热镀锌工艺流程及产污点分析

1 工艺分析 1.1工艺流程 该企业主要生产的工艺过程详见下图。 产品生产工艺流程 工艺流程说明： （1）挂件 将预镀工件挂在挂梁上，对于不同的工件要采用不同的挂具，以适应工件的镀锌要求。 （2）酸洗 酸洗是用于清除工件面的油污、锈渍、铁屑等。酸洗过程采用低浓度酸洗技术，配制的盐酸酸洗液浓度为15％左右。工件酸洗时间大约在10-20 分钟。饱和酸洗废液的酸度为8%，含二价铁离子的浓度为0.1%（100g/L），处置办法为中和后排放，排放规律为9个池子轮换周转排放，排放量为50 m3/a。 （3）水洗(漂洗) 工件经酸洗后进入水洗池水洗，目的是洗去镀件表面的残留酸液，避免过量的HCl和铁离子被带入助镀剂。过量的酸带入助镀剂将导致pH 降低，从而影响助镀剂处理效果。工件漂洗2遍后进入助镀池。 （4）助镀 在助镀槽内按比例（220kg/t）加入助镀剂（氯化锌60kg/t、氯化铵160kg/t），然后加入清水，配置成20 t的助镀液。水洗后的工件浸入助镀池内5~8 min 后取出。 助镀的作用是为了保证钢件在热浸镀锌时，其表面的铁基体在短时间内与锌液起正常的反应，生成铁锌合金层。 助镀作业中，助镀液中的氯化锌被不断消耗，助镀液不排放，根据实际需要补加助镀剂，损耗量约20 t/a。 （5）烘干 为了防止工件在浸镀时由于温度急剧升高而变形，并除去残余水分，防止产生爆镀，造成锌液爆溅，在镀锌之前要先进行烘干。烘干不用专用设备，镀件在锌锅上空停留一段时间，靠锌锅散发的热量进行烘干。 （6）热镀锌 将烘干后的工件浸入锌水中，直至锌层牢固地生成在工件表面。锌层的厚度取决于锌液温度、浸锌时间、钢材材质和锌液成份。浸锌过程要控制好锌液温度、浸镀时间及工件从锌液中引出的速度。锌液温度控制在440~450℃，浸锌时间4－6 min。 （7）水冷 钝化前工件由于刚刚完成镀锌作业，所以温度较高，钝化前先要放入水冷却池中用水冷却。 （8）钝化 镀锌层的主要成分是金属锌，由于锌是活泼金属，单质锌的表面与环境中的潮湿空气接触，会生成一层多孔、胶粘状的腐蚀物(白锈，Zn(OH)2，2ZnCO3?3Zn(OH)2)，影响产品的使用性能和美观。为阻止腐蚀物的生成，钝化液采用三价铬蓝白钝化剂技术；通过锌在酸性介质中或在氧化剂作用下溶解形成锌离子，同时锌离子的溶解造成锌表面液的 pH 上升，三价铬直接与锌离子、氢氧根等反应，形成不溶性锌铬氧化物沉淀在锌表面上，而形成钝化膜，提高镀件产品的质量和美观程度。钝化后没有设置清洗环节，晾干成品入库房。 2 水污染源分析 2.1产品物料平衡 该企业生产过程总物料平衡分析见。 铁基工件热镀锌的物料平衡总表 序号 投入（t/a） 产出（t/a） 原料 用量 名称 产出量 去向 1 盐酸 32 酸洗废水 49.5 去废水处理站 2 助镀剂 4.4 废钝化液 192 去废水处理站 3 锌锭 125 锌渣 20 外委处理 4 中和剂 4 镀锌层 113.16 产品 5 三价铬钝化剂 0.24 废气 0.48 排放 6 工艺用水 221.9 酸洗损耗 12.4 挥发损耗 合计 387.54 合计 387.54             由于热镀锌行业废水中特征污染物为重金属锌、铬，本次核查对此两种污染因子进行元素平衡分析。 （2）锌元素平衡分析 锌锭含锌量约98.5%，锌锭中锌含量123.13 t/a；助镀剂为氯化锌，其中ZnCl2含量93%（以合格品质量分数计），Zn元素含量为0.53 t/a。锌元素平衡详见下表。 