一種降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度的方法，包括如下步驟：（1）在電鍍生產(chǎn)的硫酸鋅電鍍液中，加入鋅，至鋅不能溶解為止；（2）將步驟（1）所得的電鍍液加入低濃度的雙氧水，使其中的Fe2+進(jìn)行完全氧化至Fe3+；（3）繼續(xù)將步驟（2）所得的電鍍液中加入碳酸鋅，使電鍍液pH提升至2.8-3.5，靜置，所得溶液上層為澄清透明的溶液，即為降低總鐵濃度后的硫酸鋅電鍍液，總鐵含量低于500mg/L。本發(fā)明僅通過優(yōu)化溶鋅工藝及氧化還原反應(yīng)，就可以有效較低電鍍鋅鍍液中總鐵的濃度，降低酸的消耗，有效解決了鍍液中總鐵濃度超過4g/L導(dǎo)致的各種板面質(zhì)量問題。
【專利說明】一種降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度的方法，直接用于連續(xù)電鍍鋅機(jī)組，也適用于利用硫酸鋅電鍍液的其他用途。
【背景技術(shù)】
[0002]電鍍鋅的鍍液參數(shù)控制是整個生產(chǎn)的核心，武鋼電鍍鋅車間選取的電鍍液為硫酸鹽體系，由于鋅粒及濃硫酸均含有雜質(zhì)，加上電鍍鋅機(jī)組自身的特性，不可避免會引入各種雜質(zhì)離子，尤其是在生產(chǎn)過程中不電鍍的情況下，酸性鍍液會腐蝕帶鋼，導(dǎo)致引入如:Fe2+、Fe3+、F-、Cl-、Cu2+等離子，均對電鍍鋅板面質(zhì)量及電鍍鋅機(jī)組設(shè)備有著不同程度的危害，其中以Fe2+、Fe3+ (以下稱為總鐵)危害最大，它不僅消耗大量的酸，增加成本，而且由于電鍍液中總鐵濃度高于4g/L，電鍍過程中產(chǎn)生鋅鐵共沉積，導(dǎo)致板面出現(xiàn)針孔狀的孔洞，降低電鍍鋅板耐蝕性，不能滿足用戶需求。
[0003]目前，國內(nèi)的降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度方法主要有兩種，一是定期排放超標(biāo)鍍液，造成鍍液浪費，由于鋅的成本在1.5-2萬元/噸，當(dāng)電鍍液中鋅離子濃度控制目標(biāo)值時，I立方米的鍍液排放就會導(dǎo)致千元的成本損失，排放越多，損失越大。同時排放的鍍液需增設(shè)廢水處理裝置，否則造成環(huán)境污染；二是增加除總鐵的專用設(shè)備，造價高達(dá)500萬，且效果不明顯。國外曾在1997年利用氧氣或者過氧化氫以及氧化鋅或者碳酸鋒對硫酸鹽電鍛鋒液進(jìn)行再生(Joachim Kuhlmann.Method and plant for generatingsulfate electrolyte in steel strip galvanizing processes:United StatesPatent, N0.5, 690, 804.25.NOV.1997.)，但用該方法需要使用大量碳酸鋅，增加成本，而且高濃度的雙氧水可與碳酸鋅反應(yīng)生成二氧化碳及過氧化物。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度的方法，僅通過優(yōu)化溶鋅工藝及氧化還原反應(yīng)，就能有效降低電鍍鋅鍍液中的總鐵濃度。
[0005]本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度的方法，其包括如下步驟:
[0007](I)在電鍍生產(chǎn)的硫酸鋅電鍍液中，加入鋅粒，至鋅粒不能溶解為止，此時，硫酸鋅電鍍液的PH提升至2.0-2.6 ；
[0008](2)將步驟(1)所得的電鍍液加入過量的低濃度雙氧水，使其中的Fe2+進(jìn)行完全氧化至Fe3+ ；
[0009](3)繼續(xù)將步驟(2)所得的電鍍液中加入碳酸鋅懸浮液，使鍍液pH提升至
2.8-3.5，靜置，所得溶液下層為紅棕色沉淀，上層為澄清透明的溶液，將上層清液分離出，即為降低總鐵濃度后的硫酸鋅電鍍液，總鐵含量不高于500mg/L。
[0010]上述方案中，所述用于電鍍鋅生產(chǎn)的硫酸鋅電鍍液的初始pH范圍值為1.2-1.6，總鐵濃度不高于4g/L。
[0011]上述方案中，所述低濃度的雙氧水的質(zhì)量濃度為3-10%，若雙氧水濃度過高，則會生成過氧化物和二氧化碳，方程式為ZnCO3+H2O2=ZnO2+H2CHCO2 ?。
[0012]上述方案中，所述步驟(2)所涉及的氧化還原反應(yīng)為2Fe2++H202+2H+=2Fe3++2H20。
