一种能有效抑制酸雾产生的酸洗装置的制作方法

本实用新型涉及一种能有效抑制酸雾产生的酸洗装置与使用工艺，属于大气环境保设备领域。

背景技术：

在金属及其制品的生产过程中经常会遇到必须要去除金属氧化层和锈垢等问题。酸洗能够有效去除金属氧化层和锈垢，是目前最常用的能够有效解决以上问题的方法。酸洗常用酸有盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸和混合酸等，在酸洗的过程中，由于化学反应生成的气体或酸液自身的挥发，会将一些细小的酸液液滴带入空气中形成酸雾，严重危害工人的身体健康，腐蚀设备，并且对大气造成污染。所以对现有的酸洗工艺进行改进，使其在酸洗过程中不产生酸雾意义重大。

酸洗工艺主要有浸渍酸洗法、喷射酸洗法和酸膏除锈法，一般多用浸渍法。近些年，酸洗工艺也处在不断的发展和改进中，主要集中在酸洗装置和抑制酸雾方法方面。中国专利CN103451669A公布了一种酸洗循环的不锈钢酸洗抑雾系统及酸洗工艺。该方法是通过酸液循环泵将酸液和水蒸气在酸洗槽中快速混合达到快速升温的效果，同时利用抑雾剂加药溶气泵溶入的气体在酸槽释放大量微气泡，在酸槽表面形成稳定点泡沫层，同时酸液的循环使用能使泡沫层迅速再生而再利用。该工艺减少热量损失，提高酸洗效率，同时有效的减少了酸雾的产生。但是泡沫抑制剂容易捕捉酸洗过程产生的氢气和氧气，达到爆炸混合点。同时，泡沫抑雾剂不稳定且泡沫抑雾剂的使用会影响酸洗效果。中国专利CN203768462U报道了一种封闭式酸雾回收处理装置，该套设备将进出料、酸洗、助镀等设备置于一个封闭的空间内，且在设备上方设置有电动葫芦和轨道，用来吊装物料。该套设备运行时物料从料坑底绕过隔断板进入密闭空间，避免将酸雾带出，且酸洗过程中产生的酸雾集中在封闭空间，由引风机通过酸雾通道抽到酸雾喷淋塔处理吸收后，有组织的达标排放。该套设备虽然收集了酸雾并后续进行淋洗吸收处理，但是该设备程序繁多，设备复杂，且没有解决酸雾处理成本较高和酸雾腐蚀设备的问题。中国专利CN202430291U报道了一种用于热镀锌生产工艺中的步进式自动化酸洗设备，该设备是在一个装有行走起吊行车的封闭的车间内，通过酸洗工艺自动控制编程，来实现酸洗步进自动化作业。该设备不仅有效的提高了热镀锌生产的机械化、自动化程度，提高工作效率而且实现了酸洗工段设备和酸气的分离，保护了设备。但是内部机械化操作复杂，投资多，耗能大，且收集的酸气需后续处理，增大生产成本。中国专利CN103451669A公布了一种用聚合物微球抑制酸雾产生的方法，该方法采用聚合物微球对酸液表面进行全覆盖，可以有效地抑制酸雾的形成，具有良好的抑制酸雾效果。丁莉等（抑雾剂与浮球在酸洗工艺中的应用[J]. 现代冶金, 1995(2):44-47.）介绍了H-2酸雾抑雾剂和PP实心浮球在酸洗中的应用，实验表明两种方法都能有效的抑制酸雾，但是工件在进出酸液时会粘带酸雾抑制剂泡沫和PP实心浮球，需要二次清洗加工。所以H-2酸雾抑制剂和PP浮球结合着淋洗装置应用在酸洗工艺中是一个合理的选择。

