一种钢铁镀锌助镀液电离除铁净化环保处理系统及方法与流程

本发明涉及环保节能再生技术领域，具体涉及一种钢铁镀锌助镀液电离除铁净化环保处理系统和一种钢铁镀锌助镀液电离除铁净化环保处理方法。

背景技术：

钢铁镀锌防腐生产及加工，浸渍助镀液是工件完成热浸镀锌之前的所有镀前处理工序中最重要的处理工序；很多采用“氯化锌+氯化铵”复合盐水溶液的助镀液，因该处理方法效率高、简单、彻底；保证工件表面在热浸镀锌中形成完整的zn-fe合金层，极大延长钢铁产品寿命及安全性能；但是工件在助镀液中浸渍时会带入表面黏附的残留铁盐、盐酸及与助镀液循环反应生成铁盐，而当助镀液中铁离子含量超过5g/l时，会与锌液反应生成锌渣，大幅增加锌耗成本，同时镀锌工件表面镀层疏松，无法保证镀锌质量。所产生的大量助镀废液形成严重的环保问题，不易无害化处理，而且传统处理费用极高。在氧化剂处理废助镀液贮藏、转运过程中形成严重的安全问题。

现有的助镀液中铁盐处理方法有（《钢铁热镀锌工艺生产技术实践应用》技术问答1000例，作者：马树森徐言东袁华朋温洪新等，出版社：西南交通大学2016.5）：

倒槽除铁法：在助镀液中加入氨水、过氧化氢（h2o2），生成氢氧化铁(（te(oh)3）沉淀除铁；实践证明经过这样处理可以除铁，但同时处理过程中锌离子也能被沉淀下来，必须要补充锌离子，增加镀锌生产消耗；处理过程中还消耗氨水及双氧水，产生循环氢氧化铁污泥。

在线除铁法：将助镀液连续不断的抽入除铁设备中，利用强氧化剂，如高锰酸钾（kmno3）、氯酸钾（kclo3）、次氯酸钠（naclo）、双氧水或空气等，将二价铁氧化成三价铁沉淀分离；都需消耗化工产品，同时循环生成污泥。

上述两者回收利用系统均是采用添加危化品进行化学反应，将助镀液中的铁离子反映生成氢氧化铁沉淀下来进行除铁，净化成本高，提取效率低，有二次污染危险，也没有采取利用镀锌锌灰及镀锌生产烟道废热热源。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在利用常规、常见低位余热热能下，利用电化学原理，不同物质电极电位差氧化，是绿色环保、节能利用的工艺系统，以降低钢铁镀锌防腐生产及加工用助镀液（氯化铵+氯化锌复合盐水溶液）的生产制造成本和消耗，强化资源再生，消除环保隐患。

一种钢铁镀锌助镀液电离除铁净化环保处理系统，包括换热器、电离分解器、一级反应器、二级反应器、一级过滤器和二级过滤器，所述换热器的进水口通过水泵连接有流体热源，换热器与电离分解器连接，电离分解器与一级反应器连接，一级反应器通过喷射泵与二级反应器连接，一级反应器的排液口与一级过滤器连接，二级反应器的排液口与二级过滤器连接，所述流体热源具体为利用镀锌设备排出的烟道废气加热后的热水，所述一级反应器及二级反应器还加入氨水。

优选的，所述钢铁镀锌助镀液电离除铁净化环保处理系统管道与设备设置有多个压力、温度、液位传感器，并设有集中控制柜配置微处理器、输入输出设备、显示器等对处理系统进行自动控制调节。

优选的，所述热水储存在热水箱内，所述热水箱利用镀锌烟道余热加热装置。

优选的，所述电离分解器是提供一定安全电压直流电源，把助镀液中2价铁离子氧化成3价铁离子，产生氢氧化铁固体沉淀，同时产生氢气及微量氯气。

优选的，所述喷射泵吸收氯气，同时加入污染助镀液，氧化反应生成氯化铁。

优选的，所述一、二级反应器加入的是氨水，中和反应生成氯化铵及氢氧化铁。

一种钢铁镀锌助镀液电离除铁净化环保处理方法，包括如下步骤：

（1）利用生产系统中镀锌设备的一些烟道废气给热水箱内的水加热，热水经过换热器给钢铁镀锌使用后含铁废助镀液加热；

废助镀液主要成分：盐酸（hcl）氯化亚铁（fecl2）氯化锌（zncl2）氯化铵（nh4cl）水（h2o）

氨水主要成分：nh4（oh）

（2）加热后的助镀液通入到电离分解器中，在安全电压直流电源下进行电离分解，把助镀液中2价铁离子氧化成3价铁离子，产生氢氧化铁固体沉淀，同时产生氢气及微量氯气；

氧化反应式：6fecl2+6h2o=4fecl3+2fe（oh）3↓+3h2↑

2fecl2+6h2o=2fe（oh）3↓+2cl2↑+3h2↑

（3）电离分解器内经氧化后的助镀液（液固混合物）排入到一级反应器中加入氨水进行中和反应，经一级过滤器沉淀过滤排出纯净的助镀液清液，为镀锌生产系统的助镀液使用，沉淀排出的氢氧化铁出售处理。

