На большинстве металлургических заводов окалину с поверхности горячекатаной полосы удаляют путем химического травления в серной кислоте. Серная кислота через трещины в окалине проникает к поверхности металла; в результате этой реакции выделяется водород, способствующий отделению окалины. Перед травлением в серной кислоте полоса должна пройти обработку в окалиноломателе. В результате взаимодействия серной кислоты с окалиной образуется сернокислое железо, которое обладает ограниченной растворимостью в травильном растворе. Нерастворимая, механически удаленная окалина также загрязняет травильный раствор, вследствие чего на поверхности полосы после травления, как правило, остается осадок (так называемая «сажа»), который при дальнейшей обработке затрудняет получение полосы с поверхностью высокого качества.
В отличие от серной кислоты соляная легко растворяет почти все виды окалины железа и относительно медленно взаимодействует с чистым железом; лишь небольшое количество окалины (преимущественно магнетит) остается в растворе в виде травильного шлама. Растворимость хлористого железа в травильном растворе практически не ограничена, что позволяет обеспечить чистую поверхность полосы после травления.
При регенерации солянокислого травильного раствора практически вся соляная кислота извлекается из отработанного раствора и может быть повторно использована в процессе травления.
В металлургическом производстве применяются два способа травления: периодический и непрерывный. Периодическое травление широко применяется в трубном производстве и при травлении листа, на который наносят защитные покрытия (например, оцинкование в агрегатах периодического действия). Однако в последнее время наибольшее распространение получили агрегаты непрерывного действия как наиболее производительные.
Агрегат непрерывного травления состоит из головной части, включающей разматыватель со стыкосварочной машиной для сваривания концов полосы, и петлевого устройства для равномерной непрерывной подачи полосы в ванны. Полоса из петлевого устройства поступает в ванну для замочки, а затем последовательно проходит травление в трех-четырех ваннах. После травильных ванн полоса проходит последовательно через ванны с щелочным раствором и горячей водой; на выходе из травильного агрегата полоса сушится горячим воздухом и сматывается в рулоны.Обычно травильный раствор подогревается до 80- 90° С паром, подаваемым в ванну. В последнее время внедряется более совершенный способ подогрева раствора, не нарушающий стабильности концентрации раствора. В этом случае нагрев осуществляется в специальных теплообменниках, размещаемых непосредственно возле каждой ванны. Циркуляция обеспечивается индивидуальными насосами у каждой ванны.
Основной вредностью, сопровождающей процесс травления, являются пары кислот, выделяющиеся с поверхности ванн. Для предотвращения выделения паров кислоты и воды ванны укрываются плотно пригнанными крышками сферической формы. Торцы укрытий соединяются между собой фланцами.
В тех случаях, когда по конструктивным условиям нельзя осуществить объединение укрытий, торцы закрывают резиновыми фартуками; аналогичные уплотнения предусматривают в местах ввода в ванны технологических трубопроводов. На каждой ванне устраивают по два патрубка для отсоса воздушно-паровой смеси из-под укрытия.В зависимости от герметизации ванн расход воздуха принимают 500-600 м3/(м2-ч) для ванн с кислотным раствором, что составляет около 12000-15000 м3/ч на ванну, а для ванн со щелочным раствором и горячей водой расход воздуха в два раза меньше.
Практически при хорошей герметизации укрытий, предусматриваемой в проектах, количество отсасываемого воздуха можно было бы сократить в 2-3 раза. Однако в процессе эксплуатации уплотнение ухудшается, поэтому приходится принимать завышенный расход воздуха. Систему вентиляции непрерывного травильного агрегата проектируют центральную на один или на два агрегата.
В этом случае сборные воздуховоды могут размещаться под ванной. При устройстве центральной системы рекомендуется предусматривать резервные вентиляторы и газоочистные аппараты. В качестве очистных аппаратов можно применять скрубберы или пенные аппараты; последние более эффективны, однако наладка их сложней, чем скрубберов. Проверенный в эксплуатации скруббер, работавший с коэффициентом орошения 0,3-0,4 при начальном содержании паров серной кислоты в вентиляционном воздухе 0,41-0,56 г/м3, обеспечивает конечное содержание их 0,07 г/м3, что соответствует КПД в 0,82-0,88.
При производительности отсоса от одной ванны 12 000 м3/ч унос кислоты составит около 7 кг/ч или в пересчете на сутки около 3 %; это приводит к снижению концентрации раствора в ванне на 0,45 % и вызывает необходимость принимать меры по сокращению уноса паров из-под укрытия ванны. Одним из таких решений является устройство вентиляции. В этом случае количество отсасываемого воздуха от всех ванн травильного агрегата составит около 20000-25000 м3/ч (на основании зарубежного опыта).
При травлении в соляной кислоте, кроме ее паров, выделяется также водород (20-25 м3/ч). Для того чтобы содержание водорода в воздухе было ниже предела взрываемости, необходимо смешивать его с воздухом в количестве 5000-7000 м3/ч, что обеспечивается вентиляционной системой.
Среднее содержание паров кислоты в воздухе, поступающем в газоочистной аппарат, составляет 2,5- 2,7 г/м3.Для очистки воздуха от паров соляной кислоты рекомендуется применять те же способы, что и для паров серной кислоты. Можно ожидать более эффективной очистки воздуха от паров, так как соляная кислота активней реагирует с водой. Ориентировочно КПД со-ставит 0,95-0,99. Это обеспечит конечное содержание кислоты в воздухе ~0,05 г/м3, что значительно превышает санитарную норму. Для достижения санитарной нормы в приземном слое необходимо предусматривать выброс воздуха через трубу высотой 40-50 м. В качестве побудителя тяги используется центробежный вентилятор, изготовленный из титана.
Для промывки воздуха в газоочистном агрегате используется вода, слабо подкисленная в промывном агрегате с содержанием 12-16 г/л кислоты; после промывки воздуха концентрация кислоты в воде повышается до 19-20 г/л. Отработанная вода направляется на регенерационную установку.
Мы в социальных сетях:
