申请日2016.07.06
公开(公告)日2016.11.02
IPC分类号C23C22/76; C23C22/00
摘要
本发明公开了一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺，包括氧化前处理、氧化主处理和氧化后处理，其中，除所述氧化后处理的最后一次喷淋采用自来水进行之外，所述氧化前处理和氧化后处理的其余喷淋和浸洗以及所述氧化主处理所使用的水均来自所述氧化前处理和氧化后处理中排放且经过处理后的污水;并控制所述氧化后处理的最后一次喷淋的自来水用量等于所述氧化主处理中的水分蒸发量。本发明还公开了一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理系统。通过实施本发明，能够同时达到节约用水以及污水零排放，达到真正意义上的节能减排目的。
摘要附图
权利要求书
1.一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺，包括氧化前处理、氧化主处理和氧化后处理，其特征在于，除所述氧化后处理的最后一次喷淋采用自来水进行之外，所述氧化前处理和氧化后处理的其余喷淋和浸洗以及所述氧化主处理所使用的水均来自所述氧化前处理和氧化后处理中排放且经过处理后的污水;并控制所述氧化后处理的最后一次喷淋的自来水用量等于所述氧化主处理中的水分蒸发量。
2.如权利要求1所述的实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺，其特征在于，所述氧化前处理的喷淋和氧化后处理的浸洗所排出的且经过过滤处理后的污水为一级循环污水，所述氧化后处理的喷淋所排出的且经过中和处理后的污水为二级循环污水;
所述氧化前处理中的喷淋和浸洗所使用的水均来自所述一级循环污水;
所述氧化后处理中除最后一次喷淋外的其余喷淋和浸洗所使用的水均来自所述二级循环污水。
3.如权利要求1所述的实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺，其特征在于，所述氧化前处理的喷淋和氧化后处理中的第一次喷淋和浸洗所排出的且经过过滤处理后的污水为一级循环污水，所述氧化后处理中除所述第一次喷淋外的所有喷淋所排出的且经过中和处理后的污水为二级循环污水;
所述氧化前处理中的喷淋和浸洗所使用的水均来自所述一级循环污水;
所述氧化后处理中的第一次喷淋所使用的水来自所述一级循环污水，所述氧化后处理中除第一次和最后一次喷淋外的其余喷淋和浸洗所使用的水均来自所述二级循环污水。
4.一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理系统，包括氧化前处理装置、氧化主处理装置和氧化后处理装置，其特征在于，除所述氧化后处理装置的最后一次喷淋采用自来水进行之外，所述氧化前处理装置和氧化后处理装置执行其余喷淋和浸洗以及所述氧化主处理装置所使用的水均来自所述氧化前处理装置和氧化后处理装置中排放且经过污水处理装置处理后的污水;控制所述氧化后处理装置实施最后一次喷淋的自来水用量等于所述氧化主处理装置中的水分蒸发量。
5.如权利要求4所述的实现污水零排放的钢铁工件氧化处理系统，其特征在于，所述污水处理装置包括过滤处理装置以及中和处理装置，所述氧化前处理装置执行喷淋和氧化后处理装置执行浸洗所排出的且经过过滤处理装置后的污水为一级循环污水，所述氧化后处理装置执行喷淋所排出的且经过中和处理装置后的污水为二级循环污水;
所述氧化前处理装置执行喷淋和浸洗所使用的水均来自所述一级循环污水;
所述氧化后处理中除执行最后一次喷淋外的其余喷淋和浸洗所使用的水均来自所述二级循环污水。
6.如权利要求4所述的实现污水零排放的钢铁工件氧化处理系统，其特征在于，所述污水处理装置包括过滤处理装置以及中和处理装置，所述氧化前处理装置执行喷淋和氧化后处理装置执行第一次喷淋和浸洗所排出的且经过过滤处理装置后的污水为一级循环污水，所述氧化后处理装置中除执行所述第一次喷淋外的所有喷淋所排出的且经过中和处理装置后的污水为二级循环污水;
