[发明专利]一种钢铁缓蚀抑雾剂及其生产方法

说明书

本发明涉及一种专用于钢铁酸洗过程中起缓蚀抑雾作用的抑雾剂及其生产方法。

在钢铁厂生产中，需对钢坯、钢管、钢带等进行表面酸洗处理，以除掉工件表面的氧化皮，使工件的金属基体暴露出来，以便下一工序的加工或检验。但在酸洗过程中，工件与硫酸(15％左右，w/w％)在一定温度下(50-70℃)接触反应时会产生大量的酸雾，使生产现场环境严重污染，对工人身体健康和厂房设备危害严重。此外，酸洗时还极易对工件材质造成“氢脆”和过酸洗，影响工件的后道工序加工，严重时可致使工件报废。

据测定，钢铁厂酸洗工段生产现场的酸雾一般在200-400毫克/米³，超过国家标准(国标为10毫克/米³)允许值数十倍。

为了解决酸雾危害问题，一般工厂都在生产现场设置大型轴流风机将车间内的酸雾抽吸到室外，再用水吸收排放，如《上海金属》1991年第6期第34页所报道。一般10立方米的酸洗槽需配置一台55千瓦的轴流风机。

除轴流风机法外，还有采用真空抽吸法、高压静电捕集法和表面活性剂表面泡沫覆盖法等来降低生产现场酸雾的，但是这些方法都存在一定问题，如设备投资大、能耗高、设备易损坏、泡沫影响生产并易产生“滑钢”事故等，如湖北省仙桃市化肥厂生产的WX-I型缓蚀剂就是如此，最终试验效果无法达到规定要求。总之前述这些方法除酸雾的效果都有一定的局限性，与国家允许排放标准仍有较大偏差。

本发明的目的是为了解决以上技术的不足而提供一种使钢铁在酸洗过程中能降低环境酸雾浓度和耗酸量、减少酸洗时间及酸洗过程中的钢耗量及解决因酸洗而引起钢铁材质“氢脆”和过酸洗现象的钢铁缓蚀抑雾剂及其生产方法。

为了达到上述目的，本发明所述的钢铁缓冲抑雾剂从钢铁工件酸洗的反应机理入手，依据氧化还原反应原理和化学反应动力学，采用了控制反应速率的方法来抑制酸雾的产生，从而提出了一种能达到上述目的的钢铁缓蚀抑雾剂，其特征是在于100份重量中含有0.1至5份硝酸镧、0.1至10份硝酸铈、0.1至3份硝酸钯、2至20份硫脲、0.1至5份氯化铂、0.3至5份硝酸、10至20份聚环氧乙烷-聚环氧丙烷嵌段共聚物、5至10份烷基酚聚氧乙烯醚、其余为水。为了提高其酸雾的抑制能力，控制氧化还原反应的速率，其所述的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷嵌段共聚物优先选用扑露尼龙-F108(pluronic-F108)，并且所述的烷基酚聚氧乙烯醚优先选用壬基酚聚氧乙烯(21)醚，其中所用的水选用蒸馏水或去离子水。这一配方的提出，可以从氧化还原反应机理和化学反应动力学中来进一步获得支持和了解。

在钢铁厂生产中，酸洗工序的主要任务就是清除工件表面的氧化皮，其主要反应如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

从以上反应式可以看出，在清除氧化皮过程中(反应(1)～(3))，伴随着工件铁基体被硫酸溶解的反应(反应(4))，同时放出氢气形成氢气泡，当氢气泡上升穿透酸洗液液面时，便破裂形成酸雾。此外，当游离的氢原子作用于表面和材料内部金属晶格间隙中时，便会对工件产生过酸洗和“氢脆”。由化学反应动力学的计算可知，在酸洗温度达50℃时，反应(4)的反应速率大大高于反应(1)-(3)的反应速率，从而造成酸洗时硫酸与工件的铁基体激烈反应。由此可知，只要在不影响反(1)-(3)的反应速率的情况下，通过抑制反应(4)的反应速率，就能抑制酸雾的产生，同时还能节约硫酸、加快酸洗速度和减少工件的酸洗失重。

为此本发明采用贵金属盐和稀土金属盐作为电位转移剂，以大分子碳氢骨架材料作为游离氢原子捕集剂，使酸洗过程中工件铁基体表面产生的电荷及时转移到溶液中，降低了铁基体表面反应(4)的电极电位，使反应(4)的反应速率降低，从而使反应(4)受到抑制。另外，加上氢原子捕集剂的作用使少量游离的氢原子通过氢键联结，无法穿透酸洗液面形成酸雾。也不会再向工件的金属晶格间隙渗透而造成对工作的损害。