專利名稱：一種鋼鐵緩蝕抑霧劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種專用于鋼鐵酸洗過(guò)程中起緩蝕抑霧作用的抑霧劑及其生產(chǎn)方法。
在鋼鐵廠生產(chǎn)中，需對(duì)鋼坯、鋼管、鋼帶等進(jìn)行表面酸洗處理，以除掉工件表面的氧化皮，使工件的金屬基體暴露出來(lái)，以便下一工序的加工或檢驗(yàn)。但在酸洗過(guò)程中，工件與硫酸(15%左右，w/w%)在一定溫度下(50-70℃)接觸反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的酸霧，使生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境嚴(yán)重污染，對(duì)工人身體健康和廠房設(shè)備危害嚴(yán)重。此外，酸洗時(shí)還極易對(duì)工件材質(zhì)造成“氫脆”和過(guò)酸洗，影響工件的后道工序加工，嚴(yán)重時(shí)可致使工件報(bào)廢。
據(jù)測(cè)定，鋼鐵廠酸洗工段生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的酸霧一般在200-400毫克/米3，超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)標(biāo)為10毫克/米3)允許值數(shù)十倍。
為了解決酸霧危害問(wèn)題，一般工廠都在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置大型軸流風(fēng)機(jī)將車間內(nèi)的酸霧抽吸到室外，再用水吸收排放，如《上海金屬》1991年第6期第34頁(yè)所報(bào)道。一般10立方米的酸洗槽需配置一臺(tái)55千瓦的軸流風(fēng)機(jī)。
除軸流風(fēng)機(jī)法外，還有采用真空抽吸法、高壓靜電捕集法和表面活性劑表面泡沫復(fù)蓋法等來(lái)降低生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)酸霧的，但是這些方法都存在一定問(wèn)題，如設(shè)備投資大、能耗高、設(shè)備易損壞、泡沫影響生產(chǎn)并易產(chǎn)生“滑鋼”事故等，如湖北省仙桃市化肥廠生產(chǎn)的WX-Ⅰ型緩蝕劑就是如此，最終試驗(yàn)效果無(wú)法達(dá)到規(guī)定要求?？傊笆鲞@些方法除酸霧的效果都有一定的局限性，與國(guó)家允許排放標(biāo)準(zhǔn)仍有較大偏差。
本發(fā)明的目的是為了解決以上技術(shù)的不足而提供一種使鋼鐵在酸洗過(guò)程中能降低環(huán)境酸霧濃度和耗酸量、減少酸洗時(shí)間及酸洗過(guò)程中的鋼耗量及解決因酸洗而引起鋼鐵材質(zhì)“氫脆”和過(guò)酸洗現(xiàn)象的鋼鐵緩蝕抑霧劑及其生產(chǎn)方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的鋼鐵緩蝕抑霧劑從鋼鐵工件酸洗的反應(yīng)機(jī)理入手，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，采用了控制反應(yīng)速率的方法來(lái)抑制酸霧的產(chǎn)生，從而提出了一種能達(dá)到上述目的的鋼鐵緩蝕抑霧劑，其特征是在于100分重量中含有0.1至5份硝酸鑭、0.1至10份硝酸鈰、0.1至3份硝酸鈀、2至20份硫脲、0.1至5份氯化鉑、0.3至5份硝酸、10至20份聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷嵌段共聚物、5至10份烷基酚聚氧乙烯醚、其余為水。為了提高其酸霧的抑制能力，控制氧化還原反應(yīng)的速率，其所述的聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷嵌段共聚物優(yōu)先選用撲露尼克-F108(pluronic-F108)，并且所述的烷基酚聚氧乙烯醚優(yōu)先選用壬基酚聚氧乙烯(21)醚，其中所用的水選用蒸餾水或去離子水。這一配方的提出，可以從氧化還原反應(yīng)機(jī)理和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中來(lái)進(jìn)一步獲得支持和了解。
在鋼鐵廠生產(chǎn)中，酸洗工序的主要任務(wù)就是清除工件表面的氧化皮，其主要反應(yīng)如下