现有的酸洗工艺，大多只重视生产成本和酸洗的效果，而对酸洗过程中产生的酸雾污染和危害重视不够。在酸雾抑制方面，或者局部抑制酸雾的产生，或者是对已经产生的酸雾进行另外的处理，都不能从根本上抑制酸雾的产生。本实用新型的方法克服了现有方法的缺点，采用了全封闭潜入式将工件送入酸洗池的方式，并用水帘、盖板和聚合物微球对酸液进行了全封闭，因此，在整个酸洗过程中有效地阻止了酸雾向大气的扩散。同时，本实用新型的工艺还包含了酸液净化再利用装置，可极大地提高酸液的利用效率，大幅度降低了废酸的排出量。与现有的工艺对比，本实用新型的工艺还具有操作简单、酸洗效率高、节约资源、后续处理少和运行成本低等显著特点。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种能有效抑制酸雾产生和提高酸洗液利用效率的酸洗装置，可通过单工位酸洗或双工位酸洗的方式完成酸洗。

本实用新型能有效抑制酸雾产生的单工位酸洗装置包括传送部、酸洗部、支架，传送部、酸洗部均安装在支架上；其中传送部包括卷扬机、牵引绳、带工件框的滑车、导轨，卷扬机和导轨设置在支架上，卷扬机上缠绕有牵引绳并通过牵引绳与滑车连接，滑车设置在导轨上并沿其滑动；酸洗部包括酸洗池、水帘喷口、水槽、密封箱、聚合物微球覆盖层、过滤器、酸液收集槽、酸液循环管道，中空的密封箱罩放在酸洗池一侧，聚合物微球覆盖层设置在酸洗池另一侧酸液面上；密封箱一侧伸入酸洗池的酸液面下，水帘喷口设置在密封箱另一侧开口处形成单层水帘，水帘喷口外侧设置有塑料帘，水槽设置在水帘喷口下方，水槽底部开有出水口并通过管道与水帘喷口连通；酸洗池底部开有酸液排放口，过滤器设置在酸液排放口下方并位于酸液收集槽上方，酸液收集槽底部的排酸口通过酸液循环管道与酸洗池连通，酸液循环管道上设置有循环泵Ⅰ，该设置可及时将被污染的酸液排出，经过滤器过滤净化后，用循环泵送回酸洗池再利用；导轨由卷扬机处沿支架开始铺设，经过水槽上方、酸洗池内壁进入酸洗池中。

本实用新型能有效抑制酸雾产生的双工位酸洗装置，结构同上，不同在于该装置设置有两个卷扬机，卷扬机分别安装在酸洗池两侧，每侧的卷扬机和酸洗池之间均设置有一个水槽，两个密封箱分别设置在酸洗池两端，两个密封箱之间的酸液面上覆盖有聚合物微球覆盖层，两个卷扬机分别向酸洗池左右两侧牵引不同的带工件框的滑车，两个密封箱开口处均设置有水帘喷口和塑料帘，导轨由一侧的卷扬机处沿支架开始铺设，经过水槽上方、酸洗池内壁进入酸洗池，最后延伸至另一侧的卷扬机处，在酸洗池底部中央设置有定位销。

上述装置中在密封箱内和聚合物微球覆盖层上方设置有通风设备，形成强制通风区，防止氢气富集后发生爆炸。

上述装置中密封箱伸入酸洗池的酸液面下一侧连接有橡胶软挡板，因工件的进出会是酸液面产生上下波动，所以安装橡胶软挡板，以有效防止酸液面下降时聚合物微球窜入其它区域。

上述装置中与水帘喷口连通的管道上设置有循环泵Ⅱ。

上述装置中水槽口上方的导轨间设置有加强筋，可有效提高导轨的通过承载质量，确保滑车和工件框安全通过。

上述装置中进入酸洗池一侧或两侧的导轨与水平面呈向下倾斜3-8°的夹角，可以使滑车依靠自身重力滑入酸洗中，有效降低能源消耗，卷扬机在工件框向酸洗池滑入的过程中主要起减速作用。

