ISSN (print) 1995-2732
ISSN (online) 2412-9003

 

скачать PDF

Аннотация

Стали проходят несколько этапов обработки, чтобы достичь желаемого состояния доставки. Свойства и качество нержавеющей стали в основном определяются качеством поверхности изделия. В высокотемпературных процессах, таких как отжиг, прокатка и ковка, на поверхности стали образуются окалины толщиной от 5 до 10 мкм, состоящие из оксидов и гидратов оксидов. Кроме того, под слоем окалины содержание хрома в сплаве истощается за счет диффузионных эффектов, что приводит к снижению химической стабильности. Таким образом, химическое удаление как слоя окалины, так и слоя, обедненного хромом, в процессах травления является фундаментальным шагом для достижения чистых и однородных поверхностей. Большинство сталей протравливают как минимум один раз, обычно несколько раз. Сильные минеральные кислоты обычно применяются в качестве травильных сред. Для травления нержавеющей стали обычно используют смеси азотной и плавиковой кислот - так называемые смешанные кислоты. В результате химической реакции происходит обогащение травильной среды отслоившимися частицами окалины, растворенными солями металлов (связанной кислотой), а также истощение активной кислоты (свободной кислоты). Таким образом, травильная среда теряет свою эффективность и должна быть заменена или обновлена. Это приводит к значительным выбросам потоков кислых отходов, которые необходимо обработать в соответствии с правилами. Потоки отходов содержат значительное количество растворенных тяжелых металлов, нитратов и свободной кислоты. Обычно применяется нейтрализация осадков, однако это приводит к потере растворенных ценностей. Кроме того, образуется значительное количество нейтрализующего осадка, который необходимо утилизировать, поскольку он представляет собой опасные отходы. По экологическим и экономическим причинам следует избегать потери ценностей. По этой причине травильные средства постоянно регенерируются на современных линиях травления. Акцент может быть сделан только на извлечении кислоты – это называется частичной регенерацией. Или на комбинированном извлечении кислоты и металла – это называется полной регенерацией.

Ключевые слова

Чистовая обработка нержавеющей стали, травление, травление кислотой, удаление окалины, извлечение кислоты, извлечение металла.

Рёгенер Франк – проф., Технический университет Кёльна, Институт разработки химических процессов и проектирования производств, Кёльн, Германия.

Леднова Юлия Анатольевна – ст. преп., кафедра «Гражданское строительство и прикладная экология», Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия.

Андрианова Мария Юрьевна – доц., кафедра «Гражданское строительство и прикладная экология», Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия.

Леднов Анатолий Викторович – доц., кафедра «Вычислительная техника и программирование», Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

1. R. Kirchheim, B. Heine, H. Fischmeister, S. Hofmann, H. Knote, U. Stolz: The passivity of iron-chromium alloys. Corros. Sci. 29 (1989) 899–917.

2. D.M. Price, G.L. Horter: Waste minimization in stainless steel pickling solutions: A study to model dissolution kinetics of the chromium-depleted surface. Metal Finishing 2 (1994) 60–65.

3. A. W. Loginow, J. F. Bates: Influence of Alloying Elements on the stress corrosion behavior of austenitic Stainless Steel, Corrosion 25 No. 1 (1969) 15–22.

4. D.P. Moon: Role of reactive elements in alloy protection. Materials Science and Technology 5 No. 8 (1989) 754-764.

5. T.A. Mamvura, S. E. Iyuke, J. D. Cluett and A. E. Paterson: Soil Films in the Beverage Industry: A Review. J. Inst. Brew. 117 No. 4 (2011) 608–616.

6. E.A.Kenik, J.T.Busby, M.N.Gussev, P.J.Maziasz, D.T.Hoelzer, A.F.Rowcliffe, J.M.Vitek: Structure and mechanical properties of improved cast stainless steels for nuclear applications. Journal of Nuclear Materials 483 (2017) 35–43.