所述氧化前处理装置执行喷淋和浸洗所使用的水均来自所述一级循环污水;
所述氧化后处理装置执行第一次喷淋所使用的水来自所述一级循环污水，所述氧化后处理装置执行除第一次和最后一次喷淋外的其余喷淋和浸洗所使用的水均来自所述二级循环污水。
7.一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺，其特征在于，包括步骤：
S1、采用一级循环污水池中的污水对钢铁工件进行喷淋;
S2、将钢铁工件放入加热氧化槽中进行除油处理;
S3、将除油处理后的钢铁工件放入回收槽中进行浸洗;
S4、采用一级循环污水池中的污水对浸洗后的钢铁工件进行喷淋;
S5、将钢铁工件放入过渡槽内浸洗;
S6、将钢铁工件浸入酸洗槽中进行酸洗;
S7、将钢铁工件放入过渡槽内浸洗;
S8、采用一级循环污水池中的污水对浸洗后的钢铁工件进行喷淋;
S9、将钢铁工件放入回收槽中进行浸洗;
S10、将钢铁工件放入加热氧化槽中进行氧化;
S11、将氧化处理后的钢铁工件放入回收槽中进行冷却;
S12、将冷却后的钢铁工件放入浸洗槽进行浸洗;
S13、采用二级循环污水池中的污水对钢铁工件进行喷淋;
S14、采用自来水对钢铁工件进行喷淋;
S15、将钢铁工件进行封油处理;
其中，上述步骤S1～步骤S9为氧化前处理过程，步骤S10～S11为氧化主处理过程，步骤S12～步骤S15为氧化后处理过程;所述氧化前处理过程中的喷淋以及通过所述浸洗槽排出的污水经过过滤处理后形成所述一级循环污水;所述氧化后处理过程中的喷淋排出的污水经过中和处理后形成所述二级循环污水;
所述回收槽和过渡槽中的水来自所述一级循环污水;所述加热氧化槽的水来自所述回收槽;所述浸洗槽中的水来自所述二级循环污水;
通过控制步骤S14中的自来水用量，使其与所述加热氧化槽、回收槽中的水分蒸发量相等。
8.如权利要求7所述的一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺，其特征在于，所述过渡槽包括第一过渡槽和第二过渡槽，所述第一过渡槽中的水来自所述一级循环污水，所述第二过渡槽中的水来自所述第一过渡槽;
所述步骤S5具体为：先后将钢铁工件放入第一过渡槽和第二过渡槽内浸洗;
所述步骤S7具体为：先后将钢铁工件放入第二过渡槽和第一过渡槽内浸洗。
9.如权利要求7所述的一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺，其特征在于，在所述步骤S11和步骤S13之间，还包括步骤：
采用一级循环污水池中的污水对冷却后的钢铁工件进行喷淋，且喷淋后排出的污水经过过滤处理后形成所述一级循环污水。
10.一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理系统，其特征在于，包括加热氧化槽、回收槽、第一喷淋区、过渡槽、酸洗池、浸洗槽、第二喷淋区、乳化油槽、沉淀池、一级循环污水池以及二级循环污水池，其中：
所述加热氧化槽用于加热氧化和除油，从所述加热氧化槽中取出的钢铁工件均先通过回收槽浸洗，而放入酸洗池前或从酸洗池中取出后的钢铁工件均先通过过渡槽浸洗，所述第一喷淋区用于钢铁工件氧化前的喷淋，所述第二喷淋区用于钢铁工件氧化后的喷淋，所述浸洗槽用于钢铁工件氧化后的浸洗;
所述第一喷淋区、浸洗槽通过排污水管将污水排出到沉淀池过滤后流入所述一级循环污水池;所述一级循环污水池中的一级循环污水可通过泵和水管泵出并补充到所述回收槽、过渡槽以及作为所述第一喷淋区的喷淋使用;
所述第二喷淋区排出的污水流入二级循环污水池中进行中和处理，所述二级循环污水池中的二级循环污水可通过泵和水管泵出并补充到所述浸洗槽以及作为所述第二喷淋区的喷淋使用;所述第二喷淋区还连接有自来水管以进行最后一次喷淋使用;
所述加热氧化槽的水来自所述回收槽;
通过控制所述自来水管的排水量，使其与所述加热氧化槽、回收槽中的水分蒸发量相等。