本装置中聚合物微球覆盖层中使用的聚合物微球为低密度微球，微球的密度小于1.0g/cm³，粒径为200µm ~2000µm，覆盖层厚度为3-10mm，其作用是有效抑制酸洗池中的酸雾向大气扩散并保证酸洗过程中产生的氢气顺利排出。

本实用新型中的导轨为双导轨，具有较好的稳定性和耐用性。

本实用新型中滑车为四轮滑车。

本实用新型中牵引绳为耐酸的尼龙绳。

所述工件框的带有大孔框，可让酸液自由进出，内部空腔可放入工件，上方安装有可供吊车起吊的装置。

所述酸洗池为中空的倒梯形体，酸洗池侧壁坡度与酸液面之间的夹角为30-60°。

所述密封箱一侧没入酸液面下方20-50 cm。

上述装置的使用方法按如下具体步骤进行：

向酸洗池中加入酸液，使酸液液面没过密封箱一侧且高于一侧底端20-50cm，加入密度小于1.0g/cm³，粒径为200µm ~2000µm的聚合物微球，使其平均覆层厚度达到3-10mm；开启循环泵，通过水帘喷口在密封箱前端形成单层水帘；将四轮的滑车放置于双导轨上，用牵引绳将滑车的两端分别与卷扬机连接（也可以将多个四轮滑车串联），收紧卷扬机与滑车之间的牵引绳，使滑车定位；用吊车将装有工件的工件框放在滑车上并固定；启动一个或两个卷扬机使带工件框的滑车在自身重力的作用下缓慢沿导轨依次通过塑料帘和单层水帘滑入酸洗池中，并使滑车在聚合物微球覆盖层的酸液下方停住，开始计时对工件进行酸洗，达到酸洗时间后，开启循环泵使水帘喷口处于喷水状态，开启一个或两个卷扬机将带工件框的滑车缓慢拉入水帘喷口处，酸洗后的工件经过水帘或者水喷淋清洗，当带工件框的滑车滑出水帘喷口处后，关闭卷扬机，使滑车保持静止状态，用吊车将工件框吊走，重复上述操作完成酸洗或酸洗水洗一体化。

本实用新型使用的酸液为硫酸、盐酸、硝酸、铬酸、磷酸中一种或几种混合物。

本实用新型的方法中除工件外，所有与酸液和酸雾可能接触的部分均采用聚四氟乙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等耐酸材料制备。

本实用新型方法中酸液排放口设在酸洗池的底部并安装有阀门，当阀门开启时，酸液流动产生的冲力可以将沉淀在酸洗池底部的固体残渣冲洗至排放口并送入酸液过滤器中。

本实用新型方法中酸液过滤器安装有便于更换的滤布，可及时清理被过滤出的固体残渣。

本实用新型方法中经过滤净化的酸液可用循环泵经酸液循环管道返回至酸池中再利用。

双工位酸洗装置采用了双进料方式，所以具有更高的酸洗效率，可以大幅度缩减占地面积，设备的制造成本也比较低。而单工位酸洗装置只保留了双工位酸洗装置的一半，仅有一个进料口，但特别适合在狭小的空间内使用，且制造成本更低。

本实用新型的有益效果：本实用新型所述的酸洗装置克服了现有酸洗装置中只能局部或另行处理酸洗过程中产生酸雾的问题。现有的酸洗酸洗装置中，工件一般采用直接吊装的方式进出酸洗池，不可避免地会使酸液与大气直接接触，造成酸雾向大气扩散。本发明分别采用塑料帘阻挡、水帘吸收、密封箱和聚合物微球压制三种方式对酸洗过程进行全封闭，工件在通过塑料帘和水帘后以潜入的方式进入酸洗池，因此，全过程可有效防止酸雾向大气的扩散，具有很好的抑制酸雾效果。本实用新型所述的酸洗装置中还包含了酸液净化再利用装置，提高了酸液的利用效率，降低了废酸的排出量。另外，本实用新型的装置还具有操作简单、酸洗效率高、节约资源、和运行成本低等显著特点。

