Способ замены типа электролита лужения жести

 

Изобретение относится к электролитическому нанесению покрытий на непрерывно движущуюся полосу и может быть использовано при производстве электролитически луженой жести. Предложен способ замены типа электролита на скоростных линиях электролужения жести, работающих на основе модифицированной серной кислоты, без остановки производства и прекращения выпуска товарной продукции путем порционного добавления в работающий электролит заменяющихся компонентов с определенным изменением технологических параметров. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к электроосаждению металлов на непрерывных линиях и может быть использовано при производстве электролитически луженой жести.

Известен способ замены поверхностно-активных веществ (ПАВ) в электролите лужения жести, осуществляемый по одному из следующих вариантов: использование промежуточной добавки, обеспечивающей совместимость ПАВ при постепенном введении ее совместно с новым ПАВ; Разовое введение нового ПАВ в количестве, достаточном для прекращения действия заменяемого продукта. (Сталь. 1982, N 1, с. 65).

Однако, указанные варианты имеют существенные недостатки.

Первый вариант требует разработки и организации производства специального промежуточного продукта, который требуется только в период перевода и в дальнейшей работе усложняет ведение технологического процесса.

Второй вариант предполагает неоправданно высокий расход ПАВ. Оба варианта также предусматривают достаточно длительный период работы электролита в неоптимальном составе, что отражается на качестве продукции. Кроме того, в рассмотренном примере сам тип электролита (фенолсульфоновый - процесс ферростан) сохраняется и способ касается лишь различных вариантов его осуществления.

Известен способ замены электролита, заключающийся в сливе заменяемого раствора, тщательный очистке и многократной промывке всего соприкасающегося с ним оборудования (ванны, циркуляционные баки, трубопроводы, насосы, фильтры и т.д.), который наиболее близок к предлагаемому способу по достигаемому результату. (Сталь. 1982, N 1, с. 65 - прототип).

Недостатком известного способа является необходимость утилизации значительного количества (30-60 м³) электролита с рекуперацией ценных компонентов и обезвреживанием токсичных соединений, а также необходимость емкостей, оборудования и реагентов для разового приготовления электролита указанного объема. Такой способ требует длительной остановки линии лужения, потери производства, существенных дополнительных затрат.

Проблема замены типа электролита связана с длительной непрерывной работы линий лужения (30 и более лет), в течение которых первоначально заложенная прогрессивная технология морально устаревает, становится экономически нецелесообразной и не обеспечивает нового возросшего уровня качества продукции, достигаемого с помощью новых технологических решений на вновь пускаемых линиях.

На современных линиях лужения работа электролита организована, в так называемом, вечном режиме, за счет корректировки его по расходным компонентом и возвращения уносимого раствора из ванн улавливания в цикл через вакуум-выпарную установку, за весь период работы линии лужения (30 лет и более) полного слива электролита и его замены не производится. Соответственно в составе оборудования и системах очистки нет необходимых емкостей и мощностей для переработки сливаемого электролита. Это делает проблему замены устаревшей технологии (учитывая сроки эксплуатации линии) чрезвычайно сложной.

Техническим результатом изобретения является замена работающего электролита лужения на более перспективный, в условиях скоростных линий электролитического лужения жести, без остановки производства и прекращения выпуска товарной продукции, с достижением в результате замены улучшения качества электролитически луженой жести и экологических характеристик процесса. При этом в течение всего периода продукция соответствует имеющейся нормативной документации и не уступает по качественным показателям, получаемым из работающего электролита.

Указанный результат достигается тем, что в работающий электролит лужения порционно добавляют заменяющие компоненты - кислоту и ПАВ при сохранении общей кислотности и поддержании технологических параметров процесса в зависимости от соотношения концентраций работающей и заменяющей кислот.

Производят замену работающих экологически опасных компонентов фенолсульфоновой кислоты и добавки этоксилированной нафтолсульфокислоты (нафтоксол или ЭНСА) на сульфаминовую кислоту и азотсодержащий блоксополимер окисей этилена и пропилена (проксамин 385) при поддержании технологических параметров процесса по работающему (заменяемому) электролиту от начала замены до соотношения кислот 2:1 и по заменяемому от соотношения кислот 1:2 до полной замены.

Заменяемый работающий электролит может иметь состав, г/л: Фенолсульфоновая кислота - 80-100 Олово двухвалентное - 20-30 Нафтоксол или ЭНСА - 3-5 процесс ведут при плотностях тока 15-40 А/дм² и температурах 35-55^oC, а заменяющий электролит - состав, г/л: Сульфаминовая кислота - 100-140 Олово двухвалентное - 20-37 Проксамин 385 - 0,5-2,5
процесс ведут при плотностях тока 20-70 А/дм² и температурах 20-70^oC.

