热镀锌助镀剂技术简介

一、技术背景

在工业上常用的镀锌工艺有热浸镀锌、电镀锌、机械镀锌和热喷涂（镀）锌等，其中热浸镀锌约占镀锌总量的95%，热浸镀锌用锌量在世界范围内占锌产量的40%，在中国约占锌产量的30%左右。热浸镀锌因技术成熟、成本低廉成为了应用最广泛的钢铁材料防腐技术。全国批量热镀锌行业的总体特点是：数量多，分布广，产业集中度较低；受到大宗物资运输半径、物流成本的影响，一般有工业基础的省份，都有热镀（浸）锌企业在生产运行。批量热镀锌行业市场规模巨大，热镀锌加工后的产品可以应用在五金工件、电力铁搭、通信铁搭、铁路、公路防护、路灯杆、船用工件、建筑钢结构工件、变电站附属设施等领域。目前国内批量热镀锌厂集中度较高的区域，基本还是在长三角经济带、津冀鲁环渤海湾经济带、珠三角经济带，其后在长江流域的川鄂渝、东北地区也有部分集中；随着一带一路的建设拉动，在内蒙古、青海、甘肃、新疆也开始新建批量热镀锌厂。初步估计批量热镀锌厂年加工量超过1亿吨，市场产值达千亿元。批量热镀锌行业整体工艺技术水平比较落后、自动化程度相对电镀锌市场偏低、工艺控制水平参差不齐、行业整体水平不高、污染严重，随着政府环保政策趋紧而环保压力加大。批量热浸镀锌过程中，传统锌-铵助镀液年消耗量有50万吨左右，虽然工艺具有成本低,稳定性高及助镀效果好等特点,但是近年来随着热浸镀行业清洁生产的实施,传统的锌铵助镀剂因其在生产过程中产生大量的烟雾,对环境造成负面影响,助镀剂中氯化铵成分给周边环境造成的水质和空气污染一直是不可忽视的问题。本技术通过对无铵助镀剂及无铵助镀工艺的研究,以无铵助镀剂替代传统锌-铵助镀剂,从根本上实现热浸镀行业的清洁生产。

二、技术概况

1、产品特点

（1）烟雾小、不漏镀。

使用本技术产品，产品为无铵配方，能减少镀锌过程70%以上烟雾，可显著改善操作环境，减少含铵废气排放，且生产过程不会出现漏镀现象。

（2）不爆锅、产品外观质量高。

使用本技术产品处理后，镀锌件下锅时不会发生爆锅现象，且镀出的产品表面质量高，表面光滑度、光泽度均较普通产品有所提高。

（3）节约锌锭。

使用本技术产品，每吨镀件平均节约3-5公斤锌锭资源，可大幅降低镀锌过程成本，经济价值明显。

（4）自净化特性。

本技术产品具备自净化特性，可以显著延长助镀液使用寿命，助镀液清理周期至少能延长一倍以上。

2、操作方法

（1）助镀剂的储运：助镀剂为澄清液体，主要为水溶剂制品，溶质为普通化工产品，pH值3-4，不含易燃易爆组分，可用普通货运车辆运输，普通车间避光储存，防受潮。

（2）助镀剂的使用方法：如原有锌铵镀槽改用新产品，需一次性替换总量的三分之一，可体现产品效果；每镀10-15吨产品（以小件计算），添加35公斤本产品，其余补水；如新槽使用本产品，按要求配置完后，每天添加本产品35公斤，其余补水，可持续使用。