说明书
实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺及系统
技术领域
本发明涉及金属材料表面处理技术领域，尤其涉及一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺及系统。
背景技术
钢铁工件通过氧化处理，使其表面生成保护性的氧化膜，膜厚的颜色取决于钢铁工件的表面状态、合金成分和氧化处理的工艺条件，一般呈黑色或蓝黑色，经抛光的表面氧化后，色泽光亮美观，铸钢和含硅较高的特种钢氧化膜呈褐色或黑褐色。膜层的厚度约为0.6-1.6μm，因此，氧化处理不影响零件的精度。
碱性氧化法是在较高的温度条件下，在含有一定氧化剂的氢氧化钠碱溶液中进行，氧化剂和氢氧化钠与金属铁作用，生成以磁性氧化铁(Fe3O4)为主要成分的氧化膜。具体的，钢铁表面在热碱溶液和氧化剂作用下生成亚铁酸钠，亚铁酸钠进一步与溶液中的氧化剂反应生成铁酸钠，Na2FeO2和Na2Fe2O4在浓碱中有较大的溶解度，但当两者混合在一起时会相互作用生成四氧化三铁Fe3O4，Fe3O4在溶液中溶解度小，当浓度达到饱和时结晶出来，先形成晶核，再长大成晶体，最终连成一片完整的膜。
传统的钢铁工件的碱性氧化处理工艺主要包括氧化前处理、氧化主处理以及氧化后处理三个工艺流程，其中：
氧化前处理：钢铁经过机械加工或者热处理后，表面往往存在油污和氧化皮，而这些会影响到氧化膜的生成。因此，需要进行氧化前处理以清理钢铁工件的表面，一般包括除油、喷淋水洗、溢流浸洗及酸洗等步骤;
氧化主处理：将经过氧化前处理的钢铁工件放入添加了氧化剂的强碱溶液里，在140°左右的高温下处理15～90分钟，在钢铁工件表面生成以Fe3O4为主要成分的氧化膜;
氧化后处理：氧化处理后进行充分的喷淋水洗、溢流浸洗，以除去工件表面的碱性物质;另外为提高工件耐蚀性、润滑性及防锈能力，氧化后需进行皂化、填充或封油处理。
下面，结合图1所示的传统的钢铁工件氧化处理系统(流水线)，对传统的钢铁工件的碱性氧化处理工艺的流程进行详细的描述，具体包括如下步骤：
(1)第一次喷淋：采用自来水对钢铁工件进行喷淋清洗2～3分钟，以冲走工件表面的灰尘、铁粉及部分油污;
(2)除油：将钢铁工件放入除油槽脱脂除油15～20分钟，以进一步除去钢铁工件表面的油污;
(3)第二次喷淋：采用自来水对除油处理后的钢铁工件进行喷淋清洗2～3分钟;
(4)酸洗：将钢铁工件浸入盐酸槽或其他酸溶液中除锈15～30分钟;
(5)第一次溢流浸洗：将酸洗后的钢铁工件放入溢流浸洗槽A中进行浸洗，其中，溢流浸洗槽A中不间断注入自来水;
(6)第三次喷淋：采用自来水对浸洗后的钢铁工件进行喷淋清洗2～3分钟，以冲洗干净工件表面残留酸溶液;
(7)氧化：将钢铁工件放入加热氧化槽中氧化15～90分钟，以在钢铁工件表面生成以Fe3O4为主要成分的氧化膜;
(8)冷却：将氧化处理后的钢铁工件放入回收槽(冷水)中进入冷却处理;
(9)第二次溢流浸洗：将冷却后的钢铁工件放入溢流浸洗槽B中进行浸洗，其中，溢流浸洗槽B中不间断注入自来水;
(10)第四次喷淋：采用自来水对浸洗后的钢铁工件进行喷淋2～3分钟，以清洗干净钢铁工件表面;
(11)封油：将钢铁工件放入乳化油槽进行封油处理。
其中，上述步骤(1)～步骤(6)为氧化前处理过程，步骤(7)～(8)为氧化主处理过程，步骤(9)～步骤(11)为氧化后处理过程。另外，在上述氧化前处理过程和氧化后处理过程中，四次利用自来水进行喷淋后以及两次利用自来水进行溢流浸洗后排放的污水(图1中实线箭头方向所示)经过污水处理池进行处理后从排污口排出。
可见，在传统的钢铁工件的氧化处理工艺中，由于在全部喷淋和浸洗步骤中均采用自来水进行处理，自来水使用量巨大，造成水资源浪费，不利于节约用水。相应的，利用自来水进行全部喷淋和浸洗后的污水排放量大，对环境造成一定的污染。