锌元素平衡表 序号 投入（t/a） 产出（t/a） 原料 用量 名称 产出量 1 锌锭中锌元素 123.13 镀层中锌元素 111.46 2 氯化锌中锌元素 0.53 锌渣中锌元素 12.19 3     废水中锌元素 0.01   合计 123.66 合计 123.66           （3）铬元素平衡分析 由于三价铬钝化剂种类较多，其铬含量根据不同钝化剂组成而不同，有0.2~0.6 g/L Cr3+，1.0~1.3 g/L Cr3+，4.0 g/L Cr3+，10~100 g/L CrO3。由于厂家未提供钝化剂类型及参数，本报告参照相关数据，给出钝化剂中铬含量范围，为12.48 kg/a计算。 铬元素平衡表 序号 投入（kg/a） 产出（kg/a） 原料 用量 名称 产出量 1 钝化剂中铬元素 12.48 镀层中铬元素 11.86 2     废水中铬元素 0.62   合计 合计           由上表，该厂生产过程重金属Zn 为10 kg/a，三价铬0.62 kg/a进入废水中。 物料平衡说明： （1）该企业的生产属于金属表面处理行业，根据其产品加工要求，铁基工件的表面处理主要分为“酸洗—漂洗—助镀—烘干—热镀—冷却—钝化”等工序。其中，烘干与冷却工序为物理过程，并不产生物质迁移。其他工序在工件中引入和移除的物质主要有：盐酸、铁离子、锌离子、金属锌、铬离子等，最终混入水中。 （2）酸洗及漂洗工序，需要消耗大量盐酸。酸溶解铁形成铁盐，将生成氯化亚铁（FeCl2）。铁盐饱和使酸洗液失效且需要更换，形成盐酸、铁盐的废液排放。工件漂洗过程中，表面的盐酸和铁盐将溶解于水，形成酸性含铁废水的排放。 （3）助镀工序，助镀剂氯化锌中的锌离子将与铁基工件的表面发生晶格反应，引起助镀剂被不断消耗。当达到一定程度时，铁离子积累使助镀剂失效，形成助镀槽废液。该废液含有大量锌离子和铁离子等重金属，并以金属盐的形式溶解在废液中，助镀工序消耗助镀剂，需不断补充，没有排放。 （4）热镀锌工序，熔融的锌水在工件表面形成锌的镀层，从而消耗大量的金属锌。 （5）钝化工序为镀锌的铁基工件表面引入金属铬的镀层，以达到钝化作用。此过程将发生氧化还原化学反应，化学稳定的金属铬将取代镀锌工件表面的锌，引起钝化液中铬离子不断消耗，锌离子不断引入，导致钝化液失效、更换和排放。 2.2水平衡 根据现场核查和资料比对，该企业全厂水平衡分析见图。 该企业全厂水平衡分析（m3/a） 水平衡说明： 该企业涉及工艺用水环节主要为盐酸酸洗液配置、酸雾治理、漂洗水损耗补水、助镀剂配置、镀锌冷却池补水、钝化剂配置。 （1）漂洗工序采用二级逆流清洗，二级漂洗池给一级漂洗池补水，一级漂洗池水最终补充酸洗液配置，因此，没有漂洗废水外排。 （2）助镀作业中，助镀液中的氯化锌被不断消耗，助镀液不排放，根据实际需要补加助镀剂，没有废助镀剂外排。 （3）镀锌后冷却水池中水不外排，随损耗补充。 综上，企业外排废水主要为酸洗工序的废酸洗液、钝化工序的废钝化液。其余形式的水损均以蒸发、挥发的形式排入大气。 2.3废水水质分析 （1）酸洗工段排放的酸洗废液 酸洗废水主要成分为5~8%的废盐酸，H+、Cl-浓度很高，Fe2+含量约为0.1%。按照盐酸的质量浓度计算，其中H+物质的量浓度在2.2 mol/L左右，Cl-质量浓度在79370 mg/L左右，Fe2+质量浓度在1000 mg/L左右。 （2）钝化工段排放的废钝化液 废钝化液一般采取添加新鲜钝化剂的形式，定期全部清换，根据Cr元素平衡分析，水中总铬质量浓度约155 mg/L左右。 （3）员工生活污水 略 继续阅读