锌锭加了盐酸为什么溶解不了?
表面发生了钝化。金属表面被氧化生成了一层致密的氧化膜,阻止内侧的金属与外侧的盐酸发生进一步的反应。想要解决这个问题,可以采取加热或者将锌锭粉碎成粉末的方法。
一般这种情况会出现在铝、铁、锌的金属表面。
锌渣形成的主要原因:
在热浸镀锌工艺的镀前处理中,因水清洗不彻底而粘附在工件表面的二价铁盐,在镀锌温度下,工件、铁质锌锅和镀锌用工具等铁质材料受到锌液的溶解。铁、锌原子的互相扩散而生成了铁-锌合金,其中铁-锌合金相结晶因受到震动或锌液的波动从铁基上脱落下来而沉入镀锌锅底部,逐渐沉积起来变形成了锌渣。
降低热浸镀锌工艺锌渣的措施:
根据上述锌渣形成原因分析,降低锌渣的生成应从以下几个方面着手:
第一,酸洗后的工件及时进入含有ZnCl2+NH4Cl+添加剂的溶剂中,浸泡30s。溶剂应定期进行清除杂质处理,一般采用双氧水中和,然后沉淀过滤处理。
第二,酸洗好后的工件应经两级流动清水池清洗和表面洁净处理,待工件酸洗时,不应造成过酸洗的现象。
第三,经浸涂好溶剂的工件应技术安排浸镀,防止工件返锈。
第四,锌锅尽量采用低碳低硅材料制作。适当加大锌锅内角半径和焊接后进行退火处理,消除锌锅的内应力和减少锌液中对镀锌锅有腐蚀影响的元素。锌锅最好在一定温度下连续使用,避免温度忽高忽低引起热胀冷缩。浸没于锌液中的镀具应采用低硅低碳材料制作,而且镀具要求简便、细小。
第五,在热浸镀工艺时,正确控制锌液温度,一般不要超出435~445°C这一范围,并且加热均匀,避免锌锅局部过热现象发生,正确控制工件的浸锌时间,使铁-锌合金层达到规定的要求。
氯化锌35
氯化铵22---250
柠檬酸20---30
聚乙二醇分子量6000以上1--2
硫脲1---2
PH值在5---6
温度在10---35度之间
阴极电流1---2.5安(阴极接锌板,阳极接被镀件)
制作过程:将氯化铵与氯化锌用40度左右的水溶解,加入用温水(40度左右)溶解的硫酸。聚乙二醇预先砸碎,放入溶有洗涤剂的热水中,轻搅拌溶解后加到上述溶液中,在快速 搅拌下即成,这类镀锌液镀出的光泽很好速度又快,适合你电镀脚手架。
工件→脱脂→水洗→酸洗→水洗→浸助镀溶剂→烘干预热→热镀锌→整理→冷却→钝化→漂洗→干燥→检验
.1脱脂:可采用化学去油或水基金属脱脂清洗剂去油,达到工件完全被水浸润为止。
2酸洗:可采用H2SO415%,硫脲0.1%,40~60℃或用HCl20%,六次甲基四胺1~3g/L,20~40℃进行酸洗。加入缓蚀剂可防止基体过腐蚀及减少铁基体吸氢量。
脱脂及酸洗处理不好会造成镀层附着力不好,镀不上锌或锌层脱落。
锌系磷化槽液主体成分是:Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促进剂等。形成的磷化膜主体组成(钢铁件):Zn3(po4)2·4H2O 、Zn2Fe(PO4)2·4H2O。磷化晶粒呈树枝状、针状、孔隙较多。广泛应用于涂漆前打底、防腐蚀和冷加工减摩润滑。按磷化处理温度可分为常温、低温、中温、高温四类。常温磷化就是不加温磷化。低温磷化一般处理温度30~45℃。中温磷化一般60~70℃。高温磷化一般大于80℃。温度划分法本身并不严格,有时还有亚中温、亚高温之法,随各人的意愿而定,但一般还是遵循上述划分法。
锌系磷化液配方(仅供参考):
组份 投料量(g/L)
磷酸二氢锌 96~98
钼酸铵7~8
硫酸镁8~9
硝酸钙 25~26
氢氟酸1~2
磷酸 9~10
硝酸 12~13
硝酸镍 6.5~7