中和反应式：fecl3+nh3+h2o=nh4cl+fe（oh）3↓

（4）电离分解器内经氧化还原后形成的氢气、氯气，经一级反应器分离，喷射泵内吸收氧化污染助镀液排入二级反应器，加入氨水中和反应，经过二级过滤器沉淀过滤排出纯净的助镀液清液，为镀锌生产系统的助镀液使用，沉淀排出的氢氧化铁出售处理；

反应式：2fecl2+cl2=2fecl3（喷射泵内吸收氧化污染助镀液）

fecl3+nh3+h2o=nh4cl+fe（oh）3↓（二级反应器加入氨水中和反应）。

本发明的优点在于：本发明基于电化学方法，优化了现有的助镀液净化循环使用工艺流程，热能利用、分离、吸收以及净化助镀液设备紧凑，工艺精巧、安全，采用安全电压直流电源电离氧化分解沉淀、氨水中和沉淀把铁离子与助镀液分离开来，生成助镀液清液镀锌生产回用，沉淀所得氢氧化铁出售，上述纯净助镀液电离氧化、中和反应沉淀均可循环利用，整个工艺实现了环保净化、节能减排以及资源再生。

附图说明

图1为本发明所述的一种钢铁镀锌助镀液电离除铁净化环保处理系统的流程图。

图2为本发明中电离分解器的结构示意图。

其中，1-换热器，2-电离分解器，3-一级反应器，4-喷射泵，5-二级反应器，6-二级过滤泵，7-二级过滤器，8-一级过滤泵，9-一级过滤器，10-水泵，11-加热器，12-电极，13-氧化反应器，14-显示器。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图2所示，一种钢铁镀锌助镀液电离除铁净化环保处理系统，包括换热器1、电离分解器2、一级反应器3、喷射泵4和二级反应器5，所述换热器1的进水口通过水泵10连接有流体热源，换热器1与电离分解器2连接，电离分解器2的气体通过一级反应器3分离、经喷射泵4与二级反应器5连接，电离分解器2的液固混合物与一级反应器3连接，所述流体热源具体为利用镀锌设备排出的烟道废气加热后的热水，所述氧化反应提供的是安全电压直流电源、中和反应物质加入的是氨水。

在本实施例中，所述一级净化由氧化分解液固混合物助镀液电离分解器2、中和反应一级反应器3、一级过滤泵8、一级过滤器9组成。

在本实施例中，所述二级净化由氧化分解氢气、氯气电离分解器2、吸收氧化形成氯化铁喷射泵4、中和反应二级反应器5、二级过滤泵6、二级过滤器7组成。

在本实施例中，所述热水储存在水加热器11内。

在本实施例中，所述电离分解器由电极12、氧化反应器13、显示器14组成。

此外，所述钢铁镀锌助镀液电离除铁净化环保处理系统内设置有多个电极12、温度传感器15、液位传感器16，电磁阀17、电导率传感器18、压力传感器19等，通过微处理器与显示器14连接，用于钢铁镀锌助镀液电离除铁净化环保处理系统进行控制、监测、运行，确保钢铁镀锌助镀液电离除铁净化环保处理系统高度自动化运行。

本发明还公开了一种钢铁镀锌助镀液电离除铁净化环保处理方法，包括如下步骤：

（1）利用生产系统中镀锌设备的一些烟道废气给水加热器11内的水加热，具体可通过相应的换热器进行加热，加热后的热媒，即热水经过换热器1给钢铁镀锌防腐生产及加工所用助镀液除铁加热；

（2）加热后的助镀液通入到电离分解器2中进行电离氧化分解，电离分解器2内液固混合物的助镀液排入到一级反应3中进行中和反应，经一级过滤泵8输出，一级过滤器9过滤制得纯净的助镀液（氯化锌、氯化铵溶液）以备镀锌生产使用；气态的氢气、氯气进入一级反应器3分离，由喷射泵4内吸收氧化助镀液，进入到二级反应器5中加入氨水进行中和反应沉淀，经二级过滤泵6输出，二级过滤器7过滤制得纯净的助镀液（氯化锌、氯化铵溶液）以备镀锌生产使用，；

（3）所述步骤（2）电离氧化、一二级中和反应后产生的氢氧化铁经沉淀过滤出来，作为资源再次利用。

基于上述，本发明基于电化学方法，优化了现有的助镀液回收工艺方法，热能利用、危废处理利用、分离、吸收，本发明净化助镀液设备紧凑、工艺精巧、采用工程塑料、无特种设备及污染物，采用安全电压直流电源电离氧化分解所得液固混合物部分经氨水中和沉淀把铁离子与助镀液分离开来，生成助镀液清液镀锌生产循环回用，过滤所得氢氧化铁出售，电离氧化分解气体部分经喷射泵进一步氧化，二级反应器5加入氨水中和沉淀，把铁离子与助镀液分离开来，生成助镀液清液镀锌生产循环回用，过滤所得氢氧化铁出售上述纯净助镀液电离氧化、中和反应沉淀均可循环利用，整个工艺实现了环保净化、节能减排以及资源再生。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。