专利名称：在带钢镀锌中用于再生硫酸盐电解液的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在带钢镀锌中通过从循环系统中沉淀出溶解的铁来再生硫配盐电解液的方法和设备。
在电镀锌时，要进行镀锌的带钢在净化、除油和酸洗装置中进行预先处理之后，经过往往要在连续的装置中通过一个或多个由耐酸材料制成的镀槽。其中，在酸性硫酸盐浴中优先使用不溶解的阳极用于电解镀锌。在电解槽内的特殊流体和喷嘴布置，通过形成一种有利的电解液的流层分配，使在带钢表面上的锌或锌-镍的均匀沉积达到最佳程度。
在操作过程中，镀锌液中产生带有杂质金属，如Fe、As、Cu、Cd、Sb、和Pb的杂质。这些杂质导致不纯净的镀层，因而产生废品。为了防止这个问题，由大规模的测量和分析系统监测在单独的设备部分中制备和处理的锌或锌-镍电解液，并采用机械和化学方法分离杂质，从而稳定地保持其质量。电解液以循环方式进行工作，新鲜的电解液在槽的带钢出口进入，以受控制的流动流向带钢进口，在受控制的循环回路中用泵抽送送回并进行过滤，达到预先规定的浓度，除去金属杂质，重新泵送到电解槽的带钢出口。
由现有技术中已知，在工艺过程中，在阳离子交换剂中重新去除硫酸盐电解液中形成的溶解的铁。在这种情况下产生大量有害的酸性废水，以及由此而起的操作问题和高的废物排除费用。
由废水处理技术已知，溶解的金属通过提高pH值可沉淀析出，接着进行浓缩。在这样的设备中，作为中和剂可以毫无问题地使用溶解性的盐，这种盐不会妨碍废水净化过程。
与此相反，在废水处理技术中使用的中和剂不适合于在用硫酸锌电解液进行工作的镀锌过程中使用，因为这些中和剂增加了电解液中盐的含量，严重干扰镀锌过程。
本发明的目的在于，提供在带钢镀锌时从循环过程中沉淀析出溶解的铁，而使硫酸盐电解液再生的方法和设备，当使用对镀锌过程无不利影响并以特别经济的手段可应用的中和剂时，该方法和设备避免了上述缺点和难题。
为了解决上述任务，本发明提出了如下所述的一系列操作步骤并使用了所述的介质添加剂a)从电解液中取出要再生的分量；b)通过氧化还原控制的添加氧化剂将其中溶解的铁氧化成Fe3+；c)此外，仍然溶解而包含在电解液中的Fe3+，通过控制的添加一种ZnO或ZnCO3一水悬浮液，在pH值提高至沉淀极限时作为淤浆沉淀出来；d)过剩的ZnO或ZnCO3通过添加新鲜电解液而溶入溶液中；e)从电解液中过滤出沉淀的Fe3+，将再生的分量重新送回到循环过程中。
按照本发明，从电解液的循环中每次取出要再生的分量，并通过氧化还原控制的添加氧化剂将其中溶解的铁氧化成Fe3+，然后通过将pH值提高至沉淀极限，借助于控制的添加ZnO或ZnCO3一水悬浮液使溶解的铁作为淤浆沉淀析出，通过添加新鲜电解液使过剩的ZnO或ZnCO3溶解于溶液中。此时，每次要再生的电解液分量被充分净化，除去了其中的杂质，尤其是溶解的铁。沉积出的铁淤浆被输送通过一个合适的过滤器，如压滤器、带过滤器、倾析滤器等，过滤出沉淀的铁。然后再生的电解液分量被重新送回到工艺循环过程中。
溶解的锌在电解液中是以ZnSO4的形式存在，因此可以毫无损失地重新参与镀锌过程。存在于一个自动镀锌设备中的锌溶解工位，其效率减少了这样一个溶解率，该溶解率相应于达到沉积的锌量。因此仍然不干扰电解液的酸-金属平衡。
该方法的一种安排规定，使用H2O2和/或空气作为氧化剂。在这两种情况下，不会将干扰性的盐带入电解液中。
最好是从带钢出口区将要再生的分量从镀锌溶中取出，然后在带钢进口区将已再生的分量重新送入镀锌溶中。但是，该分量也可以直接从循环系统中取出。
本发明的另一种安排规定，在操作步骤b)-e)期间将电解液置于持续不断的循环运行中。