從以上反應(yīng)式可以看出，在清除氧化皮過(guò)程中(反應(yīng)(1)～(3))，伴隨著工件鐵基體被硫酸溶解的反應(yīng)(反應(yīng)(4))，同時(shí)放出氫氣形成氫氣泡，當(dāng)氫氣泡上升穿透酸洗液液面時(shí)，便破裂形成酸霧。此外，當(dāng)游離的氫原子作用于表面和材料內(nèi)部金屬晶格間隙中時(shí)，便會(huì)對(duì)工件產(chǎn)生過(guò)酸洗和“氫脆”。由化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的計(jì)算可知，在酸洗溫度達(dá)50℃時(shí)，反應(yīng)(4)的反應(yīng)速率大大高于反應(yīng)(1)-(3)的反應(yīng)速率，從而造成酸洗時(shí)硫酸與工件的鐵基體激烈反應(yīng)。由此可知，只要在不影響反(1)-(3)的反應(yīng)速率的情況下，通過(guò)抑制反應(yīng)(4)的反應(yīng)速率，就能抑制酸霧的產(chǎn)生，同時(shí)還能節(jié)約硫酸、加快酸洗速度和減少工件的酸洗失重。
為此本發(fā)明采用貴金屬鹽和稀土金屬鹽作為電位轉(zhuǎn)移劑，以大分子碳?xì)涔羌懿牧献鳛橛坞x氫原子捕集劑，使酸洗過(guò)程中工件鐵基體表面產(chǎn)生的電荷及時(shí)轉(zhuǎn)移到溶液中，降低了鐵基體表面反應(yīng)(4)的電極電位，使反應(yīng)(4)的反應(yīng)速率降低，從而使反應(yīng)(4)受到抑制，另外，加上氫原子捕集劑的作用使少量游離的氫原子通過(guò)氫鍵聯(lián)結(jié)，無(wú)法穿透酸洗液面形成酸霧，也不會(huì)再向工件的金屬晶格間隙滲透而造成對(duì)工件的損害。
本發(fā)明所述的鋼鐵緩蝕抑霧劑，其生產(chǎn)方法是首先在反應(yīng)容器內(nèi)按配方比例加入水，再加入規(guī)定量的硝酸，并攪拌均勻，然后加入規(guī)定量的硝酸瀾、硝酸鈰、硝酸鈀、硫脲、氯化鉑、并攪拌，待全部物料都溶解后，再加入規(guī)定比例的聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷嵌段共聚物和烷基酚聚氧乙烯醚待充分?jǐn)嚢韬蠹闯僧a(chǎn)品。
本發(fā)明所得到的鋼鐵緩蝕抑霧劑，經(jīng)鋼管廠和中型軋鋼廠生產(chǎn)試驗(yàn)，添加量為酸洗液總量的0.5%(體積百分比)即可，試驗(yàn)時(shí)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的軸流風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，經(jīng)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)空氣取測(cè)定其酸霧為2.0毫克/米3，大大低于國(guó)家允許標(biāo)準(zhǔn)(15毫克/米3)。
從進(jìn)一步的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)來(lái)看，在杭州鋼鐵廠鋼管分廠四只12立方米的酸洗槽中應(yīng)用，酸洗槽中的硫酸濃度為15.6%，酸洗槽中的硫酸濃度15.6%，酸洗溫度為55～70℃，本發(fā)明的鋼鐵緩蝕抑霧劑加入量為0.5%，酸洗液工作周期為八個(gè)班(48小時(shí))，分別作酸洗時(shí)間(氧化皮全部脫落時(shí)間)、酸霧抑制效果、緩蝕效果、酸的用量、工件酸洗失重、工件酸洗質(zhì)量等對(duì)照試驗(yàn)，以不加抑霧劑作空白對(duì)照，結(jié)果如下表表1 酸霧測(cè)定結(jié)果
表2 酸洗時(shí)間比較
表3 工件平均酸洗失重比較
以上對(duì)照試驗(yàn)共進(jìn)行48小時(shí)，最大規(guī)格φ78×8，最小規(guī)格φ7×1，全部涂上標(biāo)記進(jìn)行質(zhì)量跟蹤，以磷化、皂化、冷撥工序反饋的情況看，100%達(dá)到正常工藝規(guī)定要求，無(wú)“氫脆”和過(guò)酸洗等不良現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)。酸洗時(shí)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的軸流風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)始終無(wú)酸霧產(chǎn)生，大大改善了酸洗生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的勞動(dòng)環(huán)境。根據(jù)試驗(yàn)推算，僅此試驗(yàn)廠家，其全年可節(jié)電5.76萬(wàn)度，節(jié)約硫酸162.6噸，節(jié)鋼90.75噸、節(jié)資40多萬(wàn)元。因此，本發(fā)明所得到的鋼鐵緩蝕抑霧劑具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的鋼鐵緩蝕抑霧劑的配方及生產(chǎn)方法作進(jìn)一步的描述實(shí)施例1本實(shí)施例所描述的鋼鐵緩蝕抑霧劑其配方為硝酸鑭2份、硝酸鈰1份、硝酸鈀0.5份、硫脲20份、氯化鉑2.5份、硝酸1份、撲露尼克-F108(pluronic-F108)20份、壬基酚聚氧乙烯(21)醚10份、去離子水43份。