亚硝酸钠 2.5~3
酒石酸 5~5.5
水余量
锌也是人类自远古时就知道其化合物的元素之一。锌矿石和铜熔化制得合金——黄铜,早为古代人们所利用。但金属状锌的获得比铜、铁、锡、铅要晚得多,一般认为这是由于碳和锌矿共热时,温度很快高达1000 C以上,而金属锌的沸点是906C,故锌即成为蒸气状态,随烟散失,不易为古代人们所察觉,只有当人们掌握了冷凝气体的方法后,单质锌才?B style='color:blackbackground-color:#ff9999'>锌赡鼙蝗〉谩?/span>
世界上最早发现并使用锌的是中国,在10~11世纪中国是首先大规模生产锌的国家。明朝末年宋应星所著的《天工开物》一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。生产过程非常简单,将炉甘石(即菱锌矿石)装满在陶罐内密封,堆成锥形,罐与罐之间的空隙用木碳填充,将罐打破,就可以得到提取出来的金属锌锭。另外,我国化学史和分析化学研究的开拓者王链(1888—1966)在1956年分析了唐、宋、明、清等古钱后,发现宋朝的绍圣钱中含锌量高,提出中国用锌开始于明朝嘉庆年间的正确的科学结论。锌的实际应用可能比《天工开物》成书年代还早。
锌的名称来源于拉丁文Zincum,意思是“白色薄层”或“白色沉积物”,它的化学符号Zn也来源于此,其英文名称是Zinc。
单质锌
纯锌具有银白色的金属光泽,然而在空气中锌却呈灰蓝色,这是因为锌的化学性质比较活泼,与空气中的水、二氧化碳和氧气发生了化学反应,生成一层极薄的碱式碳酸锌:
这层薄膜保护着里面的锌不再生锈。根据这个道理,人们用锌来保护铁。
白铁皮、铅丝(镀锌的铁丝)、自行车的辐条、五金零件和仪表螺丝等都是镀锌制品。镀上锌的白铁皮,表面上有一层美丽的冰花,那就是锌的晶体。白铁皮比马口铁要耐用得多。马口铁是镀锡制品,只要碰破了一块,会很快腐蚀掉。而白铁皮即使碰破一大块,也不会很快被腐蚀。这是因为在金属活动顺序里:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au,金属的活泼性依次由强减弱,Zn比Fe活泼,Fe又比Sn活泼。所以活泼的Zn比Fe容易失去电子被氧化变成锌的二价离子而发生锈蚀,保护了Fe不受腐蚀;而Sn不如Fe活泼,只能眼睁睁地看着Fe被腐蚀掉却爱莫能助。这就是焊锡补的脸盆反而烂得更快的原因。Zn正是发挥了这种“牺牲自己,保护他人”的长处,人们在水闸、水下钢柱、船舰的尾部、船锚和锅炉内壁,将Zn块镶嵌在钢铁的表面,充当防锈的卫士。Zn块不断地被锈蚀而消瘦,以至最终被新的Zn块替换上去,却保护了它相邻的钢铁安居乐业。
椐统计,全世界生产的Zn有40%用来制造镀锌的钢板、管材和白铁皮。Zn是Fe的忠诚卫士。此外,Zn还用来制造Zn——Cu合金—黄铜和干电池等。
锌是人体必需的微量元素之一,是人体多种蛋白质的核心组成部分,它们在生命活动过程中起着转运物质和交换能量的“生命齿轮”作用。人若缺锌,骨骼生长和性发育都会受到影响,缺锌的人常常表现出食欲不好,味觉不灵敏,伤口不易愈合等症状。但过多摄入锌对人体有害,会引起头晕、呕吐和腹泻等。
锌也是植物生长不可缺少的元素,硫酸锌就是一种常用的微量元素肥料。
锌的主要矿物有闪锌矿ZnS、菱锌矿ZnCO3、红锌矿ZnO和常与铅矿共生的铅锌矿。
锌的化学性质和镉相近,与铜和铝相似,是比较活泼的金属元素。
(1)在加热条件下,Zn可以和大多数非金属反应。例如:Zn在空气中燃烧生成白色的ZnO;
