BSY型酸雾抑制剂的开发应用

1前言

在金属材料除锈､除氧化皮和电镀前处理等工序中,多半要用碱液除油污､酸液除锈和氧化皮,从而洁净金属表面,以便进一步加工｡在酸洗或碱洗金属的时候,往往伴有酸､碱雾的逸出,严重地污染环境,损害工人的身体健康;对设备厂房也有腐蚀｡为了解决酸雾的抑制问题,国内外竞相研究酸雾抑制剂｡

旅顺化工厂经过多方面的努力,在有关单位的协助下,在国内首先成功地研制出了金属材料净洗酸雾抑制剂,即BSY型酸雾抑制剂｡BSY型酸雾抑制剂不仅能有效地抑制酸雾,而且具有去油污的作用｡就目前而言,是一种比较理想的新型净洗酸雾抑制剂｡

2 BSY型酸雾抑制剂的研究试验

BSY型酸雾抑制剂是以表面活性剂为主要成分的四种单体的复配物,具有优良的乳化､分散､润湿､渗透､去污作用｡它难燃､难爆､无毒､无腐蚀性,在酸､碱性介质中,具有化学稳定性,可以说是金属表面酸､碱处理的一种优良助剂｡

BSY型酸雾抑制剂质量指标如表1｡

针对净洗抑制酸雾的目的,根据原料单体的性能,BSY型酸雾抑制剂选择了四种单体组分作为原料,其代号分别为Ⅰ､Ⅱ､Ⅲ､Ⅳ｡组分Ⅰ的作用主要是适应较宽的温度范围和各种水质,增加液膜的牢度;组分Ⅱ在于提高水溶液及酸溶液的氢键作用;组分Ⅲ在于提高酸雾抑制剂的乳化､分散､润湿､渗透能力,以利于酸液浸蚀金属基体表面的金属氧化物;组分Ⅳ的作用是捕集油污,增加酸雾抑制剂的除油污效果｡这四种组分按一定的比例复配在一起,就具备了优良的抑雾效能,并兼顾了金属表面除油污､除锈､除氧化皮的作用｡

BSY型酸雾抑制剂的混配工艺比较简单｡在混配之前,如某种单体原料pH值超出指标要求,则采用醋酸中和除碱｡然后将合格的单体原料Ⅰ､Ⅱ､Ⅲ､Ⅳ四种组分按比例依次加入混合釜,搅拌混合均匀,升温至75±5℃,搅拌30min,取样化验检查,符合表1中6项技术指标为合格产品｡即可放料､降温､包装｡

旅顺化工厂中试产品质量如表2｡

3 BSY型酸雾抑制剂的应用试验

齐齐哈尔钢厂､大连机车车辆工厂､哈尔滨金属线材厂､吉林钢丝绳厂等单位应用BSY型酸雾抑制剂做为酸洗助剂进行金属表面处理都获得了显著的抑雾效果｡同时,BSY型净洗酸雾抑制剂对提高酸洗质量､节省酸液､保护金属等方面也有显著作用｡

3.1 抑制酸雾,净化环境

齐齐哈尔钢厂做了硫酸洗钢坯试验,试验是在两个7×1.2×1.7m³的酸洗槽中进行的｡两个酸洗槽各放入7m³25.9%的硫酸母液,其中一槽配入若丁2.5kg/m³,另一槽配入BSY型酸雾抑制剂5kg/m³｡同时对同种类钢坯进行酸洗对比试验｡试验结果表明,BSY型酸雾抑制剂的抑雾效果非常显著,逸出的酸雾甚微｡

大连机车工厂在金属酸洗磷化处理试验中,采用盐酸作为酸洗液,应用BSY型酸雾抑制剂,测定了操作现场逸出的酸雾浓度｡试验采用的盐酸浓度为33.0%~36.0%(工业级),BSY型酸雾抑制剂5g/L,操作温度20℃,大气压力0.103MPa,风速0.18m/s,测定结果如表3｡

由表3的数据可知,未加BSY型酸雾抑制剂,盐酸槽边的酸雾浓度上下风向分别为123.4和205.6mg/m³,超过国家允许排放标准浓度7.2和12.7倍;加入BSY酸雾抑制剂后,上风向的酸雾浓度已低于国家允许排放标准浓度,下风向的酸雾浓度也接近于国家允许排放标准浓度｡离盐酸槽1m以外的地方的酸雾浓度已远远低于国家允许排放标准浓度｡

哈尔滨金属线材厂生产镀锌钢丝,每年生产近万吨镀锌钢丝都要在电镀前进行硫酸酸洗｡钢丝通过酸槽时间为20~40s,生产连续进行,车间常年酸雾弥漫｡应用BSY型酸雾抑制剂后成功地消除了酸雾污染,人站到硫酸槽边也嗅不到酸味｡

3.2 保护金属,提高其质量

使用BSY型酸雾抑制剂做为酸洗助剂,还有保护金属基体,提高其质量的作用｡这对于酸洗量比较大的钢铁企业而言是一种求之不得的事情｡据有关资料介绍,在无助剂的情况下直接酸洗,有90%的硫酸消耗于腐蚀金属基体上｡即是说,为了除去铁锈和氧化皮,不仅白白消耗90%的硫酸,还损失大量金属｡使用酸洗助剂,可以不同程度地弥补这方面的损失｡在几种酸洗助剂中,BSY型净洗酸雾抑制剂保护金属基体的作用是比较突出的｡