В промежуточной области (соотношения кислот от 2:1 до 1:2) допустимые интервалы изменения технологических параметров процесса уменьшаются и соответствуют значениям, являющимся оптимальными для обоих электролитов: 25-40 А/дм², 35-45^oC.

Введение заменяющей кислоты в электролит производится по мере необходимости ежесменно порциями в 1-5% от общего содержания кислоты в электролите, включая кислотный остаток, связанный с оловом. Факторами, ограничивающими введение заменяющей кислоты, а также параметры процесса, являются общая кислотность электролита и его объем.

Введение ПАВ производится таким образом, чтобы в течение двух-трех первых смен обеспечить в электролите концентрацию заменяющего ПАВ, соответствующую нижнему пределу оптимального диапазона, а пяти-шести смен, оптимальному значению. Дальнейшее введение ПАВ производится по нормам, характерным для заменяющего электролита.

Замену электролита проводили на агрегате электролитического лужения жести, работающем на основе фенолсульфоновой кислоты (процесс ферростан). На момент начала перевода работающий электролит имел состав, г/л, требующий плановой корректировки по кислоте и ПАВ,:
Фенолсульфоновая кислота (общая) - 90
Олово двухвалентного - 25
Нафтоксол - 4
В качестве заменяющего электролита был выбран новый, перспективный, экологически чистый следующего состава, г/л:
Сульфаминовая кислота (общая) - 120
Олово двухвалентное - 30
Проксамин 385 - 1,5
Замена подлежали фенолсульфоновая кислота и нафтоксол работающего электролита, заменяющими компонентами были сульфаминовая кислота и проксамин 385 (100%). Введение заменяющих компонентов осуществляли в циркуляционную систему агрегата лужения.

Первая порция заменяющих компонентов составила 5% от общего содержания кислоты и 2,5% от общего содержания ПАВ работающего электролита, которую вводили в электролит в течение смены работы электролита. Дальнейшее введение заменяющих компонентов проводили по такому же принципу.

Технологические параметры процесса поддерживали в диапазонах, допустимых для соответствующих соотношений концентраций кислот работающего и заменяющего электролитов.

При соотношении концентраций кислот 2: 1 и 1:1 оптимально-допустимые диапазоны плотности тока и температуры сужаются и дают качественные покрытия только при оптимальных значениях минимального диапазона, характерного как для работающего, так и заменяющего электролитов.

В процессе всего перевода производился выпуск качественной продукции белой жести. Качество контролирования определением коррозионной стойкости покрытия потенциостатическим методом (коэффициент коррозионной стойкостью в %). Для сравнения брали покрытия с толщиной 5,6 г/м² (II класс покрытия по ГОСТ 13345-85). Общая кислотность в электролите поддерживали в интервале 100-120 г/л. Результаты осуществления и сравнительных испытаний представлены в таблице.

Сопоставительный анализ показывает, что по сравнению с прототипом, предлагаемый способ позволяет полностью заменить морально устаревшие электролиты лужения жести, работающие на основе модифицированной серной кислоты, на более перспективные, экологически чистые, без остановки агрегата, с выпуском товарной продукции высокого качества.

Формула изобретения

1. Способ замены типа электролита на скоростных линиях электролитического лужения жести, работающих с электролитом на основе модифицированной серной кислоты, отличающийся тем, что замену производят без остановки производства и прекращения выпуска товарной продукции путем порционного добавления в работающий электролит заменяющих кислоты и ПАВ при сохранении общей кислотности, при этом технологические параметры изменяют в зависимости от концентраций работающей и заменяющей кислот от значений, принятых для работающего электролита, до значений, принятых для заменяющего электролита, с установлением минимального интервала изменения каждого параметра при соотношении концентраций кислот от 2 1 до 1 2.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что работающий электролит содержит, г/л:
Фенолсульфоновая кислота 80 110
Олово двухвалентное 20 30
Нафтоксол или ЭНСА 3 5
заменяющий электролит:
Сульфаминовая кислота 100 140
Олово двухвалентное 20 37
Проксамин 385 0,5 2,5
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что изменяют плотность тока от 15 40 до 20 70 А/дм² и температуру от 35 55 до 20 70^oС с минимальными значениями соответственно 25 40 А/дм² и 35 45^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1