（3）操作现场下游工艺，如对产品有特殊要求，请及时告知技术人员，技术支持可按具体需求进行动态调配。

（4）如工艺或工件有特殊波动情况，请及时联系技术人员，进行配方调整。

3、注意事项

（1）处理液若出现少许浑浊，可搅拌或摇匀后继续使用，不影响使用效果；

（2）工件材质不同时，经处理液处理后工件色泽不一致属于正常现象；

（3）人体健康事项：使用过程如皮肤沾染处理液，使用清水冲洗，再擦干即可。误食时，用水漱口，饮用牛奶或蛋清，严禁洗胃，不可催吐；

（4）严禁与其它无机物、有机物、氧化剂、还原剂混装、混运、贮存；

（5）盛有本产品的容器、管线、打料泵等与产品经常接触的工艺管线须定期进行检查、养护。

三、依托单位

技术依托中国科学院过程工程研究所，组建了专门技术攻关团队，形成了关键核心技术。中国科学院过程工程研究所主要研究范围集中在能源化工、生化工程、材料化工、资源/环境工程等领域。过程工程所现有生化工程国家重点实验室和国家生化工程技术研究中心（北京）、多相复杂系统国家重点实验室、湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室、中国科学院绿色过程与工程重点实验室、离子液体清洁过程北京市重点实验室以及过程工程研发中心、生物质研究中心、循环经济技术研究中心、过程污染控制环境工程研究中心、太阳能研究中心、过程工程中关村开放实验室等科研机构。研究所现有中国科学院院士4人、中国工程院院士1人；国家海外高层次人才培养计划（千人计划）入选者1人,青年千人5人；国家杰出青年科学基金获得者12人，国家自然科学基金优秀青年科学基金获得者6人。中国科学院过程工程研究所相关研究团队利用自身技术优势，对镀锌表处理技术开展了集中技术攻关，形成了系列核心技术。

四、效益核算

经济效益，仅以单锅小型镀锌企业（>600℃高温镀锌锅）为例计算，加工能力300吨/月、锌耗70公斤/吨。锌锭节约量按3公斤/吨计，每月可节约锌锭资源900公斤，锌锭按2.4万元/吨计，可节约成本2.16万元；按35公斤/10吨添加量，每月需添加助镀剂约1吨，价格1万元/吨，每月添加成本为1万元/月；假定传统助镀剂添加成本为0.5万元/月(包括防爆剂一般添加成本要大于此数额)，添加成本增加0.5万元/月；则综合经济效益为2.16-（1-0.5）=1.66万元。此外，产品还有烟雾小、不漏镀、不爆锅、产品外观质量高及镀液自净化等特性，综合优势尤为明显。镀锌生产线规模越大，总体效益越可观。新技术应用可以大幅缓解相关企业因环保要求升级而带来的行业技术迫切需求难题，可为降低生产区域环境污染，改善操作工人劳动环境，提高企业经济效益，增加地方政府税收提供强有力的保障。目前，该技术已在山西省太谷县40余家镀锌企业推广应用，产生了显著的经济和环保效益，一旦技术在业内得到大规模产业化应用，将对解决行业共性技术难题，带动行业技术进步有着强有力的推动作用。

热镀锌助镀剂技术简介

一、技术背景

在工业上常用的镀锌工艺有热浸镀锌、电镀锌、机械镀锌和热喷涂（镀）锌等，其中热浸镀锌约占镀锌总量的95%，热浸镀锌用锌量在世界范围内占锌产量的40%，在中国约占锌产量的30%左右。热浸镀锌因技术成熟、成本低廉成为了应用最广泛的钢铁材料防腐技术。全国批量热镀锌行业的总体特点是：数量多，分布广，产业集中度较低；受到大宗物资运输半径、物流成本的影响，一般有工业基础的省份，都有热镀（浸）锌企业在生产运行。批量热镀锌行业市场规模巨大，热镀锌加工后的产品可以应用在五金工件、电力铁搭、通信铁搭、铁路、公路防护、路灯杆、船用工件、建筑钢结构工件、变电站附属设施等领域。目前国内批量热镀锌厂集中度较高的区域，基本还是在长三角经济带、津冀鲁环渤海湾经济带、珠三角经济带，其后在长江流域的川鄂渝、东北地区也有部分集中；随着一带一路的建设拉动，在内蒙古、青海、甘肃、新疆也开始新建批量热镀锌厂。初步估计批量热镀锌厂年加工量超过1亿吨，市场产值达千亿元。批量热镀锌行业整体工艺技术水平比较落后、自动化程度相对电镀锌市场偏低、工艺控制水平参差不齐、行业整体水平不高、污染严重，随着政府环保政策趋紧而环保压力加大。批量热浸镀锌过程中，传统锌-铵助镀液年消耗量有50万吨左右，虽然工艺具有成本低,稳定性高及助镀效果好等特点,但是近年来随着热浸镀行业清洁生产的实施,传统的锌铵助镀剂因其在生产过程中产生大量的烟雾,对环境造成负面影响,助镀剂中氯化铵成分给周边环境造成的水质和空气污染一直是不可忽视的问题。本技术通过对无铵助镀剂及无铵助镀工艺的研究,以无铵助镀剂替代传统锌-铵助镀剂,从根本上实现热浸镀行业的清洁生产。