齐齐哈尔钢厂酸洗钢坯试验表明,通过BSY型酸雾抑制剂和若丁两种助剂酸洗出来的钢坯(钢材相同)做单位面积减重数量对比计算得知,使用BSY型酸雾抑制剂比使用若丁节省金属腐蚀量60%~80%,而且金属表面质量也高｡可见,充分发挥BSY型酸雾抑制剂保护金属基体的功能是有很大意义的｡

从BSY型酸雾抑制剂能有效地抑制盐酸酸雾的产生和逸出的意义上考虑,以盐酸代替硫酸酸洗对保护金属基体更有价值｡用硫酸浸蚀金属氧化物一般都要加温,才能提高浸蚀速度｡但温度过高会使金属基体被腐蚀产生氢脆,一般加温不超过60℃｡硫酸浓度在25%以下时,浓度越高浸蚀速度越快;而浓度在25%以上时,则浓度越高,铁的氧化物越不容易酸溶｡盐酸则在常温下就有强烈的浸蚀能力,而浸蚀能力与其浓度成正比;对金属基体却浸蚀缓慢,不易使工件发生过腐蚀和产生氢脆现象｡在这方面盐酸优越于硫酸｡然而,盐酸易挥发,污染环境,腐蚀设备,应用受到了限制｡BSY型酸雾抑制剂的应用解决了盐酸酸雾问题,弥补了盐酸的不足,为盐酸代替硫酸酸洗金属开辟了广阔前景｡尤其在硫酸短缺､盐酸长线的情况下意义就更不寻常了｡

大连机车车辆工厂采用15%的盐酸,添加3~5g/LBSY型酸雾抑制剂和1g/L六次甲基四胺,在高温下对镀锌件进行电镀前酸洗处理试验,镀锌时间为30min和60min,镀层厚度分别为0.12mm和0.20mm｡钝化后光泽鲜艳,经弯曲无脱层现象,在200℃保温30~60min处理,也无质量异常现象｡

在镀锡线上的碱液除油槽和盐酸酸洗槽中也分别加入了3~5g/L的BSY型酸雾抑制剂,镀锡时间20min,镀层厚度0.10~0.12mm｡镀锡件经弯曲试验和在200℃保温2h除氢再反复弯曲,没有发现镀层脱落和其它质量变异｡在镀锌钢丝生产中,拉拔钢丝要采用油脂润滑｡酸洗时如果油污去不净,镀层就结合不好｡哈尔滨金属线材厂添加BSY型酸雾抑制剂后酸洗钢丝表面,洗得非常洁净｡成品镀锌钢丝经物理试验检查,镀层和基体的结合力及镀层表面色泽都有明显提高｡

3.3 节约酸液,延长酸液使用寿命

BSY型酸雾抑制剂均匀地分散在酸液中,由于氢键作用,会抑制酸雾的生成,同时产生大量泡沫复盖于酸液液面,形成一种较牢固的液膜,抑制了酸雾的外逸｡这本身就避免了酸液的浪费｡上面已经谈到,酸洗过程中金属基体被腐蚀,造成大量金属损失｡消耗于腐蚀金属基体部分的酸液恰恰是白白浪费掉的｡添加BSY型酸雾抑制剂以后,节省硫酸的百分比就等于减少金属腐蚀量的百分比｡齐齐哈尔钢厂酸洗钢坯试验得出的结论就是如此｡该厂认为,节省硫酸及金属的百分数超过常年用量的18%,扣除增购BSY型酸雾抑制剂的成本,在经济上就会有增益｡在18%的基础上每提高1%,每年按现有生产规模计算,就增收数十万元以上｡根据初步试验,在加温不得力,使用无经验的情况下,节省硫酸超过了常年硫酸用量54%｡待加温改善,使用技术成熟时,节约硫酸百分比还会提高｡因此,应用BSY型酸雾抑制剂的经济效益是很大的｡

大连机车车辆工厂认为,BSY型酸雾抑制剂和100#乳化剂､海鸥洗涤剂等表面活性剂比较,有更多优越性,能有效地抑制酸雾､碱雾,去油污,而且使用寿命长,节省酸､碱｡哈尔滨金属线材厂应用BSY型酸雾抑制剂的经济效益也很显著,镀锌车间三条生产线应用BSY型酸雾抑制剂,成本一年只需800元左右,省去安装电动排风机的费用3.5万元,一年可节省资金2.7万元｡

4结语

BSY型酸雾抑制剂的研制和应用很有现实意义｡从国内几家工厂应用试验情况看,本品具有明显的经济效益和社会效益｡

(1)BSY型酸雾抑制剂对硫酸､盐酸和电解除油碱液都有显著的抑雾作用,从而改善了作业条件,消除或者大大减轻了环境污染｡

(2)BSY型酸雾抑制剂的使用,可以减少金属损失,提高金属工件质量｡

(3)BSY型酸雾抑制剂的使用,可以大大节约酸液用量｡

(4)BSY型酸雾抑制剂的使用,为盐酸代替硫酸开辟了新的途径｡使用盐酸不必象使用硫酸那样加温,从而节省能源｡

(5)BSY型酸雾抑制剂的使用,为用户带来显著的经济效益｡