硫酸鈉凈化回收技術(shù)在不銹鋼電解酸洗中的應(yīng)用

原金釗

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司不銹冷軋廠， 山西 太原 030003）

硫酸鈉凈化回收技術(shù)在不銹鋼電解酸洗中的應(yīng)用

原金釗

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司不銹冷軋廠， 山西 太原 030003）

通過(guò)對(duì)硫酸鈉凈化裝置的工作原理及工藝流程進(jìn)行詳細(xì)介紹，針對(duì)硫酸鈉凈化回收裝置投入前后的硫酸鈉消耗量做了對(duì)比。實(shí)踐證明：硫酸鈉凈化回收裝置工藝投資少、見(jiàn)效快、運(yùn)行費(fèi)用低，有很好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益；同時(shí)，采用酸化還原技術(shù)回收處理不銹鋼中性電解酸洗產(chǎn)生的廢硫酸鈉溶液，可有效控制硫酸鈉電解液中六價(jià)鉻和其他金屬離子含量，大幅減少酸洗污泥，改善不銹鋼板表面酸洗質(zhì)量。

中性電解酸洗 六價(jià)鉻 酸化還原 硫酸鈉凈化裝置 壓濾機(jī)

不銹鋼冷軋薄板目前普遍采用硫酸鈉中性電解酸洗工藝，鋼帶在上下電極間通過(guò)，交替做為相對(duì)陽(yáng)極和陰極，鋼帶表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，去除掉氧化皮。中性鹽電解酸洗除磷速度快、效率高、表面質(zhì)量好、操作安全、運(yùn)行穩(wěn)定，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但不銹鋼表面的氧化層Cr2O3在電流強(qiáng)制作用下會(huì)以六價(jià)鉻的形式溶解到硫酸鈉溶液中（不銹鋼帶發(fā)生陽(yáng)極電化學(xué)反應(yīng)離子方程式為：Cr2O3+5H2O-6e-=2CrO42-+10H+），隨著溶液中六價(jià)鉻含量升高，電解效率開(kāi)始下降，這時(shí)就需要排走廢硫酸鈉電解液，補(bǔ)充新硫酸鈉溶液，保持生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。

1 不銹鋼電解酸洗廢硫酸鈉處理工藝

1.1 傳統(tǒng)的廢硫酸鈉溶液處理流程（見(jiàn)圖1）

圖1 傳統(tǒng)的廢硫酸鈉溶液處理流程圖

1.2 廢硫酸溶液還原中和處理工藝

山西太鋼不銹鋼股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱太鋼）過(guò)去對(duì)電解廢硫酸溶液的處理方式為集中排到中和站，用熱軋廠和硅鋼廠的廢硫酸、廢鹽酸先將廢液pH值調(diào)節(jié)到2.5，利用廢酸中二價(jià)鐵離子還原六價(jià)鉻，如果廢酸中二價(jià)鐵離子量不足，還需要補(bǔ)充一部分FeCl2還原劑。廢硫酸溶液中的六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻達(dá)標(biāo)后再加石灰中和處理，產(chǎn)生的硫酸鈣壓成泥餅當(dāng)垃圾填埋處理，廢水進(jìn)入污水處理廠進(jìn)行后續(xù)處理。這種處理方式不僅要消耗大量CaO，而且會(huì)產(chǎn)生大量污泥，同時(shí)由于鈉離子在水體中為溶解狀態(tài)，使中和處理后的水體含鹽量增加，影響后部水處理。廢硫酸鈉直接中和處理，不符合國(guó)家提倡的循環(huán)經(jīng)濟(jì)的政策要求。因此，太鋼公司決定對(duì)這部分廢液進(jìn)行有效回收利用。