[0013]上述方案中，所述碳酸鋅懸浮液濃度為優(yōu)選為0.5-lmol/l，若碳酸鋅懸浮液濃度低于0.5mol/l，則會增加整個電鍍液循環(huán)系統(tǒng)中水的比例，導(dǎo)致容積增加后產(chǎn)生的負(fù)面影響；若選擇固體碳酸鋅顆粒，否則會生成大量細(xì)小絮狀物，且不會沉淀，不利于電鍍液中沉淀的清除。
[0014]上述方案中，所述步驟(2)鍍液pH提升至2.8-3.5的原因在于:pH低于2.7，無沉淀生成；高于3.5，則會生成氫氧化鋅沉淀，破壞電鍍鋅成分。 [0015]本發(fā)明是針對電鍍生產(chǎn)中使用的硫酸鋅電鍍液，在不加酸的情況下進(jìn)行溶鋅操作，是本發(fā)明的關(guān)鍵步驟，既能增加電鍍液中鋅的含量，又能降低電鍍液的酸度，而且避免了電鍍生產(chǎn)結(jié)束后再次開機(jī)時，硫酸鋅電鍍液重新制備時對酸的消耗，優(yōu)化了電鍍液的溶鋅工藝；同時將低濃度的雙氧水和碳酸鋅懸濁液加入電鍍液循環(huán)系統(tǒng)中，由于低質(zhì)量濃度的雙氧水可使Fe2+全部氧化成Fe3+，有利于鐵離子的沉淀，加快反應(yīng)速度，減少靜置時間，加入碳酸鋅懸濁液，用于調(diào)節(jié)Fe3+達(dá)到沉淀時的pH，可使Fe3+完全沉淀的目的。由于電鍍液PH提升至2.0-2.6后，用于去除電鍍液中高濃度的Fe2+、Fe3+所投入的碳酸鋅的使用量大大減少，成本大幅度降低。實際生產(chǎn)中可通過成本計算，選擇總鐵濃度降低的范圍，現(xiàn)場生產(chǎn)證明，總鐵濃度500mg/l時，產(chǎn)品沒有任何質(zhì)量問題。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0017]第一，本發(fā)明降低電鍍鋅鍍液中高濃度的Fe2+、Fe3+，僅通過優(yōu)化溶鋅工藝及氧化還原反應(yīng)，就可以有效降低電鍍鋅鍍液中總鐵的濃度，降低酸的消耗，有效解決了鍍液中總鐵濃度偏高導(dǎo)致的各種問題，同時提高板面質(zhì)量和耐腐蝕性能；
[0018]第二，本發(fā)明所述降低電鍍液中總鐵濃度的方法，不需要定期排放超標(biāo)鍍液，造成鍍液浪費及水資源的污染；不需要增加除總鐵的高額設(shè)備，不引入新的有害鹽、使用方便、低成本投入、效果顯著；
[0019]第三，本發(fā)明巧妙的利用了鐵離子完全沉淀所需的pH，在降低硫酸鋅電鍍液總鐵濃度的整個操作過程中，僅僅添加了鋅、碳酸鋅和雙氧水，雙氧水參與氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為水，而碳酸鋅完全溶解，不會有殘余，所以硫酸鋅電鍍液的重要組成沒有發(fā)生改變，而且重新符合生產(chǎn)要求，再降低硫酸鋅電鍍液總鐵濃度的同時也得到了新的符合生產(chǎn)要求的電鍍液，成本大幅度降低。
【具體實施方式】
[0020]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實施例。
[0021]下述實施例中電鍍液中總鐵的濃度通過原子吸收光譜法測定。
[0022]實施例1
[0023]一種降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度的方法，其包括如下步驟:
[0024](I)取電鍍生產(chǎn)中使用的硫酸鋅電鍍液100ml (總鐵含量3.4g/L)，加入鋅粒，至鋅粒不能溶解為止，此時硫酸鋅電鍍液的PH提升至2.2 ；
[0025](2)將步驟(1)所得的電鍍液加入質(zhì)量濃度為10%的雙氧水，利用氧化還原原理，使鍍液中的Fe2+進(jìn)行完全氧化至Fe3+，本實施例1OOml電鍍液，只需加入2.5_10mll0%質(zhì)量濃度的雙氧水溶液，攪拌lmin，F(xiàn)e2+可完全氧化成Fe3+，且電鍍液的顏色開始由淺黃色變成深黃色；
[0026](3)繼續(xù)將步驟(2)所得的電鍍液中加入0.5-lmol/l的碳酸鋅懸浮液，對鍍液pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，使鍍液pH從2.2提升至3.4-3.5，本實施例1OOml鍍液中只需加5_15ml0.5mol/l碳酸鋅懸浮液，靜置I小時后，上層鍍液澄清透明，經(jīng)檢測上層清液總鐵濃度下降至495mg/L，將上層清液分離出，即得到滿足電鍍要求的硫酸鋅電鍍液。
[0027]步驟(2)中，本實施例1OOml電鍍液，總鐵質(zhì)量為0.34g，總鐵為0.006mol,由于電鍍液中的鐵元素主要以Fe2+存在，F(xiàn)e3+很少，因此，F(xiàn)e2+約為0.006mol,以此計算Fe2+完全氧化成Fe3+所需為0.003mol, 10%質(zhì)量濃度的雙氧水溶液的所需添加量為1.03g，最小體積約為1.03mL，本實施例步驟中添加過量的雙氧水溶液，電鍍液的顏色開始由淺黃色變成深黃色，從而充分保證Fe2+完全氧化成Fe3+。