Zn和卤素、P、S直接化合生成卤化锌、磷化锌和硫化锌等等。
(2) Zn和Al相似,是两性金属,既能溶于酸又能溶于强碱生成锌酸盐。但Zn与Al又有区别,Zn与NH3水能形成配合离子而溶于NH3水中,Al则不溶于NH3水。
(3)Zn是一个强还原剂,能与多种物质发生氧化还原反应。例如Zn能将铜盐溶液中的铜的二价离子还原为单质铜;能将CO2还原为CO等等。
氢氧化锌和氧化锌
在Zn2+的可溶盐的溶液中加入适量的碱,可以沉淀出白色的氢氧化锌:
成四羟基合锌酸Zn(OH)2是两性的氢氧化物,既可溶于酸生成锌盐,又可溶于强碱生成配离子,或称为锌酸盐:
Zn(OH)2还能溶于NH3水中生成四氨合锌酸根配离子,而Al(OH)3则不溶于NH3水:
这也是区别Al(OH)3和Zn(OH)2的方法之一。
Zn(OH)2受热时易脱水生成白色的氧化锌ZnO:
[Zn(OH)4]2-和[Zn(NH3)4]2+ 在加热或加酸的条件下,配离子解体,又生成Zn(OH)2:
Zn(OH)2和ZnO都是共价型的化合物。Zn(OH)2常常用作造纸的填料。
ZnO是一种著名的白色的颜料,俗名叫锌白。它的优点是遇到H2S气体不变黑,因为ZnS也是白色的。在加热时,ZnO由白、浅黄逐步变为柠檬黄色,当冷却后黄色便退去,利用这一特性,把它掺入油漆或加入温度计中,做成变色油漆或变色温度计。
因ZnO有收敛性和一定的杀菌能力,在医药上常调制成软膏使用,ZnO还可用作催化剂。
在Zn2+盐中加入Na2CO3溶液,得到的是碱式碳酸锌的白色沉淀,而不是Zn(OH)2:
氯化锌
用Zn或ZnO与盐酸 反应,均可得到ZnCl2的溶液。经浓缩冷却就会析出ZnCl2·H2O晶体:
ZnO+2HCl==ZnCl2+H2O
如果将溶液蒸干,得到碱式氯化锌而得不到无水ZnCl2,这是因为ZnCl2水解造成的。要制备无水ZnCl2,一般要在干燥的HCl气氛中加热脱水。
无水ZnCl2是白色容易潮解的固体,它的溶解度是固体盐中溶解度最大的,283K时为333g/100g水,它的吸水性很强,在有机化学中常用它作去水剂和催化剂。
ZnCl2浓溶液中,由于生成一羟基二氯合锌配合酸而具有显著的酸性,能溶解金属氧化物,例如氧化亚铁FeO:
ZnCl2的浓溶液通常称之为焊药水,在焊接金属时用它溶解清除金属表面上的氧化物而不损害金属表面,水分蒸发后,熔化的盐覆盖在金属的表面,使之不再氧化,能保证焊接金属的直接接触。
硫化锌
硫化锌是一种白色的金属硫化物。
将Zn或ZnO和S一起加热,或在锌盐溶液中加入(NH4)2S溶液,均可得到ZnS:
在锌盐溶液中通入H2S气体也会得到ZnS,但ZnS沉淀不完全。因为ZnS溶于稀盐酸,但不溶于醋酸。在沉淀过程中,H+浓度增加,阻碍了ZnS的进一步沉淀:
ZnS可用作白色颜料,它同BaSO4共沉淀所形成的混合晶体ZnS·BaSO4叫做锌钡白,俗称立德粉,是一种优良的白色颜料:
ZnS在H2S气氛中灼烧即转变为晶体ZnS,在晶体ZnS中加入微量的Cu、Ag或Mn的化合物作为活化剂,经光照射后能发出不同颜色的荧光,银为蓝色,铜为黄绿色,锰为橙色。这种光叫做冷光。夜光表的表盘和指针所发出的光就是这种光。因此ZnS是制作荧光屏、夜光表等的重要荧光物质,这种材料称作荧光粉。