因此，急待开发一种新的钢铁工件的氧化处理技术，能够同时达到节约用水以及污水零排放，达到真正意义上的节能减排目的。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺及系统，能够同时达到节约用水以及污水零排放，达到真正意义上的节能减排目的。
本发明实施例提供了一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺，包括氧化前处理、氧化主处理和氧化后处理，除所述氧化后处理的最后一次喷淋采用自来水进行之外，所述氧化前处理和氧化后处理的其余喷淋和浸洗以及所述氧化主处理所使用的水均来自所述氧化前处理和氧化后处理中排放且经过处理后的污水;并控制所述氧化后处理的最后一次喷淋的自来水用量等于所述氧化主处理中的水分蒸发量。
作为上述方案的改进，所述氧化前处理的喷淋和氧化后处理的浸洗所排出的且经过过滤处理后的污水为一级循环污水，所述氧化后处理的喷淋所排出的且经过中和处理后的污水为二级循环污水;
所述氧化前处理中的喷淋和浸洗所使用的水均来自所述一级循环污水;
所述氧化后处理中除最后一次喷淋外的其余喷淋和浸洗所使用的水均来自所述二级循环污水。
作为上述方案的改进，所述氧化前处理的喷淋和氧化后处理中的第一次喷淋和浸洗所排出的且经过过滤处理后的污水为一级循环污水，所述氧化后处理中除所述第一次喷淋外的所有喷淋所排出的且经过中和处理后的污水为二级循环污水;
所述氧化前处理中的喷淋和浸洗所使用的水均来自所述一级循环污水;
所述氧化后处理中的第一次喷淋所使用的水来自所述一级循环污水，所述氧化后处理中除第一次和最后一次喷淋外的其余喷淋和浸洗所使用的水均来自所述二级循环污水。
作为上述方案的改进，当所述氧化前处理采用盐酸对钢铁工件进行酸洗时，还包括对所述一级循环污水进行去除氯离子的处理。
作为上述方案的改进，还包括对所述一级循环污水进行去碳酸根离子的处理。
本发明实施例提供了一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理系统，包括氧化前处理装置、氧化主处理装置和氧化后处理装置，除所述氧化后处理装置的最后一次喷淋采用自来水进行之外，所述氧化前处理装置和氧化后处理装置执行其余喷淋和浸洗以及所述氧化主处理装置所使用的水均来自所述氧化前处理装置和氧化后处理装置中排放且经过污水处理装置处理后的污水;控制所述氧化后处理装置实施最后一次喷淋的自来水用量等于所述氧化主处理装置中的水分蒸发量。
作为上述方案的改进，所述污水处理装置包括过滤处理装置以及中和处理装置，所述氧化前处理装置执行喷淋和氧化后处理装置执行浸洗所排出的且经过过滤处理装置后的污水为一级循环污水，所述氧化后处理装置执行喷淋所排出的且经过中和处理装置后的污水为二级循环污水;
所述氧化前处理装置执行喷淋和浸洗所使用的水均来自所述一级循环污水;
所述氧化后处理中除执行最后一次喷淋外的其余喷淋和浸洗所使用的水均来自所述二级循环污水。
作为上述方案的改进，所述污水处理装置包括过滤处理装置以及中和处理装置，所述氧化前处理装置执行喷淋和氧化后处理装置执行第一次喷淋和浸洗所排出的且经过过滤处理装置后的污水为一级循环污水，所述氧化后处理装置中除执行所述第一次喷淋外的所有喷淋所排出的且经过中和处理装置后的污水为二级循环污水;
所述氧化前处理装置执行喷淋和浸洗所使用的水均来自所述一级循环污水;
所述氧化后处理装置执行第一次喷淋所使用的水来自所述一级循环污水，所述氧化后处理装置执行除第一次和最后一次喷淋外的其余喷淋和浸洗所使用的水均来自所述二级循环污水。
作为上述方案的改进，当所述氧化前处理装置采用盐酸对钢铁工件进行酸洗时，所述系统还包括对所述一级循环污水进行去除氯离子处理的装置。
作为上述方案的改进，所述系统还包括对所述一级循环污水进行去碳酸根离子处理的装置。
本发明实施例提供了一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺，包括步骤：
S1、采用一级循环污水池中的污水对钢铁工件进行喷淋;
S2、将钢铁工件放入加热氧化槽中进行除油处理;
