一种带钢酸洗装置及方法
阅读说明：本技术 一种带钢酸洗装置及方法 (Strip steel pickling device and method ) 是由 王耀 廖砚林 周云根 黎浩 吴迪青 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种带钢酸洗装置及方法,该装置可包括：多个酸洗槽,其沿带钢传送方向依次布置；多个酸罐,分别布置在酸洗槽下方并通过各自循环泵与酸洗槽构成多个酸液循环系统；在线备用酸罐,与入口酸液循环系统流体连通,用于去除酸液中的金属离子并再生酸液为新酸；药剂投加系统,用于将多元酸及絮凝剂加入在线备用酸罐中；干燥系统,用于对酸泥进行干燥；冷凝系统,用于对干燥系统排出的酸雾进行冷凝回收；以及氧化性调控系统,用于控制每个酸液循环系统的酸液的活性。本发明通过投加多元酸及絮凝剂在线沉淀净化酸液,控制酸液中金属离子含量,同时调控酸液组成提高酸液活性,进而提高除鳞效率,获得高表面质量的带钢,并且可以降低新酸消耗量。(The invention relates to a strip steel pickling device and a method, wherein the device can comprise: a plurality of pickling tanks arranged in sequence along the strip steel conveying direction; the acid tanks are respectively arranged below the pickling tank and form a plurality of acid liquor circulating systems with the pickling tank through respective circulating pumps; an online standby acid tank in fluid communication with the inlet acid liquor circulation system for removing metal ions from the acid liquor and regenerating the acid liquor to fresh acid; the medicament adding system is used for adding the polybasic acid and the flocculating agent into an online standby acid tank; the drying system is used for drying the acid sludge; the condensation system is used for condensing and recovering the acid mist discharged by the drying system; and an oxidation regulation system for controlling the activity of the acid in each acid circulation system. According to the method, the polybasic acid and the flocculating agent are added to precipitate and purify the acid liquid on line, the content of metal ions in the acid liquid is controlled, and the composition of the acid liquid is regulated and controlled to improve the activity of the acid liquid, so that the descaling efficiency is improved, the strip steel with high surface quality is obtained, and the consumption of new acid can be reduced.)
技术领域
本发明涉及带钢表面清洗技术领域，具体地涉及一种带钢酸洗装置及方法。
背景技术
带钢的表面质量是影响产品性能提升的关键因素之一。当前利用强酸酸洗去除带钢表面的氧化铁皮，酸洗发生在多级串联的酸槽内，酸液温度一般40-85℃，随着酸洗的进行酸液中金属离子的含量逐渐提高，降低酸洗液的活性。对于常规的碳钢类连续酸洗工艺，第一个酸槽盐酸含量为40-60g/L，金属离子Fe2+含量为100-120g/L，Fe3+含量为5-10g/L，当酸液中盐酸浓度低于或者接近此浓度时，酸洗效率显著降低，此时形成废酸，废酸将排至酸再生经过高温焙烧脱除金属离子并实现酸浓度提高后返回酸洗机组。上述工艺可回收高纯度的盐酸但同时需要配置酸再生处理站，运行能耗也较高。此外，带钢中含有难溶于酸液的成分，如硅、硼、锰等元素在酸液中形成难溶解的酸泥，堵塞换热器、管道且影响酸再生的效率，因此亟待去除。若酸洗液净化仅去除金属离子回收游离酸，而不针对性一并考虑难溶解硅、硼、锰等元素脱除，并不能实现酸洗的高纯度回用，难以保证再生酸质量，进而难以确保酸洗质量。酸液成分也会显著影响酸洗效率和板面质量，当前常规做法是投加有机复配的酸洗促进剂提高酸洗效率，但成本高，同时会造成酸再生废水COD超标。
发明内容
本发明旨在提供一种带钢酸洗装置及方法，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明一方面，提供了一种带钢酸洗装置，其可包括：
多个酸洗槽，其沿带钢传送方向依次布置，高温新酸从出口酸洗槽加入；
彼此流体连通的多个酸罐，分别布置在相应酸洗槽下方并通过各自循环泵与相应酸洗槽构成多个酸液循环系统；
在线备用酸罐，与入口酸液循环系统流体连通，用于去除酸液中的金属离子；
药剂投加系统，用于将多元酸及絮凝剂加入在线备用酸罐中，以使在线备用酸罐的酸液固液分离，分离后的酸液进入入口酸液循环系统；
干燥系统，用于对在线备用酸罐分离后的酸泥进行干燥；
冷凝系统，用于对干燥系统排出的酸雾进行冷凝回收；
以及氧化性调控系统，用于控制每个酸液循环系统的酸液的活性。
进一步地，入口酸洗槽、循环泵与在线备用酸洗罐之间通过三通调节阀流体连通，三通调节阀与在线备用酸洗罐的液位计联锁。
进一步地，在线备用酸罐具有高位酸液溢流口和低位固体排渣口，高位酸液溢流口比酸罐高并与酸罐流体连通，低位固体排渣口与干燥系统之间的管道上安装有酸泥输送泵，酸泥输送泵启停与在线备用酸洗罐的液位计联锁。
进一步地，在线备用酸罐安装有搅拌器，搅拌器启停与在线备用酸洗罐的液位计联锁。
进一步地，药剂投加系统包括多元酸投加罐和絮凝剂投加罐，多元酸投加罐通过管道连接到三通调节阀与在线备用酸洗罐之间的管道，以及絮凝剂投加罐通过管道连接到在线备用酸洗罐，多元酸投加罐和絮凝剂投加罐均设有盘管加热器和温度计，温度计与盘管加热器联锁。
进一步地，干燥系统包括干燥本体设备、输送机构和温控器，干燥本体设备的热源为红外加热、电磁感应加热或微波加热，温控器与干燥本体设备的加热功率和输送机构的输送电机联锁。
进一步地，干燥本体设备为双层结构，中间设置联通风道，上部设置抽风口，抽风口与冷凝系统流体连通。
进一步地，冷凝系统包括冷凝器、回收泵和电导率传感器，酸雾经冷凝器冷凝后，通过电导率传感器检测电导率，高浓度酸液通过回收泵打到酸罐进行回用，低浓度含酸废水排至地坑。
进一步地，氧化性调控系统包括OPR传感器和氧化剂供应装置，OPR传感器与氧化剂供应装置联锁，以将酸液循环系统中的酸液的活性控制在期望值。
根据本发明的另一方面，提供了一种带钢酸洗方法，其可包括以下步骤：
提供如上所述的带钢酸洗装置；
带钢按照设定速度进入多个酸洗槽中；
通过循环泵将入口酸液循环系统中的酸液打入到在线备用酸罐中；
通过药剂投加系统将所需多元酸及絮凝剂加入在线备用酸罐中，多元酸与酸液中的金属离子反应并在絮凝剂的作用下沉降实现固液分离；
分离后的酸液进入酸罐回用，酸泥输送至干燥系统，干燥后外运，酸雾冷凝回收；
通过氧化性调控系统分别控制每个酸液循环系统中的酸液的活性。
进一步地，多元酸包括草酸、柠檬酸和单宁酸中的一种或复配，絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，多元酸的投加量为按摩尔量计0.65-1.2倍Fe2+的量，絮凝剂投加量为酸液量的1.5-3‰。
本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：通过投加多元酸及絮凝剂在线沉淀净化酸液，控制酸液中金属离子含量，同时调控酸液组成提高酸液活性，进而提高除鳞效率，获得高表面质量的带钢。
附图说明
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种带钢酸洗装置可包括多元酸投加罐1a、絮凝剂投加罐1b、在线备用酸罐2、三个酸洗槽(即，入口酸洗槽3、中间酸洗槽4和出口酸洗槽5)、三个酸罐(即，入口酸罐6、中间酸罐7和出口酸罐8)、干燥系统9、冷凝系统10和氧化性调控系统等。
多元酸投加罐1a和絮凝剂投加罐1b组成药剂投加系统，用于将多元酸和絮凝剂加入到在线备用酸罐2中。多元酸可以包括草酸、柠檬酸和单宁酸等中的一种或复配。絮凝剂可以是阳离子聚丙烯酰胺等。通过投加量控制酸液中酸和金属离子的含量，其中多元酸的投加量为0.65-1.2倍Fe2+的量(摩尔量比值)，絮凝剂投加量为酸液量的1.5-3‰。多元酸投加罐1a和絮凝剂投加罐1b均设置盘管加热器、液位计及温度计，其中加热量与温度计联锁，实现药剂加热温度与酸液温度(45-85℃)相同，确保酸洗效果。优选地，多元酸投加罐1a和絮凝剂投加罐1b布置在入口酸洗槽3和在线备用酸罐2上方，使得药剂可以在重力作用下直接加入到在线备用酸罐2中。