[0028]步驟(3)中，在加入5_15ml碳酸鋅懸浮液的整個過程中，通過目測，電鍍液顏色有黃色開始變紅，絮狀沉淀開始出現(xiàn)，且沉淀逐漸增多，PH不會有明顯上升，靜置一小時后底部呈現(xiàn)紅棕色沉淀。步驟(3)是利用電鍍液中的Fe3+可在pH在2.7以上形成沉淀，且pH范圍在2.8-3.5之間不會形成其他鹽的沉淀；超過3.5，則其中會產(chǎn)生氫氧化鋅沉淀，導(dǎo)致電鍍鋅成分的破壞；而且所加入碳酸鋅在此酸度范圍內(nèi)會被電鍍液溶解，不會有殘余。
[0029]本實施例中總鐵濃度由初始的3.4g/L下降至495mg/L，除鐵離子效果明顯，電鍍液顏色由渾濁的泥漿色變?yōu)槌吻逋该?，而且硫酸鋅電鍍液中重要的成份未發(fā)生較大改變，完全符合生產(chǎn)要求，可最大程度降低鍍液中總鐵的含量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，避免了產(chǎn)品降級或者判廢產(chǎn)生的損失。`
[0030]實施例2
[0031]一種降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度的方法，其包括如下步驟:
[0032](I)取電鍍生產(chǎn)中使用的硫酸鋅電鍍液100ml (總鐵含量1.5g/L)，加入鋅粒，至鋅粒不能溶解為止，此時硫酸鋅電鍍液的PH提升至2.0 ；
[0033](2)將步驟(1)所得的電鍍液加入2.5_10ml3%質(zhì)量濃度的雙氧水溶液，攪拌lmin，
Fe2+完全氧化成Fe3+，電鍍液的顏色開始由淺黃色變成深黃色；
[0034](3)繼續(xù)將步驟(2)所得的電鍍液中加入0.5mol/l的碳酸鋅懸浮液，對鍍液PH進(jìn)行調(diào)節(jié)，使鍍液pH從2.0提升至3.4-3.5，本實施例1OOml鍍液中只需加入
2.5-10ml0.5mol/l碳酸鋅懸浮液，電鍍液顏色有黃色開始變紅，絮狀沉淀開始出現(xiàn)，且沉淀逐漸增多，靜置一小時后底部呈現(xiàn)紅棕色沉淀；靜置I小時后，上層鍍液澄清透明，經(jīng)檢測上層清液中總鐵濃度下降至0.5mg/L，上層清液分離出，即得到滿足電鍍要求的硫酸鋅電鍍液。
[0035]本實施例中總鐵濃度由初始的1.5g/L下降至0.5mg/L,除鐵離子效果明顯，電鍍液顏色由黃色透明狀變?yōu)槌吻逋该鳎译婂円褐兄匾某煞菸窗l(fā)生較大改變，完全符合生產(chǎn)要求，可最大程度降低鍍液中總鐵的含量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，避免了產(chǎn)品降級或者判廢產(chǎn)生的損失。
【權(quán)利要求】
1.一種降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度的方法，其特征在于它包括如下步驟: (1)在電鍍生產(chǎn)的硫酸鋅電鍍液中，加入鋅，至鋅不能溶解為止； (2)將步驟(1)所得的電鍍液加入低濃度的雙氧水,使其中的Fe2+完全氧化至Fe3+； (3)繼續(xù)將步驟(2)所得的電鍍液中加入碳酸鋅懸浮液，使鍍液pH提升至2.8-3.5，靜置，所得溶液下層為紅棕色沉淀，上層為澄清透明的溶液，上層清液即為降低總鐵濃度后的硫酸鋅電鍍液。
2.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度的方法，其特征在于所述用于電鍍鋅生產(chǎn)的硫酸鋅電鍍液的初始PH為1.2-1.6，總鐵濃度不高于4g/L。
3.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度的方法，其特征在于所述低濃度的雙氧水的質(zhì)量濃度為3-10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度的方法，其特征在于所述碳酸鋅懸浮液的濃度為0.5-lmol/L.
5.權(quán)利要求1-4所述方法所得到的硫酸鋅電鍍液中總鐵濃度不高于500mg/L。
【文檔編號】C25D3/22GK103695971SQ201310683498
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】董蓓, 楊成志, 蔡捷, 劉星, 顧訓(xùn)雷, 文珂, 陳瑩瑩, 王安輝 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司