胡 燊， 陳 浩， 許平娟

（1.中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西 南昌 330031；2.合肥水泥設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230051）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，銅材越來越廣泛的被應(yīng)用在航空、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和輕工業(yè)生產(chǎn)中，大型銅材管件的需求也隨之增多。在銅材的初加工中，除去表面的氧化層是不可缺少的一個(gè)工藝環(huán)節(jié)。銅線、棒、管和帶材等在大氣環(huán)境中經(jīng)高溫退火處理后，其表面產(chǎn)生的氧化層妨礙進(jìn)一步的加工和使用，因此必須有效地將其去除，才可以進(jìn)入下一道加工工序。去除金屬表面氧化物的方法主要有化學(xué)法、機(jī)械磨削法和電化學(xué)法。其中化學(xué)法由于其效率高、效果好而得到廣泛的應(yīng)用。目前，銅材粗加工中化學(xué)法存在以下幾個(gè)問題：①酸洗過程中會(huì)產(chǎn)生大量的酸霧，它不但污染車間環(huán)境，損害設(shè)備的加工精度和使用壽命，而且危害人體健康；②酸與金屬氧化物接觸不充分或反應(yīng)后生成的氧化物沉淀在材料表面，從而影響材料的質(zhì)量；③材料在酸洗槽酸洗時(shí)，內(nèi)部的溫度要保持一定的范圍，而普通的加熱方法只能通過檢測(cè)裝置來實(shí)現(xiàn)，客觀因素比較多；④用完的酸水沒有被充分利用和處理就排放到污水廠，造成部分資源的浪費(fèi)，增加了污水廠處理的負(fù)荷。銅酸洗行業(yè)由于產(chǎn)量小、投資少，所以自動(dòng)化程度非常低。加酸和配酸都是操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行添加，人為因素非常大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過酸洗（麻點(diǎn)）和欠酸洗的現(xiàn)象（黃斑）[1～4]。

1 銅酸洗控制系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)的組成

該酸洗系統(tǒng)有五個(gè)子系統(tǒng)組成，即稀釋系統(tǒng)、酸洗系統(tǒng)、酸霧收集系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)和廢水回收系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 酸洗系統(tǒng)工藝流程Fig.1 The process of pickling system

稀釋系統(tǒng)主要由稀釋罐、自動(dòng)加熱裝置和濃硫酸注入管組成；稀釋前，水被注入罐體，當(dāng)水達(dá)到一定的高度時(shí)，濃硫酸通過注入管，注入到稀釋罐內(nèi)，為了得到均勻的稀酸，濃硫酸被引導(dǎo)到罐體的中心（即稀釋水的中心），這樣稀釋時(shí)將產(chǎn)生劇烈的反應(yīng)，它可以起到攪拌的作用，稀釋罐外的一個(gè)加熱裝置，此裝置可以通過自動(dòng)溫度控制使稀釋的酸加熱到一定的溫度。

酸洗系統(tǒng)由酸洗槽、自動(dòng)開關(guān)門體防酸霧系統(tǒng)、提升系統(tǒng)和自動(dòng)加熱裝置組成；酸洗前，物料通過提升系統(tǒng)放入酸洗槽中。對(duì)于棒材，槽底部有支撐結(jié)構(gòu)，當(dāng)物料被放到槽體內(nèi)時(shí)，它會(huì)自動(dòng)散開；注入酸液前，門體系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，從而保證酸霧不會(huì)揮發(fā)出來，影響車間的環(huán)境；稀酸由底部注入酸洗槽，酸洗槽上有一個(gè)溢流口，以保證酸液在槽體的一定高度，進(jìn)酸口在槽體底部的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是新注入的酸液不會(huì)直接通過溢流口被排除。被溢流出的硫酸將通過管道，重新被收集到罐中，再注入至酸洗槽中。

酸霧收集系統(tǒng)包括吸、吹風(fēng)機(jī)、酸霧收集凝固罐、泵；吸風(fēng)機(jī)和吹風(fēng)機(jī)分別對(duì)稱的布置在酸洗槽的兩側(cè)。當(dāng)酸洗槽的門體自動(dòng)關(guān)閉時(shí)，風(fēng)機(jī)連鎖被打開，酸洗槽內(nèi)部形成一定流向的風(fēng)路，酸霧自動(dòng)的被收集到凝固罐中，當(dāng)酸霧冷卻為酸水后，泵將它抽到稀釋槽中。

攪拌系統(tǒng)：對(duì)于比較短的材料，酸洗時(shí)采用主動(dòng)攪拌方式，即酸洗槽內(nèi)有一個(gè)提升裝置，材料被固定的放入這個(gè)裝置內(nèi)，隨提升裝置一起升降攪拌；對(duì)于比較長大件材料，主要采用間接攪拌方式，即酸洗槽內(nèi)安裝有一個(gè)液體攪拌器，使得液體不停的來回?cái)[動(dòng)。這樣酸洗時(shí)可以沖掉材料表面的沉淀、雜質(zhì)和氧化物。

廢水回收系統(tǒng)：酸洗后的酸液中含有一定的銅離子和硫酸銅顆粒，為了二次再回收利用，酸液被排放到一個(gè)沉淀池中，加入一定的藥劑，進(jìn)行沉淀，沉淀后的廢水進(jìn)行環(huán)保處理后被排入污水處理廠，而池內(nèi)的沉淀物被收集起來，作為冶煉材料被運(yùn)往冶煉車間。