室溫下，在200升的聚丙烯塑料桶內(nèi)首先按以上重量比的配方比例加入全部去離子水，再加入硝酸，并用塑料棒攪5分鐘左右，然后依次加入硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鈀、硫脲、氯化鉑，加完后攪拌，待全部物料溶解后，再加入撲露尼克-F108和壬基酚聚氧乙烯(21)醚，加完后攪拌2小時(shí)，然后裝入20公斤塑料桶中即成品。
實(shí)施例2本實(shí)施例所描述的鋼鐵緩蝕抑霧劑根據(jù)其不同緩蝕、抑霧的效果和使用場(chǎng)合及其成本核算，其配方可以調(diào)整為硝酸鑭4.5份、硝酸鈰9份、硝酸鈀2.5份、硫脲2份、氯化鉑0.2份、硝酸5份、撲露尼克-F108為11.8份、壬基酚聚氧乙烯(12)醚5份、蒸餾水60份。
實(shí)施例3當(dāng)酸洗槽中采用15%左右的硫酸為鋼鐵酸洗劑時(shí)，本發(fā)明的配方可采用硝酸鑭3.5份、硝酸鈰2.5份、硝酸鈀2份、硫脲10份、氯化鉑1份、硝酸2份、撲露尼克-F108為18份、壬基酚聚氧乙烯(21)醚9份和去離子水52份。
權(quán)利要求
1.一種鋼鐵緩蝕抑霧劑，其特征在100份重量中含有0.1至5份硝酸鑭、0.1至10份硝酸鈰、0.1至5份氯化鉑、0.3至5份硝酸、10至20份聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷嵌段共聚物、5至10份烷基酚聚氧乙烯醚、0.1至3份硝酸鈀、2至10份硫脲，其余為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵緩蝕抑霧劑，其特征是所述的聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷嵌段共聚物選用撲露尼克-F108(pluronic-F108)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼鐵緩蝕抑霧劑，其特征是所述的烷基酚聚氧乙烯醚選用壬基酚聚氧乙烯(21)醚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼鐵緩蝕抑霧劑，其特征是所述的水是蒸餾水或去離子水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼鐵緩蝕抑霧劑，其特征是所述的水是蒸餾水或去離子水。
6.一種鋼鐵緩蝕抑霧劑的生產(chǎn)方法，其特征是首先在反應(yīng)容器內(nèi)按配方比例加入水，再加入規(guī)定量的硝酸，并攪拌均勻，然后加入規(guī)定量的硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鈀、硫脲、氯化鉑，并攪拌，待全部物料溶解后，再加入規(guī)定比例的聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷嵌段共聚物和烷基酚聚氧乙烯醚，待充分?jǐn)嚢韬蠹闯僧a(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鋼鐵緩蝕抑霧的抑霧劑及其生產(chǎn)方法。這種抑霧劑在100份重量中含有0.1至5份硝酸鑭、0.1至10份硝酸鈰、0.1到3份硝酸鈀、2至20份硫脲、0.1至5份氯化鉑、0.3至5份硝酸、10至20份聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷嵌段共聚物、5至10份烷基酚聚氧乙烯醚，其余為水。它解決了鋼鐵在酸洗過(guò)程中因產(chǎn)生酸霧而造成對(duì)工人、環(huán)境、設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重危害及其因酸洗而對(duì)工件材質(zhì)造成“氫脆”和其它損害的問(wèn)題，并且對(duì)于節(jié)約用酸、縮短酸洗時(shí)間、減少工件酸洗鋼耗等都帶來(lái)了極其現(xiàn)實(shí)的意義，且有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C23G1/04GK1093125SQ93103919
公開日1994年10月5日 申請(qǐng)日期1993年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月31日
發(fā)明者章元炳, 吳順福 申請(qǐng)人:章元炳, 吳順福