铬还原罐，在这个罐子内，加入硫酸和NaHSO3用来还原铬氧化物。铬还原罐内安装有一个搅拌器使溶液混合均匀。整个处理工艺是由pH值和电势来控制的。
在铬氧化物还原罐的后面，电解液进入pH控制罐。在这个pH控制罐内，加入NaOH用来提高pH值并且通过这种方式析出溶解在电解液中的金属离子，而且与H2SO4反应进一步生成电解液。整个处理过程是自动进行的。
不锈钢酸洗中性盐净化工艺与技术
液体得到中和后，流进一个微过滤装置。含有淤泥的电解液连续不断的通过泵打进过滤模块然后收集到
存储罐中。通过这种方法，电解液穿透过滤隔膜并且收集在罐子内，然后被送回酸洗机组中性盐在线循环罐
中。
4 中性盐溶液净化设备
4.1中性盐净化系统设备组成
Na2SO4净化系统主要含有下列设备：
（1）NaHSO3-制备罐、加料泵及管道。
（2）H2SO4存储罐、加料泵及管道。
（3）NaOH存储罐、加料泵及管道。
（4）Cr-VI-还原罐。
（5）微过滤装置。
（6）最终控制罐、返回泵及管道。
4.2 2号和4号酸洗线的中性盐净化系统设备比较
2号和4号酸洗线的中性盐净化系统主要区别在Cr-VI-还原罐的工作方式和微过滤装置上。2号酸洗线
中性盐净化系统采取间断式净化方式和采用0.2μm的微型过滤模块，即Cr-VI-还原罐在含Cr6+、铬氧化物
的中性盐废液及淤泥的溶液添加到一定液位后停止添加，然后进行化学处理。在还原、沉淀完成之后溶液通
过泵打入过滤系统。这个过滤装置包含一个工作罐并且带有两个过滤模块。含有淤泥的电解液连续不断的通
过泵打进过滤模块然后重新回到工作罐。通过这种方法，电解液穿透过滤隔膜并且收集在最终控制罐内，然
后被送回酸洗机组。液体循环通过过滤器使得淤泥聚集在过滤器内，聚集在过滤器隔膜表面上的氢氧化物在
系统的清洗周期中被除去。当工作罐的淤泥含量达到一定程度时，工作罐中的液体被排放入废水坑。
4号酸洗线中性盐净化系统采取连续式净化方式和采用压滤式过滤模块，通过压缩泵不断的将NaSO4
罐中的溶液打到该系统中，然后根据pH值和电势来控制即使添加硫酸和亚硫酸氢钠，溶液溢流至下一级罐中再添加NaOH，处理完成的溶液再打到沉淀罐中。沉淀罐中上层干净的溶液溢流至最终控制罐中，下层淤泥较多的溶液通过淤泥泵打进压滤机中。含有淤泥的电解液穿透过滤隔膜并且收集在最终控制罐内，然后
被送回酸洗机组。压滤机过滤装置使得淤泥聚集在过滤器内，当过滤压力达到一定程度时，压滤机过滤装置
打开，将泥饼排出系统。
从目前来看，4号酸洗线中性盐净化系统工作处理能力相对2号酸洗线中性盐净化系统能力更强，
而且压滤式过滤装置维护简单并且设备相对稳定。所以，4号酸洗线中性盐净化系统相对更适合连续生
产线的要求。
5 结束语
不锈钢生产工艺比较复杂，生产过程中的污染源和污染物种类多而复杂，故采取的污染治理设备也比较
多，维护保养任务繁重，企业的环境管理任务是很艰巨的。公司在环境保护方面做了大量的工作：已建立了
完善的环境管理规章制度；配备了足够的环境管理技术人员来强化环境管理；通过各种途径，提高全体员工
环境保护的意识。
在大力发展冷轧不锈钢生产的同时，必须切实做好环境保护工作，而最重要也应首先从生产工艺方面做
好清洁生产工作，“争做一流绿色不锈”。
参考文献
1 2号退火酸洗线合同技术附件
2 4号退火酸洗线合同技术附件