7. H. Kim, H. Jang, G. O. Subramanian, C. Kim, C. Jang: Development of alumina-forming duplex stainless steels as accident-tolerant fuel cladding materials for light water reactors. Journal of Nuclear Materials 507 (2018) 1–14.

8. T. J. Mesquita, E. Chauveau, M. Mantel, N. Bouvier, D. Koschel: Corrosion and metallurgical investigation of two supermartensitic stainless steels for oil and gas environments. Corrosion Science 81 (2014) 152–161.

9. M. Corradi, A. Di Schino, A. Borri, R. Rufini: A review of the use of stainless steel for masonry repair and reinforcement. Construction and Building Materials 181 (2018) 335–346.

10. D. Addari, B. Elsener, A. Rossi: Electrochemistry and surface chemistry of stainless steels in alkaline media simulating concrete pore solutions. Electrochimica Acta 53 (2008) 8078–8086.

11. A. Fattah-alhosseini, S. Vafaeian: Passivation behavior of a ferritic stainless steel in concentrated alkaline solutions. Journal of Materials Research and Technology Volume 4, Issue 4, (2015) 423–428.

12. R.C. Makkus, A.H.H. Janssen, F.A. de Bruijn, R.K.A.M. Mallant: Use of stainless steel for cost competitive bipolar plates in the SPFC]. J Power Sources, 86 (1–2) (2000), pp. 274–282.

13. H. Wang, J.A. Turner: Ferritic stainless steels as bipolar plate material for polymer electrolyte membrane fuel cells J Power Sources, 128 (2) (2004) 193–200.

14. http://www.worldstainless.org/Files/issf/non-image-files/PDF/ISSF_Stainless_Steel_in_Figures_2018_English_Public.pdf. (Accessed: 04.08.18).

15. C.O.A. Olsson, D. Landolt: Passive Films on Stainless Steels: Chemistry, Structure and Growth. Electrochimica Acta 48 (2003) 1093–1104.

16. D. Henriet: Stainless steel surface treatments. pp. 823–847. In: P. Lacombe, B. Baroux, G. Beranger (edits.): Stainless Steels. Les Editions de Physique, Les Ulis Cedex A, France, 1993.

17. A. Bornmyr, J. Toesch, F. Winkler: Pickling Handbook - Surface treatment of stainless steels, 2nd edit., Centrumtryck, Sweden, 2009.

18. D. Lindell, R. Pettersson: Pickling of process-oxidised austenitic steels in HNO3-HF mixed acid. Steel Research Int. 81 (2010) 542–551.

19. W. Fredriksson, S. Malmgren, T. Gustafsson, M. Gorgoi, K. Edström: Full depth profile of passive films on 316L stainless steel based on high resolution HAXPES in combination with ARXPS. Applied Surface Science 258 (2012) 5790–5797.

20. R. Rituper: Beizen von Metallen, Leuze Verlag, Saulgau (1993).

21. B.S. Covino, J.V. Scalera, T.J. Driscoll, J.P. Carter: Dissolution behaviour of 304 stainless steel in HNO3/HF mixtures. Metall Trans A 1986;17A:137–49.

22. L.F. Li, P. Caenen, M. Daerden, D. Vaes, G. Meers, C. Dhondt, et al.: Mechanism of single and multiple step pickling of 304 stainless steel in acid electrolytes. Corros Sci.47 (2005) 1307–1324.

23. D.P. Whittle, G.C. Wood: Complex scale formation on an iron-18% chromium alloy. J. Electrochem Soc 114 (1967) 986–993.

24. J.B. Stephenson, G.L. Horter, H.H. Dewing: Iron removal and the complexity of stainless steel pickling liquors, in J.E. Dutrizac, A.J. Monhemius: Iron control in hydrometallurgy, Ellis Horwood Ltd., 571–581, Chichester 1986.

25. J.B. Stephenson, J.C. Hogan, R.S. Kaplan: Recycling and Metal Recovery Technology for Stainless Steel Pickling Liquors. Environmental Progress 3 No. 1 (1984) 50–53.

