一种钢铁镀锌助镀液自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，具体涉及一种钢铁热浸镀锌助镀液自净化环保处理系统。

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）：

1、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。

2、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降下来进行除铁，净化成本高，提取效率低，同时再次生成污泥需要环保处理，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，把两种废物巧妙结合，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自净化环保处理系统，包括换热器、真空-汽液分离器、中和槽、置换反应沉降槽，所述换热器的进水口通过水泵连接有流体热源，换热器与真空-汽液分离器连接，真空-汽液分离器的排汽口通过真空抽吸泵与中和槽连接，真空-汽液分离器的排水口还与置换反应沉降槽连接，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，所述置换反应沉降槽及中和槽还加入镀锌产生固废锌灰。

优选的，所述钢铁镀锌助镀液自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，所述热水箱内还设有电加热装置。

优选的，所述置换反应沉降槽加入镀锌锌灰，置换反应生成氯化锌及铁粉。

优选的，所述中和槽加入镀锌锌灰，中和反应生成氯化锌溶液。

一种钢铁镀锌助镀液自净化环保处理方法，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，

储水箱内还设置有电加热装置，加热后的热媒，即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（zncl）氯化铵（nhcl）水（h2o）

镀锌锌灰主要成分：锌（zn）氧化锌（zno）氯化锌（zncl2）

（2）加热后的助镀液通入到真空-汽液分离器中，在负压下低温进行汽液分离，气态的蒸汽、挥发气进入到真空抽吸泵内吸收为纯净稀氯化铵及稀盐酸。

水物理特性：在-0.09mp时，水的沸点65℃

（3）真空抽吸泵内吸收为纯净稀氯化铵及盐酸排入中和槽，加入镀锌产生锌灰与盐酸中和反应生成氯化锌，形成镀锌生产系统使用的助镀液。

中和反应式：2hcl+zno=zncl2+h2o

2hcl+zn=zncl2+h2↑

（4）真空-汽液分离器内经浓缩后的助镀液经排水口排入到置换反应沉降槽中加入镀锌产生锌灰进行置换反应，经沉降排出纯净的氯化锌清液，为镀锌生产系统的助镀液使用，沉降排出的铁粉出售处理。

置换反应式：zn+fecl2=zncl2+fe↓

本发明的优点在于：本发明基于物理及化学方法，优化了现有的助镀液回收工艺布局，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，采用负压下低温蒸馏-挥发法将气态的纯净的氯化铵液、稀盐酸与含有杂质的助镀液分离开来，稀盐酸经锌灰中和后形成纯净氯化锌液，剩下来的浓缩助镀液经置换反应沉降槽加入镀锌锌灰置换反应生成氯化锌清液镀锌生产回用，沉降所得铁粉出售，上述纯净氯化铵和氯化锌溶液（助镀液）及置换反应沉降（金属铁）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自净化环保处理系统的流程图。

图2为本发明中置换反应沉降槽的结构示意图。

图3为本发明中和槽的结构示意图。

其中，1-换热器，2-真空-汽液分离器，3-真空抽吸泵，4-中和槽，5-置换反应沉降槽，6-水泵，7-助镀液泵，8-电磁阀，9-液位传感器，10-温度传感器，11-压力传感器，12-水加热器，13-辅助加热器。

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3所示，一种钢铁镀锌助镀液自净化环保处理系统，包括换热器1、真空-汽液分离器2、真空抽吸泵3、中和槽4和置换反应沉降槽5，所述换热器1的进水口通过水泵6连接有流体热源，换热器1与真空-汽液分离器2连接，真空-汽液分离器2的排汽口通过真空抽吸泵3与中和槽4连接，真空-汽液分离器2的排水口还与置换反应沉降槽5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，所述置换及中和反应物质加入的是镀锌产生的锌灰。

在本实施例中，所述置换反应槽5由浓缩助镀液入口14、置换反应区15（内加入锌灰固废）、固液分离沉降区17、纯净氯化锌清液出口16、金属铁排出口18组成。

在本实施例中，所述中和槽4由吸收形成氯化铵及盐酸进口19、中和反应区（内加入锌灰固废）20、纯净助镀液出口21组成。

在本实施例中，所述热水储存在水加热器12内，所述辅助加热器13内设有电加热装置。

在本实施例中，所述电机热装置具体为电加热管，所述电加热管的形状为盘管式。

此外，所述钢铁镀锌助镀液自净化环保处理系统内设置有多个压力传感器11、温度传感器10、液位传感器9，电磁阀8等，通过微处理器与显示器连接，用于钢铁镀锌助镀液自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自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自净化环保处理方法，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12内的水加热，具体可通过相应的换热器进行加热，辅助加热器内还设置有电加热装置13，以备需要的时候使用，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真空-汽液分离器2中进行汽液分离，气态的蒸汽进入到真空抽吸泵3内吸收为液态的纯净稀氯化铵及盐酸，进入到中和槽4中加入锌灰进行中和反应制得纯净的助镀液（氯化锌、氯化铵溶液）以备镀锌生产使用，真空-汽液分离器2内液态的助镀液经排水口排入到置换反应沉降槽5中进行置换反应，生成氯化锌溶液补充加入助镀液生产使用；

（3）所述步骤（2）中置换反应后产生的金属铁沉降过滤出来，作为炼铁资源再次处理。

基于上述，本发明基于物理及化学方法，优化了现有的助镀液回收工艺布局，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，采用蒸馏法将气态的纯净的氯化铵液、稀盐酸与含有杂质的助镀液液分离开来，稀盐酸与锌灰中和反应后形成纯净助镀液，剩下来的液态助镀液液经置换反应沉降槽5置换反应后，形成纯净的氯化锌溶液，上述纯净助镀液和金属铁均可循环利用，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。