入口酸罐6、入口酸洗槽3和在线备用酸罐2之间的管道上设置三通调节阀16，酸液6通过循环泵15加压后通过三通调节阀16分流，一部分酸液进入入口酸洗槽3循环使用，另一部分分流至在线备用罐2进行回收再用。在线备用酸罐2设有高位酸液溢流口与低位固体排渣口，其中高位溢流口比入口酸罐6高，使得溢流酸液能在重力作用下流入入口酸罐6中。优选地，高位溢流口设置翻坝结构。低位固体排渣口位于在线备用酸罐2的底部，以确保酸泥能够排空。低位固体排渣口与干燥系统9之间设有酸泥输送泵14，以将酸泥输送到干燥系统9。酸泥输送泵14可以是隔膜泵或泥浆泵等。在线备用酸罐2配备有液位计和搅拌器。液位计与搅拌器、酸泥输送泵14联锁，以控制搅拌器和酸泥输送泵14启停。液位计还与三通调节阀16的开度联锁，控制进入在线备用酸罐2的酸液量，并基于液位变化获得酸量值，再相应控制多元酸与絮凝剂的投加量。多元酸投加罐1a中多元酸通过三通调节阀16与在线备用罐2之间的管道混合后进入在线备用酸罐2，启动搅拌器快速搅拌150r/min一定时长后，通过絮凝剂投加罐1b投加絮凝剂，充分搅拌一定时长后慢速搅拌30r/min，去除过量的金属离子，并通过金属离子的沉降带动原难溶解硅泥、硼泥等快速沉降，显著提高了酸液净化效率。多元酸与酸液管道混合可强化两者的接触效果，同时引发晶种形成，保证投加到在线备用酸罐2后残留大量的晶种，诱发在线备用酸罐2中的晶体长大，便于沉淀析出。
三个酸洗槽3-5沿带钢传送方向依次布置，即，带钢从入口酸洗槽3进入，经过中间酸洗槽4，从出口酸洗槽5离开。应该理解，中间酸洗槽可以有多个。三个酸罐6-8分别布置在三个酸洗槽3-5的下方，并通过各自循环泵15构成酸液循环系统。即，酸液在重力作用下从酸洗槽3-5流入酸罐6-8，酸罐6-8中的酸液通过循环泵15打到酸洗槽3-5中。循环泵15通常是离心泵。三个酸罐6-8之间通过管道连通。高温(45-85℃)新酸从出口酸洗槽5加入，因此入口酸洗槽3的酸液的金属离子含量最高。常规酸洗工艺三个酸洗槽3-5中的酸(HCL)与金属离子含量(以亚铁离子为主)通常如下表所示：
表1 常规酸洗工艺下不同酸洗槽酸与金属离子含量表
常规酸洗液入口酸槽亚铁离子浓度约120g/L，酸浓度降低为60g/L，基本接近排废酸浓度，酸洗效率较低；通过络合沉淀工艺去除酸液中亚铁离子同时生成游离酸，即维持亚铁离子浓度＜90g/L，酸浓度＞90g/L，使酸液处于较高的酸洗活性。
干燥系统9可包括干燥本体设备、输送机构和温控器，其中，干燥本体设备的热源为红外加热、电磁感应加热或微波加热中的一种，温控器与干燥本体设备的加热功率和输送机构的输送电机联锁。干燥本体设备为双层结构，中间设置联通风道，上部设置抽风口，抽风口与冷凝系统10流体连通。管道输送时尽量减少水平段管道长度，物料接触部位的表面光滑且做防粘处理，配备料位检测开关，系统停机前，利用压缩空气和废漂洗水冲洗干燥系统9。
冷凝系统10可包括冷凝器、回收泵和电导率传感器，酸雾经冷凝器冷凝后，通过电导率传感器检测电导率，高浓度酸液通过回收泵打到酸罐进行回用，低浓度含酸废水排至地坑。冷凝系统的尾气通过烟囱12排出。
氧化性调控系统可包括氧化剂供应装置11和OPR传感器13，OPR传感器13安装在酸洗槽3-5至酸罐6-8的管路上，与氧化剂供应装置联锁11，以将酸液循环系统中(即，酸洗槽3-5和酸罐6-8)的酸液的活性控制在期望值，提高酸洗效率。即，通过调控Fe2+及Fe3+配比来控制酸液的氧化还原特性。调控手段可通过物理如曝气鼓如一定量的空气、氧气、臭氧等，化学如添加双氧水、次氯酸(钠)等。优选的调控两者含量及配比如下表2所示：
表2 不同酸槽优选的酸浓度与金属离子浓度
本酸洗装置的工艺流程为：带钢按预设速度(例如，30-300m/min)经过三个酸洗槽3-5，高温新酸根据需要实时加入出口酸洗槽5中，入口酸液循环系统中(具体地，入口酸罐6)的酸液通过循环泵15打入到在线备用酸罐2中，药剂投加系统(多元酸投加罐1a和絮凝剂投加罐1b)将所需多元酸及絮凝剂加入在线备用酸罐2中，多元酸与酸液中的金属离子(例如，Fe2+和Fe3+)反应并在絮凝剂的作用下沉降实现固液分离，达到净化酸液，控制酸液中金属离子含量的目的，分离后的酸液进入酸罐6回用，酸泥输送至干燥系统9，干燥后外运，酸雾冷凝回收；通过氧化性调控系统分别控制每个酸液循环系统中的酸液的活性，提高酸洗效率。本酸洗装置可以在线调节酸洗槽中的金属离子浓度，使其保持在期望值，保持酸洗的连续性，提高生产效率。本带钢酸洗装置可用于普碳钢、硅钢以及不锈钢酸洗，降低新酸消耗，提高清洗效率，进而获得高表面质量的带钢。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
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