26. F. Mancia: Treatment plant for continuous regeneration of stainless steels exhaust pickling solutions based on HNO3-free process, European Comission contract No. 7215-PP/003, Final Report, Brussels 2002.

27. L. Narvaez, E. Cano, J.M. Bastidas: Effect of ferric ions in AISI 316L stainless steel pickling using an environmentally friendly H2SO4-HF-H2O2 mixture, Materials and Corrosion 54 (2003) 84–87.

28. N.Y. Ghare, K.S. Wani, V.S. Patil: A review on methods of recovery of acid(s) from spent pickle liquor of steel industry. Journal of Environmental Science & Engineering 55 (2) (2013) 253–266.

29. F. Rögener, M. Sartor, A. Bán, D. Buchloh, T. Reichardt: Metal recovery from spent stainless steel pickling solutions. Resources, Conservation and Recycling 60 (2012) 72–77.

30. [M. Regel-Rosocka: A review on methods of regeneration of spent pickling solutions from steel processing 2010.

31. J.L. Gálvez, J. Dufour, C. Negro, F. López-Mateos: Fluoride Speciation in Stainless Steel Pickling Liquor. ISIJ International 46 No. 2 (2006) 281–286.

32. [A. Singhal, V.K. Tewari, S. Prakash: Characterization of stainless steel pickling bath sludge and its solidification/stabilization. Building and Environment 43 (2008) 1010–1015.

33. M. Ito, R. Tachibana, K Fukushima, Y. Seino, A. Yamamoto, Y. Kawabata: Characteristics and production mechanism of sulfuric acid and nitric-hydrofluoric acid pickling sludge produced in manufacture of stainless steel. Journal of Chemical Engineering of Japan 31(4) (1998) 589–595.

34. http://www.eco-tec.com/techpapers/TP%20147%20Mixed%20Acid.pdf. (Accessed: 04.08.18).

35. http://www.scanacon.com/en-us/home/ (Accessed: 04.08.18).

36. A. Agrawal, K.K. Sahu: An overview of the recovery of acid from spent acidic solutions from steel and electroplating industries. Journal of Hazardous Materials 171 (2009) 61–75.

37. Mixed acid recovery with the APU acid sorption system, ECO TEC Technical paper 147 (1997) (Accessed: 04.08.18).

38. http://www.scanacon.com/en-us/products/overview/acid-solids-separation/ (Accessed: 04.08.18).

39. https://engineering.steuler.com/en/acid-regeneration (Accessed: 19.08.18).

40. http://www.scanacon.com/en-us/products/overview/acid-solids-separation/ (Accessed: 19.08.18).

41. F. Rögener, D. Buchloh, T. Reichardt, J. Schmidt, F. Knaup: Total regeneration of mixed pickling acids from stainless steel processing. Stahl und Eisen 10 (2009) 69–73.

42. A. Deuschle, Diffusion dialysis – an economical technology for recovery of acids from pickling processes, in: Report, OSMOTA Membrantechnik GmbH, Germany, 1992.

43. D. Baley: Recycling of pickle liquor with diffusion dialysis. Stainless Steel Nov./Dec. (2003) 10–11.

44. [http://www.purecycle.com/right.html (Accessed: 18.08.18).

45. Sturm, W.: Rückgewinnung von Rohstoffen und Wasser aus Abwässern am Beispiel chemischer Oberflächenbehandlungsanlagen; Proceedings: Colloquium Produktionsintegrierter Umweltschutz, 2./4.09.1996, Bremen.

46. Oh, S.J.; Moon, S.-H.; Davis, T.: Effects of metal ions on diffusion dialysis of inorganic acids, Journal of Membrane Science 169 (2000) 95–105.

47. Z. Palaty, A. Zakova: Transport of nitric acid through the anion exchange membrane Neosepta-AFN, Desalination 160 (2004) 51–66.

48. W. Kun, W. Wei and X. Wei-hong, Recovery of nitric acid from picking solution of steels by diffusion dialysis. Membrane Science and Technology 6 (2010) 62–65. (In Chinese).