武钢三冷轧镀锌机组目前只有一组锌锅,每次合金化镀锌板品种生产完毕之后,需进行锌液铝含量调整,将锌液铝含量升高到0.18%以上,确保形成Fe2Al5结合层保证纯锌镀锌板的表面附着性能。采用这种常规的锌液铝含量控制工艺时,无法有效快速去除锌液中的底渣和降低锌液铁含量,在升铝过程中以及升铝后相当长的一段时间内,锌液中会产生大量的悬浮渣,这种细小悬浮渣如果附着在带钢表面则会导致锌粒缺陷。在这段时间内无法生产高等表面要求的纯锌热镀锌板产品,这是因为:由于锌粒硬度大,因此具有该种缺陷(锌粒缺陷)的带钢在轧制或冲压过程中会损伤基板,造成压印缺陷,极大影响表面质量。锌粒缺陷会造成大量汽车外板不符合汽车厂要求而改判,影响汽车板成材率,给钢铁公司造成大量经济损失。
影响带钢表面质量的锌粒缺陷,究其实质是因为锌锅中锌液溶解的铁含量过高超过锌液的溶解度而呈过饱和状态,过饱和析出的铁与锌液中铝或锌反应生成高硬度高熔点的锌铁铝化合物。传统工艺控制中,铝含量控制在0.18-0.024%左右,很难降低锌锅中的铁含量,一般在0.008-0.018%,锌粒形成的外部条件仍满足,生产过程中无法从源头控制锌粒缺陷产生。而在合金化镀锌板产品生产完毕后,锌液中存在大量铁锌化合物(底渣),在其与锌液中的铝反应形成锌铁铝化合物的过程中会大量消耗锌液中的铝降低锌液中的铝含量;同时合金化镀锌板产品生产期间锌液中的铁含量溶解度较高(0.04%左右),切换到纯锌板生产工艺后,溶解在锌液中的铁呈过饱和状态,过饱和析出的铁与锌液中的铝和锌反应形成锌铁铝化合物消耗锌液中大量的铝,会大量降低锌液铝含量;上述过程中形成的锌铁铝化合物即悬浮渣会大量附着于带钢表面形成锌粒锌渣缺陷,而锌液铝含量的降低会使锌液中铁含量维持在一个较高值,在较长一段时间内造成锌液中持续产生悬浮渣,从而使带钢表面产生锌粒缺陷,影响高等级表面的纯锌镀锌产品的表面质量,在此期间无法生产高等表面纯锌镀锌产品。
因此,我们迫切需要一种快速去除锌锅内底渣的方法,以提高带钢质量、缩短除渣周期,提高高等级表面纯锌镀锌产品的产能。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种快速去除锌锅内底渣的方法,该方法能快速置换单锌锅生产线在合金化镀锌板生产过程中所形成的底渣,降低锌液中的铁含量,抑制锌粒产生,减少锌粒缺陷发生概率。
本发明所采用的技术方案是:
一种快速去除锌锅内底渣方法,具体为:在合金化镀锌板生产完毕后,先往锌锅添加铝含量为8%的锌铝合金锭,将锌锅内锌液的铝含量从传统控制工艺的0.18-0.24%左右提升至0.38%-0.5%,在添加锌铝合金锭过程中实时检测锌锅内锌液中的铝含量;当铝含量达到0.38%-0.5%时停止添加铝含量为8%的铝锌合金锭,向锌锅添加铝含量为0.575%的锌铝合金锭,当锌锅内锌液的铁含量稳定在0.01%以内时,锌锅内底渣清除完毕。
当锌锅内锌液的铁含量稳定在0.01%以内时,即锌锅底渣清除完毕后,即可生产纯锌镀锌板(即可进入生产高等级表面汽车板的生产周期)。
在去除锌锅内底渣的这段时间内(在开始增加铝含量至铝含量稳定保持的这段时间内),因大量底渣置换为悬浮渣粘附到带钢表面,影响产品表面质量,所以只能生产一般商品材(建筑结构用材和家电板内板用材)。
本发明中,在去除锌锅内底渣的过程中,随着铝含量顶峰值的升高,锌锅底渣的置换速率越快,清除耗时越短,能够很好的满足控制锌粒缺陷产生的要求。
本发明的有益效果在于:
生产完合金化品种后,锌液Al含量为0.14%左右,需要通过加入铝含量8%的锌铝合金锭快速升高锌液Al含量到0.18%以上,使之具备纯锌镀层的可镀性,在加入8%锌铝合金锭期间,锌液中溶解的铁会迅速地呈过饱和状态析出形成悬浮渣。当锌液铝含量增加至0.38-0.5%左右,相对于传统的锌液Al含量目标值,底渣的反应效率会大幅提升,悬浮渣快速形成,有效缩短了高等级表面纯锌镀锌板的生产前的除渣调整周期。实际生产结果表明,采用本发明的铝含量控制方法,不会造成镀层附着力不合,也不会形成其它新的表面缺陷,除渣周期从原来的15天以上缩短到5天左右,释放了更多的高表面等级(高附加值产品)的产能。
本发明能快速改善在合金化产品生产期间对锌锅的污染,快速置换锌锅底渣,减少锌液铁含量,抑制锌粒产生,减少锌粒缺陷发生概率,提高带钢表面质量。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是单锌锅生产线单一生产周期内生产合金化镀锌和高等级表面热浸镀锌产品的铝含量控制示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
合金化镀锌板产品生产完毕后,连续往锌锅中添加铝含量为8%的锌铝合金锭,将锌锅中锌液的铝含量从传统控制工艺的0.20%左右提升至0.38%,在添加锌铝合金锭过程中实时检测锌锅铝含量,当含量达到0.38%后停止添加含量为8%的锌铝合金锭,改为添加铝含量为0.575%的锌铝合金锭,用时240小时左右铁含量降至0.01%以内,此时锌锅内底渣基本清理完毕,具备纯锌热镀锌外板生产能力。参见图1,在开始增加铝含量至铁含量降至0.01%左右的这段时间内,需要最低表面要求的纯锌镀锌板1000吨,需要一般要求的商品材9000吨。相对于传统的锌液Al含量控制范围(0.18-0.24%),除渣调整阶段所需表面要求较低的品种产量减少了5000吨左右,释放了更多的高表面等级(高附加值产品)的产能。
实施例2
合金化镀锌板产品生产完毕后,连续往锌锅中添加铝含量为8%的锌铝合金锭,将锌锅铝含量从传统控制工艺的0.20%左右提升至0.45%,添加锌铝合金锭过程中实时检测锌锅内锌液铝含量,当含量达到0.45%后停止添加含量为8%的锌铝合金锭,改为添加铝含量为0.575%的锌铝合金锭,用时120小时左右,锌液中铁含量降至0.01%以内,此时锌锅内底渣基本清理完毕,具纯锌热镀锌外板生产能力。在开始增加铝含量至铁含量稳定保持的这段时间内,需要最低表面要求的纯锌镀锌板200吨,需要一般要求的商品材5000吨。
实施例3
合金化镀锌板产品生产完毕后,连续往锌锅中添加铝含量为8%的锌铝合金锭,将锌锅铝含量从传统控制工艺的0.20%左右提升至0.50%,添加锌铝合金锭过程中实时检测锌液铝含量,当含量达到0.50%后停止添加含量为8%的锌铝合金锭,改为添加铝含量为0.575%的锌锭,用时72小时左右,使锌液中铁含量降至0.01%以内,此时锌锅内底渣基本清理完毕。机组具备纯锌热镀锌外板生产能力,在开始增加铝含量至铁含量稳定保持的这段时间内,需要最低表面要求的纯锌镀锌板200吨,需要一般要求的商品材3000吨。
本发明能快速改善在合金化产品生产期间对锌锅的污染,提高纯锌板带钢表面质量,降低双锅运行成本,目前该方法已经在武钢冷轧三分厂镀锌线采用,应用于高等级合金化及纯锌外板生产。使用本方法能极为高效地减少锌锅铁含量污染;合金化生产完毕后高等级纯锌镀板的生产时间由原来的15天缩减到5天以内,每月可多生产10天高等级表面产品,按日产1040吨,高等级表面与一般表面产品差价200元计算,年效益为1067*200*12=256万元/年,减少锌锅电费约400万元/年。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。