2 硫酸鈉凈化回收處理工藝

2.1 硫酸鈉凈化回收裝置的處理流程（見(jiàn)圖2）。

圖2 硫酸鈉凈化回收裝置的處理流程圖

2.2 硫酸鈉凈化工藝描述

來(lái)自車間的Na2SO4循環(huán)罐廢液通過(guò)泵直接打入Na2SO4凈化裝置的反應(yīng)槽內(nèi)，在此投加H2SO4和NaHSO3充分?jǐn)嚢鑼⒘鶅r(jià)鉻反應(yīng)還原為三價(jià)鉻，控制溶液的pH值（約2～3）和RH值（約 250 mV），使六價(jià)鉻在酸性環(huán)境下被NaHSO3充分還原。接下來(lái)反應(yīng)槽內(nèi)的溶液直接溢流到pH調(diào)節(jié)罐內(nèi)，加入氫氧化鈉溶液，沉淀出電解液中溶解的金屬離子，并與硫酸進(jìn)一步反應(yīng)生成硫酸鈉，中和后的液體流入到沉淀罐內(nèi)，其中的沉淀物聚集在罐的錐形底部。上部干凈的液體溢流到最終控制罐內(nèi)（pH值約9）由泵輸送到酸洗線上的Na2SO4循環(huán)罐重復(fù)使用，沉淀出的殘余固體經(jīng)泥漿泵輸送到壓濾機(jī)內(nèi)，將污泥壓成泥餅由卡車?yán)郊庸S回爐冶煉。

2.3 硫酸鈉凈化回收裝置內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)

根據(jù)以上的化學(xué)反應(yīng)方程式可以看出，加入的藥劑硫酸、氫氧化鈉、亞硫酸氫鈉，最后都反應(yīng)生成了硫酸鈉和水，六價(jià)鉻以氫氧化物的形式沉淀下來(lái)，通過(guò)壓濾機(jī)從溶液中去除，整個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程溶液中沒(méi)有引入新的離子。硫酸鈉凈化回收裝置產(chǎn)生的硫酸鈉溶液指標(biāo)：

ρ（Na2SO4）約 200 g/L；ρ（Cr6┼）≤0.1 g/L；總金屬密度≤0.1 g/L，回用的硫酸鈉溶液六價(jià)鉻和其他金屬離子濃度顯著降低，溶液中泥含量明顯減少，提高了電解效率，不銹鋼表面質(zhì)量有了明顯改善。

2.4 太鋼硫酸鈉凈化回收裝置工藝流程（見(jiàn)圖3）。

圖3 太鋼硫酸鈉凈化回收裝置工藝流程

3 硫酸鈉凈化回收技術(shù)在太鋼的應(yīng)用

2012年5月，太鋼建成3套硫酸鈉凈化回收處理裝置，2015年太鋼又建成2套硫酸鈉凈化回收處理裝置。目前太鋼有5套硫酸鈉凈化回收裝置在運(yùn)行，電解酸洗產(chǎn)生的廢硫酸溶液全部回用。截至目前，共回收硫酸鈉13 750 t，全部回用于生產(chǎn)，節(jié)約硫酸鈉采購(gòu)資金687萬(wàn)元，同時(shí)減少使用氧化鈣6 000 t，減少污泥25 000 t，取得很好的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。

（編輯：王瑾）

Application of NPU Technique in Stainless Steel Electrolytic Pickling

Yuan Jinzhao
（Stainless Cold Rolling Mill,Shanxi Taigang Stainless Steel Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030003）

This paper provides detailed information on operatingprinciple and flowchart ofNPU(Na2SO4purification unit).The practice shows that NPU can bring great economic and environmental benefits with little investment,quick returns and low operating cost by comparing Na2SO4consumption before and after it is put into operation.Effective control of content of hexavalent chromium and other metal ions in Na2SO4electrolyte,and the large decrease of pickling sludge as well as improvement on surface of stainless steel strip can be achievable by introducing acidification reduction technique for recycling waste Na2SO4solution generated during neutral electrolytic pickling process of stainless steel.

neutral electrolytic pickling，hexavalent chromium，acidification reduction，NPU(Na2SO4purification unit)，filter press

TF804.4

A

1672-1152（2017）04-0097-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.36

2017-06-12

原金釗（1970—），男，本科，畢業(yè)于北京科技大學(xué)，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事不銹鋼酸洗技術(shù)工作。