49. Recovery of stainless steel pickle liquors: Purification vs. Regeneration, ECO TEC Technical Paper 158 (2002). http://www.eco-tec.com (Accessed: 10.09.18).

50. Rapp, H.-J.: Säureaufbereitung in kombinierten Prozessen mit Elektrodialyse; Preprints: 8. Aachener Membrankolloquium, 27./29.03.2001, Aachen.

51. H.J. Rapp, F. Rögener, M. Sartor, T. Reichardt: Regeneration of stainless steel pickling solutions by a multi-stage process consisting of retardation, electrodialysis and membrane electrolysis. Filtech 2009, Preprints Vol. II 521–528, Wiesbaden (2009).

52. Ошибка! Источник ссылки не найден..

53. J.B. Stephenson, G.L. Horter, H.H. Dewing: Iron removal and the complexity of stainless steel pickling liquors, in J.E. Dutrizac, A.J. Monhemius: Iron control in hydrometallurgy, Ellis Horwood Ltd., 571-581 Chichester 1986.

54. L.A. Fernando: Solution chemistry of HNO3/HF pickle mixtures, Metallurgical Transactions B, Vol. 21B (1990) 5-9.

55. R.G. Reddy, S. Wang, B. Chen: Solubility of iron in spent pickling solutions, Minerals & Metallurgical Processing 102 (1993) 102–107.

56. D.M. Price, G.L. Horter: Waste minimization in stainless steel pickling solutions: A study to model dissolution kinetics of the chromium-depleted surface, Metal Finishing Febr. (1994) 60–65.

57. Per Nymark: Picked Recycling of Nitric Acid from Waste Pickling Acid by Electrodialysis. EU research project LIFE00 ENV/S/000853 http://ec.europa.eu/environment/ life/project/Projects/index.cfm?fuseaction=search.dspPage&n_proj_id=1853&docType=pdf (Accessed: 19.08.2018).

58. G. Pourcelly: Electrodialysis with Bipolar Membranes: Principles, Optimization, and Applications. Russian Journal of Electrochemistry, Vol. 38, No. 8 (2002) 919–926. From Elektrokhimiya, Vol. 38, No. 8 (2002) 1026–1033.

59. C. Negro, M.A. Blanco, F. Lopez-Mateos, A.M.C.P. DeJong: Free acids and chemicals recovery from stainless steel pickling baths. Sep. Sci. Technol. 36 (2001) 1543–1556.

60. F. Baerhold, J. Starcevic, K. Reichert: Reduction of nitrates in stainless steel pickling. Millennium Steel 2006. 238–239.

61. W. Wukovits, W. Kamer, A. Lebl, M. Harasek, A. Friedl: Simulation and optimization of the reactive absorption of HF/HNO3 during pickling acid regeneration. In: S. Pierucci (Editor): European Symposium on Computer Aided Process Engineering – 10; 2000, 919–924.

62. W. F. Kladnig: New Development of Acid Regeneration in Steel Pickling Plants. Journal of iron and steel research, International. 15 No. 4 (2008) 01–06.

63. D. Mayr, L. Coronardo: Processes for acid-recovery of pickling and oxide quality improvement for the steel industry SEASI Quaterly 32 (2003) 28–36.

64. F. Rögener, D. Buchloh, T. Reichardt, J. Schmidt, F. Knaup: Total regeneration of mixed pickling acids from stainless steel production. Stahl und Eisen 10 (2009) 69–73

65. T. Watanabe, M. Hoshino, K. Uchino, Y. Nakazato: A New Acid and Iron Recovery process in Stainless Steel Annealing and Pickling Line. Kawasaki Steel Technical report No. 14 (March 1986) 72-82.

66. T. Koivunen: Stainless steel pickling acid recovery, Metallurg. Plant Technol. 1 (1987) 65–66

67. C. McArdle, J.A. Piccari, G.G. Thornburg: AQUATECH Systems‘ pickle liquor recovery process – Washington Steel reduces waste disposal costs and liability, Iron and Steel Engineer 68 No. 5 (1991) 39–43.