二、技术概况

1、产品特点

（1）烟雾小、不漏镀。

使用本技术产品，产品为无铵配方，能减少镀锌过程70%以上烟雾，可显著改善操作环境，减少含铵废气排放，且生产过程不会出现漏镀现象。

（2）不爆锅、产品外观质量高。

使用本技术产品处理后，镀锌件下锅时不会发生爆锅现象，且镀出的产品表面质量高，表面光滑度、光泽度均较普通产品有所提高。

（3）节约锌锭。

使用本技术产品，每吨镀件平均节约3-5公斤锌锭资源，可大幅降低镀锌过程成本，经济价值明显。

（4）自净化特性。

本技术产品具备自净化特性，可以显著延长助镀液使用寿命，助镀液清理周期至少能延长一倍以上。

2、操作方法

（1）助镀剂的储运：助镀剂为澄清液体，主要为水溶剂制品，溶质为普通化工产品，pH值3-4，不含易燃易爆组分，可用普通货运车辆运输，普通车间避光储存，防受潮。

（2）助镀剂的使用方法：如原有锌铵镀槽改用新产品，需一次性替换总量的三分之一，可体现产品效果；每镀10-15吨产品（以小件计算），添加35公斤本产品，其余补水；如新槽使用本产品，按要求配置完后，每天添加本产品35公斤，其余补水，可持续使用。

（3）操作现场下游工艺，如对产品有特殊要求，请及时告知技术人员，技术支持可按具体需求进行动态调配。

（4）如工艺或工件有特殊波动情况，请及时联系技术人员，进行配方调整。

3、注意事项

（1）处理液若出现少许浑浊，可搅拌或摇匀后继续使用，不影响使用效果；

（2）工件材质不同时，经处理液处理后工件色泽不一致属于正常现象；

（3）人体健康事项：使用过程如皮肤沾染处理液，使用清水冲洗，再擦干即可。误食时，用水漱口，饮用牛奶或蛋清，严禁洗胃，不可催吐；

（4）严禁与其它无机物、有机物、氧化剂、还原剂混装、混运、贮存；

（5）盛有本产品的容器、管线、打料泵等与产品经常接触的工艺管线须定期进行检查、养护。

三、依托单位

技术依托中国科学院过程工程研究所，组建了专门技术攻关团队，形成了关键核心技术。中国科学院过程工程研究所主要研究范围集中在能源化工、生化工程、材料化工、资源/环境工程等领域。过程工程所现有生化工程国家重点实验室和国家生化工程技术研究中心（北京）、多相复杂系统国家重点实验室、湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室、中国科学院绿色过程与工程重点实验室、离子液体清洁过程北京市重点实验室以及过程工程研发中心、生物质研究中心、循环经济技术研究中心、过程污染控制环境工程研究中心、太阳能研究中心、过程工程中关村开放实验室等科研机构。研究所现有中国科学院院士4人、中国工程院院士1人；国家海外高层次人才培养计划（千人计划）入选者1人,青年千人5人；国家杰出青年科学基金获得者12人，国家自然科学基金优秀青年科学基金获得者6人。中国科学院过程工程研究所相关研究团队利用自身技术优势，对镀锌表处理技术开展了集中技术攻关，形成了系列核心技术。

四、效益核算

经济效益，仅以单锅小型镀锌企业（>600℃高温镀锌锅）为例计算，加工能力300吨/月、锌耗70公斤/吨。锌锭节约量按3公斤/吨计，每月可节约锌锭资源900公斤，锌锭按2.4万元/吨计，可节约成本2.16万元；按35公斤/10吨添加量，每月需添加助镀剂约1吨，价格1万元/吨，每月添加成本为1万元/月；假定传统助镀剂添加成本为0.5万元/月(包括防爆剂一般添加成本要大于此数额)，添加成本增加0.5万元/月；则综合经济效益为2.16-（1-0.5）=1.66万元。此外，产品还有烟雾小、不漏镀、不爆锅、产品外观质量高及镀液自净化等特性，综合优势尤为明显。镀锌生产线规模越大，总体效益越可观。新技术应用可以大幅缓解相关企业因环保要求升级而带来的行业技术迫切需求难题，可为降低生产区域环境污染，改善操作工人劳动环境，提高企业经济效益，增加地方政府税收提供强有力的保障。目前，该技术已在山西省太谷县40余家镀锌企业推广应用，产生了显著的经济和环保效益，一旦技术在业内得到大规模产业化应用，将对解决行业共性技术难题，带动行业技术进步有着强有力的推动作用。