热镀锌工艺助镀剂中铁含量分析及除铁工艺对比

热镀锌工艺助镀剂中铁含量分析及除铁工艺对比近几年，由于热浸镀行业迅猛发展，原来酸洗之后不浸助镀剂直接镀锌的传统工艺逐渐已被摒弃。这样已经使用助镀剂的企业越来越多的开始重视助镀剂的除铁工艺。由于酸洗后铁盐被带到锌锅内，1公斤铁可产生25公斤锌渣，不但造成锌耗增加、镀锌成本增高，而且还会使锌液中氧化物和其他杂质增加，这样会造成锌液老化、锌液黏度增加，使热浸镀锌质量下降。原来干法镀锌工艺规程要求，助镀剂中铁盐含量不大于30g/l，现在很多企业控制铁盐含量不大于5g/l，甚至有些企业在助镀工序采用连续除铁，连续过滤的方法控制铁盐含量。然而现在还有的企业不了解助镀剂除铁的有关原理，认为助镀剂直接用过滤泵或压滤机过滤就是除铁了。还有的企业随便加一些氨水和双氧水经过滤后就认为是除铁了，实际根本达不到除铁的目的。2、助镀剂的种类。目前国内热浸镀锌企业采用多种助镀剂配比方式，但广泛使用的助镀剂是氯化锌和氯化铵混合而成的复盐。基本都是根据企业的实际使用情况进行配比，有的是纯氯化铵溶液，有的是氯化锌和氯化铵混合而成的复合盐。复合盐有高氯化锌低氯化铵的复合盐，也有低氯化锌高氯化铵的复合盐。还有些企业为了使用助镀添加剂而特殊制定氯化锌与氯化铵的复合盐的比例，它的比例是氯化锌80-100g/l，氯化铵120-150g/l，这是由于氯化锌吸水性决定的。如果在高氯化锌配比的溶剂中加入助镀添加剂，而且预镀件存放时间较长时，氯化锌吸水会使助镀添加剂起不到防爆作用。因此说，氯化铵氯化锌含量高低主要是取决于预镀件存放时间长短和有无烘干来决定的。氯化锌含量越高形成的助镀膜越厚，储存时间越长，但吸水性越强。氯化铵含量越高，崩锌虽然减小，但氯化铵分解后烟气增大。现在大部分企业都采用助镀剂加热的方式，加入助镀添加剂后预镀件可短时间存放，在生产中浸助镀剂后马上进行镀锌作业，取消了干燥工序。3、助镀剂除铁工艺助镀剂除铁主要是除去助镀剂中的二价铁离子。将二价铁离子氧化成三价铁离子，三价铁离子被水解生成氢氧化铁。氢氧化铁不溶于水，经沉淀在助镀剂中被分离。除铁的方法有很多。有用压缩空气氧化，有用臭氧氧化，有用化学氧化剂氧化等。在此只介绍化学法氧化除铁的原理和方法。目前国内大多采用氧化提纯法除铁，其工艺为：调整ＰＨ值——氧化除铁——过滤（分离）。3.1、调整ＰＨ值：助镀剂中的铁离子一般以Ｆe2＋即氯化亚铁状态存在，Ｆe2＋在ＰＨ值很大（ＰＨ＝８.５）时，或锌含量不大而Ｆe2＋很大时才能水解析出沉淀。因此必须将Ｆｅ2＋经氧化成为Ｆｅ3＋，Ｆｅ3＋在ＰＨ＝１.７时即可发生水解，形成氢氧化锌沉淀后很容易被除去。锌水解时ＰＨ值为５.0—5.5，因此在除铁工艺中为便于控制ＰＨ值，一般将ＰＨ值调整在3—4。若ＰＨ值小于3：KClO3+2HCl=KCl+O2↑+H2O+Cl2↑4KMnO4+4HCl=4KCl+4MnO2+3O2↑+2H2O2H2O2=2H2O+O2↑（酸性条件）Ca(ClO)2+4HCl=2Cl2↑+CaCl2+2H2O这时会使氧化剂与酸反应会造成氧化剂的消耗，可以用氨水、锌、氧化锌调整ＰＨ值。NH4OH+HCl=H2O+NH4ClZn+2HCl=ZnCl2+H2↑ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O若ＰＨ值大于4：ZnCl2+2H2O=Zn(OH)2↓+2HCl这时会使氯化锌水解生成氢氧化锌沉淀，造成氯化锌浪费，此时可用盐酸调整。在测试ＰＨ值时可采用如下方法：取一份过滤好的助镀剂与同体积的水在试管中混合后摇匀，若产生白色的絮状混合物即为合格；若产生白色的胶状体则说明ＰＨ值超过4，需加酸调整；若加水后溶液仍然澄清说明酸度大，需加氨水或锌粉或氧化锌调整。3.2、氧化除铁处理在助镀剂中加入氧化剂，将二价铁氧化成三价铁，使之水解沉淀分离。