附图说明

图1是单工位酸洗装置结构示意图；

图2是双工位酸洗装置结构示意图；

图3是本装置部分结构示意图；

图中：1-卷扬机，2-牵引绳，3-滑车，4-工件，5-工件框，6-导轨，7-酸液面，8-酸洗池，9-塑料帘，10-水帘喷口，11-加强筋，12-水槽，13-密封箱，14-聚合物微球覆盖层，15-强制通风区，16-橡胶软挡板，17-定位销，18-酸液排放口，19-过滤器，20-酸液收集槽，21-循环泵Ⅰ，22-酸液循环管道，23-循环泵Ⅱ，24-支架。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型保护范围不局限于所述内容。

实施例1：能有效抑制酸雾产生的单工位酸洗装置及其使用工艺

如图1所示，单工位酸洗装置与工艺特适合于场地狭窄的情况下使用，该装置包括传送部、酸洗部、支架，传送部、酸洗部均安装在支架上；其中传送部包括卷扬机1、牵引绳2、带工件框5的滑车3、导轨6，卷扬机1和导轨6设置在支架24上，卷扬机上缠绕有牵引绳并通过牵引绳与滑车连接，滑车设置在导轨上并沿其滑动；酸洗部包括酸洗池8、水帘喷口10、水槽12、密封箱13、聚合物微球覆盖层14、过滤器19、酸液收集槽20、酸液循环管道22，密封箱罩放在酸洗池一侧，聚合物微球覆盖层设置在酸洗池另一侧酸液面上；密封箱一侧伸入酸洗池的酸液面7下，水帘喷口10设置在密封箱另一侧开口处形成水帘，水帘喷口外侧设置有塑料帘9，水槽12设置在水帘喷口下方，水槽底部开有出水口并通过管道与水帘喷口10连通；酸洗池底部开有酸液排放口18，过滤器19设置在酸液排放口下方并位于酸液收集槽20上方，酸液收集槽底部的排酸口通过酸液循环管道22与酸洗池8连通，酸液循环管道上设置有循环泵Ⅰ21，导轨6由卷扬机处沿支架开始铺设，经过水槽上方、酸洗池内壁进入酸洗池中；

其中所述滑车为四轮滑车，两端带有挂钩；可通过挂钩用耐酸的尼龙牵引绳将卷扬机和四轮滑车连接在一起，便于卷扬机对四轮滑车进行拉动；导轨从卷扬机经过单层水帘一直铺设到酸洗池底末端，可确保在四轮滑车在运动过程中保持直线运动，并且导轨与水平面呈向下倾斜4°，可使四轮滑车和工件框在重力的作用下滑入酸洗池中；酸洗池中的导轨保持水平。工件框的四个侧面有大孔，可让酸液自由进出，内部空腔可放入工件4，上方安装有可供吊车起吊的装置；所述酸洗池为中空的倒梯形体，酸洗池侧壁坡度与酸液面7之间的夹角为45°；塑料帘和单层水帘可有效密封箱下方酸液产生的少量酸雾经工件框向大气扩散，此处若采用多重水帘会使工件进入酸洗池前带入较多的水，降低酸液的浓度和酸洗效率。水槽12上方的导轨间安装有加强筋11以增大其上部导轨的承载能力，收集的水可抽至水帘喷口循环利用。密封箱采用耐酸材料（ABS）制备，其侧面没入酸液面8下方40 cm，防止聚合物微球窜入其它区域。密封箱伸入酸中一侧与酸洗池的斜坡面垂直距离大于工件框的高度20cm以上，以确保工件框顺利通过。因工件的进出会使酸液面产生上下波动，所以在密封箱伸入酸中一侧底部安装橡胶软挡板16，以防止酸液面下降时聚合物微球串区；聚合物微球覆盖层14中使用的聚合物微球的密度小于1.0g/cm³，粒径在200µm ~1000µm之间，覆层厚度为5mm，其作用是有效抑制酸洗池中的酸雾向大气扩散并保证酸洗过程中产生的氢气顺利排出。酸洗池底部开有酸液排放口18，其上设置阀门，开启阀门后利用酸液流动产生的力可以将沉淀在酸洗池底部的固体残渣冲洗至过滤器中，经其中的滤布过滤后可将固体残渣除去净化酸液，净化后的酸液用循环泵Ⅰ21经酸液循环管道返回至酸洗池中再利用；滤布可根据情况及时更换并清理固体残渣；酸洗池上方，即在密封箱内和聚合物微球覆盖层上方设置有通风设备，形成三个强制通风区15，可以有效防止氢气在局部富集后发生爆炸。

上述装置的使用过程如下：

向酸洗池中加入酸液，使酸液面没过密封箱一侧且高于一侧底端40cm，加入密度小于1.0g/cm³，粒径在200µm ~1000µm之间的聚苯乙烯微球，使其平均覆层厚度达到5mm。开启与水帘喷口10连通的管道上设置的循环泵Ⅱ23，在密封箱前端形成单层水帘；将四轮滑车放置于导轨上，用牵引绳将四轮滑车的前端与卷扬机连接，收紧卷扬机与四轮滑车之间的牵引绳，使四轮滑车定位；用吊车将装有工件4的工件框放在四轮滑车上并固定；开启卷扬机使带工件框的四轮滑车在自身重力的作用下缓慢沿导轨依次通过塑料帘和单层水帘滑入酸洗池中，四轮滑车在聚合物微球覆盖层的酸液下方停住，开始计时对工件进行酸洗，达到酸洗时间后，开启卷扬机将带工件框的四轮滑车缓慢拉出酸洗池经单层水帘和塑料帘回到起始位置后，关闭卷扬机，使四轮滑车保持静止状态，用吊车将工件框吊走，再将待酸洗的工件框吊放到滑车上并固定，重复上述操作。

当发现酸液变浑浊时，开启酸液排放口18上的阀门，让酸液在重力的作用下自动流入过滤器中，当过滤净化的酸液达到一定量时，开启循环泵Ⅰ将净化后的酸液循环管道返回至酸洗池中继续使用；当过滤器中出现过滤不畅或固体废渣达到一定量时，可及时更换滤布并将固体废渣清除。

实施例2：能有效抑制酸雾产生的双工位酸洗装置与使用工艺

如图2、3所示，该装置采用双向工件框进入的方式酸洗，酸洗效率较高，其包括传送部、酸洗部、支架，传送部、酸洗水洗部均安装在支架上；其中传送部包括2个卷扬机1、牵引绳2、2个带工件框的滑车3、导轨6；酸洗部包括酸洗池8、2个水帘喷口10、2个水槽12、2个密封箱13、聚合物微球覆盖层14、过滤器19、酸液收集槽20、酸液循环管道22；

导轨设置在支架上，2个卷扬机分别安装在酸洗池两侧的支架上，2个卷扬机上分别缠绕有牵引绳2，并通过牵引绳2分别与2个滑车3连接，滑车设置在导轨上并沿其滑动；两个中空的密封箱分别放置在酸洗池两端，两个密封箱之间的酸液面上覆盖有聚合物微球覆盖层14，每个密封箱一侧伸入酸洗池的酸液面下，每个密封箱另一侧开口处均设置有水帘喷口和塑料帘，2个水槽分别设置在2个水帘喷口下方，水槽底部的出水口通过管道与水帘喷口连通；酸洗池底部开有酸液排放口18，过滤器19设置在酸液排放口下方并位于酸液收集槽20上方，酸液收集槽20底部的排酸口通过酸液循环管道22与酸洗池连通，酸液循环管道上设置有循环泵Ⅰ21；导轨由一侧的卷扬机处沿支架开始铺设，经过水槽上方、酸洗池内壁进入酸洗池，最后延伸至另一侧的卷扬机处，在酸洗池底部中央设置有定位销17，用来固定四轮滑车。