1.2 控制原理

工作時(shí)，首先向稀釋罐注入一定量的水，當(dāng)達(dá)到要求的液位時(shí)，水閥自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)打開濃硫酸閥，濃硫酸注入稀釋罐的中部，由于濃酸遇到水會(huì)產(chǎn)生劇烈的反應(yīng)，罐內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)劇烈，這樣可以起攪拌作用，當(dāng)硫酸稀釋完畢后，溫度加熱器的閥門打開，稀硫酸通過換熱器開始被加熱，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的溫度后，加熱器閥門自動(dòng)關(guān)閉，酸洗槽進(jìn)酸口的泵開啟，將稀釋后的稀酸源源不斷的抽到酸洗槽中。

在酸洗槽注入稀酸前，將所要酸洗的材料放入酸洗槽中，并關(guān)閉酸洗槽體中的門體。酸洗液從酸洗槽的槽底被注入，當(dāng)液體到達(dá)一定的高度時(shí)，吸、吹風(fēng)機(jī)打開，酸洗槽體內(nèi)部的酸霧隨著風(fēng)向被收集到冷凝槽中進(jìn)行液化，液化后的酸通過泵重新注入到稀釋罐中。當(dāng)稀酸的水位高于溢流口時(shí)，液體從溢流口中流出，流出的液體通過泵再次注入到酸洗槽中或是其它的酸洗槽中。當(dāng)溢流的酸液不再需要時(shí)，可以控制閥門使多余的酸液直接排放到沉淀池中。為了保證內(nèi)部酸液的溫度，加熱器與稀釋罐相連的管道被關(guān)閉，而與酸洗槽相連的管道被打開，給酸洗槽中的稀酸加熱并到一定的溫度。酸洗時(shí)，為了提高酸洗的效率，需開啟槽內(nèi)的液體攪拌器，酸液在槽內(nèi)不停的波動(dòng)，沉淀在材料表面的雜質(zhì)被沖刷下來。

當(dāng)酸洗完成后，酸洗槽的廢酸出口被打開，酸洗液流到沉淀池中，當(dāng)槽體的酸洗液全部排空時(shí)，酸洗槽的門體開啟，酸洗材料被自動(dòng)的運(yùn)出酸洗槽。

酸液流到沉淀池后，往沉淀池內(nèi)加入藥劑，使液體中的銅離子生成沉淀。隨后中和處理后的廢水流到排污廠。收集沉淀池內(nèi)的沉淀物，運(yùn)往冶煉廠。

2 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

目前，銅酸洗的配酸方法主要采用人工配酸，將濃酸和水直接注入到酸洗槽內(nèi)，酸液的濃度無法控制，酸洗質(zhì)量無法得到保證，酸洗時(shí)容易出現(xiàn)過酸洗和欠酸洗現(xiàn)象。本酸洗系統(tǒng)改變了以往配酸的方式，采用了自動(dòng)的配酸方法，在稀釋罐中由控制檢測(cè)裝置將濃酸稀釋到所需的濃度后注入到酸洗槽內(nèi)，這樣可以提高酸洗的質(zhì)量；材料在酸洗時(shí)容易產(chǎn)生大量的酸霧，彌漫在整個(gè)生產(chǎn)車間里。人長期吸入酸霧會(huì)損害呼吸道，影響身體健康，廠房?jī)?nèi)的設(shè)備和鋼結(jié)構(gòu)遇到酸霧時(shí)將產(chǎn)生慢性腐蝕，長期的慢性腐蝕會(huì)提高設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用、縮短設(shè)備的使用壽命，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的廠房，也會(huì)因?yàn)槁愿g而帶來安全危險(xiǎn)。酸霧收集系統(tǒng)可以很好的收集酸洗時(shí)產(chǎn)生的酸霧；酸洗槽體上裝有一個(gè)帶自動(dòng)開關(guān)的平拉式結(jié)構(gòu)的門體，它可以起到密封作用，并且降低酸洗液熱量的揮發(fā)，由于酸霧含酸的濃度比較高，酸霧量比較小，降低了設(shè)備的能耗。酸洗的廢水含有大量的有效物質(zhì)，然而目前的酸液處理的方法是直接當(dāng)廢水處理，這樣浪費(fèi)了一定的資源，回收系統(tǒng)可以很好的解決這個(gè)問題，它可以變廢為寶，提取酸洗液中有效的成分進(jìn)行重新冶煉；攪拌系統(tǒng)可以使酸洗槽內(nèi)產(chǎn)生一定的穩(wěn)流，流動(dòng)的液體可以把物料表面的雜質(zhì)和沉淀物沖刷下來，提高酸洗的質(zhì)量。

3 結(jié)論

自動(dòng)酸洗系統(tǒng)在銅酸洗行業(yè)的使用不但提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度，而且改變了原有的酸洗工藝。該系統(tǒng)借鑒了黑色金屬酸洗行業(yè)的一些優(yōu)點(diǎn)，而且針對(duì)本行業(yè)的特點(diǎn)采用了一些新的設(shè)備、工藝和方法。本系統(tǒng)的應(yīng)用不但對(duì)銅行業(yè)有一定的促進(jìn)作用，而且對(duì)其它的有色金屬行業(yè)有一定的借鑒作用[5]。

[1]韓向利.不銹鋼儲(chǔ)罐的酸洗鈍化[J].中小企業(yè)管理與科技，2009，1.

[2]康書文.不銹鋼酸洗、鈍化工藝研究[J].材料保護(hù)，2003，6.

[3]Andrew Orme，楊秋霜.不銹鋼的軋制、退火、酸洗綜合生產(chǎn)線[J]鋼鐵，2004，4.

[4]陳永和，推式酸洗技術(shù)的概述[J].武鋼技術(shù)，1991，4.

[5]魏愛軍.一種銅管材酸洗設(shè)備的應(yīng)用[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2011，1.