化学法除铁通常是用高锰酸钾、氯酸钾、氯酸钠、次氯酸钠、次氯酸钙、过氧化氢等作为氧化剂。高锰酸钾除铁的反应原理：5FeCl2+KMnO4+8HCl=MnCl2+5FeCl3+4H2O+KClFeCl3+3H2O=Fe(OH)3↓+3HCl氯酸钾（钠）除铁的反应原理：6FeCl2+KClO3+6HCl=6FeCl3+KCl+3H2OFeCl3+3H2O=Fe(OH)3↓+3HCl次氯酸钙除铁的反应原理：4FeCl2+Ca(ClO)2+4HCl=4FeCl3+CaCl2+2H2OFeCl3+3H2O=Fe(OH)3↓+3HCl过氧化氢除铁的反应原理2FeCl2+2H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2OFeCl3+3H2O=Fe(OH)3↓+3HCl在除铁过程中，首先根据化验得出的铁盐含量计算出氧化剂的用量，将氧化剂用水制成饱和溶液后放入助镀槽中，这时助镀槽温度应控制在60℃—80℃。若温度过低则造成反应速度变慢。在加入氧化剂时特别要注意：要加饱和溶液，不要加固体。因为加入的固体氧化剂颗粒在溶解时容易被水解后的Fe(OＨ)3包裹，使之不再继续溶解而沉入底渣中，造成氧化剂大量浪费。3.3、过滤（分离）目前除铁后分离方式主要有过滤泵过滤、板块压滤机过滤、自然沉降过滤三种方式。自然沉降过滤所需温度要控制在80℃以上，将已制成饱和溶液的絮凝剂（聚丙烯酰胺）放入助镀槽中均匀搅拌，使Fe(OＨ)3迅速沉降。沉降后，上部为清液，下部为底渣。最后可将混液和底渣排放，而清液可用酸泵抽出使用。4、经济性分析氧化剂的选择应根据其来源、价格、使用量等条件来确定。1、高锰酸钾：5FeCl2+KmnO4+8HCl=MnCl2+5FeCl3+4H2O+KCl根据方程式计算得出：除掉1公斤氯化亚铁需使用高锰酸钾0.19公斤。2、氯酸钾（钠）：6FeCl2+KClO3+6HCl=6FeCl3+KCl+3H2O根据方程式计算得出：除掉1公斤氯化亚铁需使用氯酸钾0.16公斤或需氯酸钠0.14公斤。3、次氯酸钙（钠）：4FeCl2+Ca(ClO)2+4HCl=4FeCl3+CaCl2+2H2O根据方程式计算得出：除掉1公斤氯化亚铁需使用次氯酸钙0.57公斤或需次氯酸钠0.29公斤。4、过氧化氢：2FeCl2+2H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O根据方程式计算得出：除掉1公斤氯化亚铁需使用过氧化氢0.13公斤。名称KmnO4KClO3NaClO3Ca(ClO)2Na(ClO)2H2O2用量（kg）0.190.160.140.570.290.13单价（元/kg）175.54.11.61.12.0含量（%）99.599.799.5301235除去每公斤氯化亚铁所需费用（元）3.250.880.583.032.660.74从上表可以看出，每除去1公斤氯化亚铁所需氧化剂的费用从高到低排序为：高锰酸钾——次氯酸钙——次氯酸钠——氯酸钾——过氧化氢——氯酸钠。因为过氧化氢是最洁净的氧化剂，所以目前很多企业使用过氧化氢除铁。但由于其为液体，浓度低、体积大，不便于运输和贮存，而且过氧化氢存放一年浓度还会下降约3%，造成了成本加大。另外过氧化氢在使用过程中对人体危害较大，其蒸汽对眼睛、鼻子、喉咙造成强烈的刺激，最终可能导致慢性呼吸器官疾病，皮肤接触也会造成疼痛及腐蚀，迸入眼睛有可能致盲。而氯酸钠除铁费用最低，且相对安全，因此从安全和经济性角度考虑，氧化剂一般应选择氯酸钠。5、结束语在热浸镀锌助镀剂除铁工艺中，氧化剂无论选择哪一种都要以经济性和安全性综合考虑，但更主要的是除铁工艺的选择，只有在正确的除铁工艺指导下，才能达到最好的除铁效果，使热浸镀锌企业获得更高的经济效益。