此外，还规定，在操作步骤b)期间测量电解液中的氧含量，根据测量结果定量添加氧化剂。
最后，本发明规定，在操作步骤c)期间测量电解液的pH值，根据测量结果定量添加ZnO和/或ZnCO3。
一种用于实施本发明方法的设备，其特征是，它具有一个带有搅拌器的反应槽，该反应槽用一根引出管道和一根返回管道与一个镀锌溶的镀槽连接，该反应槽附加有一个用于氧化剂的贮液槽和一个用于ZnO和/或ZnCO3一水悬浮液的贮液槽，上述用于氧化剂的贮液槽带有一根连接管道和一个分配料泵，上述用于悬浮液的贮液槽带有一根连接管道和一个配料泵，同时该设备有一个带有pH值传感器的配料泵和另一个带有用于测定电解液(以有效化合物)中氧含量的测量元件的配料泵，在返回管道中配置一个固体过滤器。
本发明设备的一种布置规定，引出管道连接在带钢出口区的镀槽的引出位置，返回管道连接在带钢入口区的镀槽的加入位置。
另外还规定，镀槽具有一个电解液的循环回路，该回路由一个与带钢运动方向相反的电解液流和一个带有循环泵的回路管道构成。
在附图
中，通过本发明设备的一种优选实施方案，以工艺流程图的方式说明本发明的方法。
该附图示出用于再生带钢镀锌设备的镀锌池(15)中的硫酸盐电解液的处理站(10)，该带钢镀锌设备仅示出一个镀槽(20)。要镀锌的带钢(40)在导向部件(图中未示出)引导下通过镀槽，并沿带钢运动方向(41)从带钢入口(11)穿过镀槽到达带钢出口(12)。镀锌池(15)中的电解液沿着与其相反的流动方向(42)通过镀槽(20)，并按照纯粹示意性的图示说明，借助一根回路管道(44)和一个设置在其中的循环泵(43)、以增强的流动进行循环。根据需要，通过加入管道(45)向镀槽(20)中供入新鲜电解液。
处理站(10)具有一个反应槽(2)，该反应槽用一根引出管(21)和一根返回管(22)与镀锌池(15)的镀槽(20)连接。反应槽(2)具有一个搅拌器(8)。此外，该反应槽附带有一个用于氧化剂的贮液槽(4)和一个用于ZnO和/或ZnCO3一水悬浮液的贮液槽(3)，上述贮液槽(4)带有一根连接管道(26)和一个配料泵(27)，上述贮液槽(3)带有一根连接管道(23)和一个配料泵(24)。配料泵(24)有一个pH值传感器(30)，配料泵(27)有一个用于测定电解液(以有效化合物)中的氧含量的测量元件(28)。在返回管道(22)中设置一个带有排出沉淀的铁淤浆的装置(46)的固体过滤器(5)。再生的电解液通过连接在带钢进口(11)区的加入位置(6)上的返回管道(22)被送回到镀槽(20)中。
如从图中可以看出的那样，引出管道(21)连接在钢带出口(12)区的镀槽(20)的引出位置(1)上，返回管道(22)连接在带钢进口(11)区的镀槽(20)的加入位置(6)上。处理站的功能可描述如下。
为了净化电解液(15)，用来自引出位置(1)的引出管道(21)从镀槽(20)中取出电解液的分量并送入反应槽(2)中。最有利的引出位置是在带钢出口(12)区中的溶锌系统(图中未示出)之后，因为这里已出现了轻微的pH提高。但是，电解液的分量也可以直接从镀槽(20)的循环系统(42-44)中取出。反应槽一装满，就从槽(4)经过管道(26)和配料泵(27)借助测量元件(28)还原氧化控制的添加H2O2或者选择吹入空气，使溶解在电解液中的铁氧化成Fe3+。接着从槽(3)配入ZnO或ZnCO3和水的悬浮液，使电解液中的pH值受控制地提高。在这种情况下，应使搅拌器(8)开始工作，并且泵(7)处于循环工作运转中。pH值的提高进行到Fe3+沉淀达到极限。在所属的pH值(约2.9-3.5)时，在正常情况下ZnO恰好完全溶解。在发生Fe3+沉淀后，再次将约为槽容积10％的新鲜电解液流入槽(2)中，以便逐次地使过剩的ZnO溶解到溶液中。接着可使电解液通过一个合适的过滤器(5)，例如压滤器、带滤器、倾析滤器等，在那里过滤出沉淀的铁。除去了铁杂质而再生的电解液分量被重新供入循环回路中。溶解在溶液中的锌在电解液中以ZnSO4的形式存在，因此参与镀锌过程。