S3、将除油处理后的钢铁工件放入回收槽中进行浸洗;
S4、采用一级循环污水池中的污水对浸洗后的钢铁工件进行喷淋;
S5、将钢铁工件放入过渡槽内浸洗;
S6、将钢铁工件浸入酸洗槽中进行酸洗;
S7、将钢铁工件放入过渡槽内浸洗;
S8、采用一级循环污水池中的污水对浸洗后的钢铁工件进行喷淋;
S9、将钢铁工件放入回收槽中进行浸洗;
S10、将钢铁工件放入加热氧化槽中进行氧化;
S11、将氧化处理后的钢铁工件放入回收槽中进行冷却;
S12、将冷却后的钢铁工件放入浸洗槽进行浸洗;
S13、采用二级循环污水池中的污水对钢铁工件进行喷淋;
S14、采用自来水对钢铁工件进行喷淋;
S15、将钢铁工件进行封油处理;
其中，上述步骤S1～步骤S9为氧化前处理过程，步骤S10～S11为氧化主处理过程，步骤S12～步骤S15为氧化后处理过程;所述氧化前处理过程中的喷淋以及通过所述浸洗槽排出的污水经过过滤处理后形成所述一级循环污水;所述氧化后处理过程中的喷淋排出的污水经过中和处理后形成所述二级循环污水;
所述回收槽和过渡槽中的水来自所述一级循环污水;所述加热氧化槽的水来自所述回收槽;所述浸洗槽中的水来自所述二级循环污水;
通过控制步骤S14中的自来水用量，使其与所述加热氧化槽、回收槽中的水分蒸发量相等。
作为上述方案的改进，所述过渡槽包括第一过渡槽和第二过渡槽，所述第一过渡槽中的水来自所述一级循环污水，所述第二过渡槽中的水来自所述第一过渡槽;
所述步骤S5具体为：先后将钢铁工件放入第一过渡槽和第二过渡槽内浸洗;
所述步骤S7具体为：先后将钢铁工件放入第二过渡槽和第一过渡槽内浸洗。
作为上述方案的改进，在所述步骤S11和步骤S13之间，还包括步骤：
采用一级循环污水池中的污水对冷却后的钢铁工件进行喷淋，且喷淋后排出的污水经过过滤处理后形成所述一级循环污水。
作为上述方案的改进，当所述步骤S6中采用盐酸对钢铁工件进行酸洗时，所述方法还包括对所述一级循环污水进行去除氯离子的处理步骤。
本发明实施例提供了一种实现污水零排放的钢铁工件氧化处理系统，包括加热氧化槽、回收槽、第一喷淋区、过渡槽、酸洗池、浸洗槽、第二喷淋区、乳化油槽、沉淀池、一级循环污水池以及二级循环污水池，其中：
所述加热氧化槽用于加热氧化和除油，从所述加热氧化槽中取出的钢铁工件均先通过回收槽浸洗，而放入酸洗池前或从酸洗池中取出后的钢铁工件均先通过过渡槽浸洗，所述第一喷淋区用于钢铁工件氧化前的喷淋，所述第二喷淋区用于钢铁工件氧化后的喷淋，所述浸洗槽用于钢铁工件氧化后的浸洗;
所述第一喷淋区、浸洗槽通过排污水管将污水排出到沉淀池过滤后流入所述一级循环污水池;所述一级循环污水池中的一级循环污水可通过泵和水管泵出并补充到所述回收槽、过渡槽以及作为所述第一喷淋区的喷淋使用;
所述第二喷淋区排出的污水流入二级循环污水池中进行中和处理，所述二级循环污水池中的二级循环污水可通过泵和水管泵出并补充到所述浸洗槽以及作为所述第二喷淋区的喷淋使用;所述第二喷淋区还连接有自来水管以进行最后一次喷淋使用;
所述加热氧化槽的水来自所述回收槽;
通过控制所述自来水管的排水量，使其与所述加热氧化槽、回收槽中的水分蒸发量相等。
作为上述方案的改进，所述过渡槽包括第一过渡槽和第二过渡槽，所述第一过渡槽中的水来自所述一级循环污水，所述第二过渡槽中的水来自所述第一过渡槽;
放入酸洗池进行酸洗前的钢铁工件先后通过第一过渡槽和第二过渡槽浸洗;从酸洗池中取出后的钢铁工件先后通过第二过渡槽和第一过渡槽内浸洗。
作为上述方案的改进，所述酸洗槽为稀盐酸槽，所述一级循环污水池中投入氯离子去除剂。
与现有技术相比，本发明公开的实现污水零排放的钢铁工件氧化处理工艺通过除所述氧化后处理的最后一次喷淋采用自来水进行之外，氧化前处理和氧化后处理的其余喷淋和浸洗以及所述氧化主处理所使用的水均来自所述氧化前处理和氧化后处理中排放且经过处理后的循环使用污水;并通过控制所述氧化后处理的最后一次喷淋的自来水用量等于所述氧化主处理中的水分蒸发量，从而能够同时达到节约用水以及污水零排放，达到真正意义上的节能减排目的。