其中所述滑车为四轮滑车，两端带有挂钩；可通过挂钩用耐酸的尼龙牵引绳将卷扬机和四轮滑车连接在一起，便于卷扬机对四轮滑车进行拉动；导轨与水平面呈向下倾斜6°，可使四轮滑车和工件框在重力的作用下滑入酸洗池中；酸洗池中的导轨保持水平。工件框的四个侧面有大孔，可让酸液自由进出，内部空腔可放入工件，上方安装有可供吊车起吊的装置；所述酸洗池为中空的倒梯形体，酸洗池侧壁坡度与酸液面之间的夹角为55°；密封箱采用耐酸材料（聚四氟乙烯）制备，其侧面没入酸液面8下方25cm，防止聚合物微球窜入其它区域。密封箱伸入酸中一侧与酸洗池的斜坡面垂直距离大于工件框的高度20cm以上，以确保工件框顺利通过。因工件的进出会使酸液面产生上下波动，所以在密封箱伸入酸中一侧底部安装橡胶软挡板16，以防止酸液面下降时聚合物微球串区；聚合物微球覆盖层中使用的聚合物微球的密度小于1.0g/cm³，粒径在600µm ~1800µm之间，覆层厚度为3mm，其作用是有效抑制酸洗池中的酸雾向大气扩散并保证酸洗过程中产生的氢气顺利排出。酸洗池底部开有酸液排放口18，其上设置阀门，开启阀门后利用酸液流动产生的力可以将沉淀在酸洗池底部的固体残渣冲洗至过滤器中，经其中的滤布过滤后可将固体残渣除去净化酸液，净化后的酸液用循环泵Ⅰ21经酸液循环管道返回至酸洗池中再利用；滤布可根据情况及时更换并清理固体残渣；酸洗池上方，即在密封箱内和聚合物微球覆盖层上方设置有通风设备，形成三个强制通风区，可以有效防止氢气在局部富集后发生爆炸。

上述装置的使用过程如下：

本双工位酸洗装置采用双向滑车进入方式，两边酸洗操作过程相同，现以单边进料方式具体说明使用步骤：向酸洗池中加入酸液，使酸液面没过密封箱一侧且高于一侧底端25cm，加入密度小于1.0g/cm³，粒径在600µm ~1800µm之间的聚苯乙烯微球，使其平均覆层厚度达到3mm。开启与水帘喷口10连通的管道上设置的循环泵Ⅱ23，在密封箱前端形成单层水帘；将四轮滑车放置于导轨上，用牵引绳将四轮滑车的前端与卷扬机连接，收紧卷扬机与四轮滑车之间的牵引绳，使四轮滑车定位；用吊车将装有工件的工件框放在四轮滑车上并固定；开启卷扬机使带工件框的四轮滑车在自身重力的作用下缓慢沿导轨依次通过塑料帘和单层水帘滑入酸洗池中，四轮滑车在聚合物微球覆盖层的酸液下方的的定位销17处停住，开始计时对工件进行酸洗，达到酸洗时间后，开启卷扬机将带工件框的四轮滑车缓慢拉出酸洗池经单层水帘和塑料帘回到起始位置后，关闭卷扬机，使四轮滑车保持静止状态，用吊车将工件框吊走，再将待酸洗的工件框吊放到滑车上并固定，重复上述操作；实际运行中，酸液池两边可同时进行上述操作，提高酸洗效率。

当发现酸液变浑浊时，开启酸液排放口上的阀门，让酸液在重力的作用下自动流入过滤器中，当过滤净化的酸液达到一定量时，开启循环泵Ⅰ将净化后的酸液循环管道返回至酸洗池中继续使用；当过滤器中出现过滤不畅或固体废渣达到一定量时，可及时更换滤布并将固体废渣清除。