权利要求
1.在带钢镀锌时通过从循环过程中沉淀出溶解的铁而使硫酸盐电解液再生的方法，其特征在于，a)从电解液中取出再生的分量；b)通过氧化还原控制的添加氧化剂将其中溶解的铁氧化成Fe3+；c)此外，仍然溶解而包含在电解液中的Fe3+，通过控制的添加一种ZnO或ZnCO3一水悬浮液，在pH值提高至沉淀极限时作为淤浆沉淀出来；d)过剩的ZnO或ZnCO3通过添加新鲜电解液而溶入溶液中；e)从电解液中过滤出沉淀的Fe3+，将再生的分量重新送回到循环过程中。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于，使用H2O2和/或空气作为氧化剂。
3.权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从镀锌槽中由带钢出口区取出要再生的分量。
4.权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将再生的分量送回到带钢进口区进入镀锌槽中。
5.权利要求1至4中一项或多项所述的方法，其特征在于，在操作步骤b)-d)期间，电解液处于循环运动状态。
6.权利要求1至5中一项或多项所述的方法，其特征在于，在操作步骤b)期间测量电解液中的氧含量，根据测量结果定量添加氧化剂。
7.权利要求1至6中一项或多项所述的方法，其特征在于，在操作步骤c)期间测量电解液中的pH值，根据测量结果定量添加ZnO和/或ZnCO3。
8.用于实施上述权利要求的方法的设备，它具有至少一个镀槽(20)和用于引导要镀覆的带钢(40)通过的装置并具有使电解液经过镀槽(20)形成一个电解液循环回路的装置(43、44)，其特征在于，该设备具有一个带有搅拌器(8)的反应槽(2)，此反应槽用一根引出管道(21)和一根返回管道(22)与镀锌池(15)的镀槽(20)连接，反应附加有一个用于氧化剂的贮液槽(4)和另一个用于ZnO和/或ZnCO3一水悬浮液的贮液槽(3)，所述贮液槽(4)带有一根连接管(26)和一个配料泵(27)，所述贮液槽(3)带有一根连接管(23)和一个配料泵(24)，其中配料泵(24)备有一个pH值传感器(30)，配料泵(27)备有一个用于测量电解液(以有效化合物)中的氧含量的测量元件(28)，并在返回管道(22)中设置一个固体过滤器(5)。
9.权利要求8所述的设备，其特征在于，引出管道(21)连接在带钢出口(12)区的镀槽(20)的引出位置(1)，返回管道(22)连接在带钢进口(11)区的镀槽(20)的进入位置(6)上。
10.权利要求8或9所述的设备，其特征在于，镀槽(20)具有一个电解液循环回路，该回路由一个与带钢运动方向(41)相反的电解液流(42)和一个带有循环泵(43)的回路管道(44)构成。
全文摘要
在带钢镀锌时通过从循环回路中沉淀出溶解的铁，使硫酸盐电解液再生的方法，通过以下所述实现出人意料的高效和廉价的操作方式，即a)从电解液中取出要再生的分量；b)通过氧化还原控制的添加氧化剂使其中溶解的铁氧化成Fe
文档编号C25D21/18GK1136091SQ96101290
公开日1996年11月20日 申请日期1996年2月18日 优先权日1995年2月23日
发明者J·库尔曼, U·格拉斯卡 申请人:Sms舒路曼-斯玛公司