摘要：本文简述了热镀锌行业酸洗除锈工艺的现状、化学过程，介绍了HG效率高 除锈剂研究、开发的基本思路和原则方法，同时介绍了该新型效率高 除锈剂在国内热镀锌行业的使用情况和应用实例，以及在改善环境、降低消耗、减少排放、提高质量等方面的应用成果。
    关键词：酸洗除锈；HG效率高 除锈剂；降耗、减排；清洁生产
      酸洗除锈是热镀锌工艺中非常重要的一个工艺环节，能否获得一个良好的待镀工件表面质量，以及在热镀锌工艺中如何提高质量、降低消耗，酸洗除锈这一工艺环节都起到一个不可忽视的重要作用！同时，这一工序所产生的环境污染和环境压力，也是我们热镀锌企业所头疼和忧虑的！近几年国内镀锌企业发展速度很快，随之带来的环境污染、废液处理、排放问题也越来越突出！
      我们公司从2002年开始，针对国内热镀锌企业的现状，在进行充分市场调研的情况下，研究、开发出了新型效率高 除锈剂产品，并在国内率先推广应用。通过近十年的努力，已在全国热镀锌企业得到了广泛的认同。国内已有如南京大吉铁塔、浙江盛达江东铁塔、上海永丰热镀锌、青岛东方铁塔、苏州东方铁塔、青岛武晓集团、山东齐星铁塔、青岛汇金通电力设备、江苏国强镀锌、成都铁塔厂、成都四友钢构、广州联兴热镀锌、中山中艺重工、安徽宏源铁塔等国内大型骨干铁塔、镀锌企业在内的近500家企业客户。
     下面我们就这一产品在国内热镀锌行业推广应用的情况作一总结。为便于对一些问题的展开说明，我们先来了解一下酸洗除锈的化学过程。因国内绝大部分企业采用盐酸酸洗，我们的讨论以盐酸酸洗为例：
一般来说，钢铁表面都存在铁锈和氧化皮。铁锈的主要成分是氢氧化亚铁与氢氧化铁，氧化皮的主要成分是四氧化三铁与三氧化二铁。铁的氧化物、铁锈都很容易与盐酸作用被溶解，其反应式如下：
FeO+2HCl→FeCl2+H2O               反应式 （1）
Fe(OH)2+2HCl→FeCl2+H2O           反应式 （2）
2Fe(OH)3+6HCl→2FeCl3+6H2O        反应式（3）
而氧化皮的酸洗反应过程则麻烦一些，因四氧化三铁与三氧化二铁在盐酸溶液中较难溶解，但当与铁同时存在时组成腐蚀电池，铁为阳极。与氧化皮接触处的铁首先溶解，同时产生氢气，并促使氧化皮从钢铁基体表面脱落，这一过程伴随着产生氢气时的机械剥离作用。其反应式如下：
2Fe+6HCl→2FeCl3+3H2↑            反应式（4）
这时析出的氢把四氧化三铁、三氧化二铁还原为氧化亚铁，反应式如下：
Fe3O4+H2→3FeO +H2O                反应式（5）
Fe2O3+H2→2FeO +H2O                反应式（6）
然后重复反应式（1）的反应而溶解在酸液中。
      在以上反应中，其中反应式（4）的反应在氧化皮脱落之后会继续进行。反应式（4）的过量反应会使金属基体过量腐蚀而造成“过蚀”，俗称“过酸洗”。同时过量酸洗会造成大量铁离子的累积，使酸洗液提前失效。其反应过程还会产生大量氢气，氢原子易扩散到金属内部引起氢脆，导致金属的韧性、延展性和塑性降低，影响材料的机械性能。而氢分子携带酸滴从酸液中逸出时，造成大量酸雾，污染车间环境。
     对于控制反应式（4）的过量反应，过去传统的做法是添加缓蚀剂，但单纯添加缓蚀剂会影响酸洗速度。从酸洗质量的角度出发，我们要求达到较高的缓蚀效率，即工件除去氧化皮之后，产生尽可能少的失重。而较高的缓蚀效率带来的是酸洗速度和生产效率的降低，严重时甚至造成工件洗不动，出现“欠酸洗”现象。
     酸洗除锈的目的在于除锈和~氧化皮，而不能腐蚀金属的基体。过量的酸洗会使金属表面变的粗糙，呈暗黑色或暗灰色，酸洗后的表面放大后呈锯齿状和凹凸点、麻点，使表面积增大，热镀锌时会增加更多的表面上锌量，同时也影响镀锌表面质量。
      针对以上这些问题，我们经过反复试验、筛选，并经生产使用过程中的反复调整、改进，开发出HG效率高 除锈剂，并在热镀锌企业得到成功运用。由于涉及到企业专有技术的问题，我在这里介绍基本思路和原则方法。
      在上述的酸洗基本反应式中，其中反应式（4）是一个重要的过程，我们的关键是要控制这个过程，为此我们采用了特殊的剥离剂、渗透剂，以加强和加快氧化皮从钢铁基体的脱离速度，解决了在高缓蚀效率的前提下，仍保持较高酸洗速度的难题。这时，我们可以适当加大缓蚀用量，并采用特殊的吸附剂在钢铁基体表面形成吸附层，就好像在剥离了氧化皮的金属基体表面附上了一层薄膜一样，阻止了金属基体进一步地与酸液反应，彻底地解决了盐酸酸洗工艺中的“过酸洗”问题。也就从根本上抑制和减少了铁的溶解和腐蚀。酸液中生成的铁离子的数量大大减少，反应少了酸的消耗也就少了。同时我们还采用了适量的络合剂，可与铁离子起络合作用，较 大限度地降低了酸洗液中铁离子的含量。
     从以上叙述我们得知，由于较好地解决了酸洗过程中的关键点的问题，所以我们研究、开发出的这种除锈剂添加到盐酸中以后，使一吨盐酸发挥二吨以上的功效。名副其实地体现了效率高 的性能，为此我们将其命名为效率高 除锈剂。
    下面谈谈HG效率高 除锈剂的特点：
    一、环保性能及抑雾效果好，可减少酸雾80%以上。传统的抑雾方式是采用泡沫覆盖剂和油性覆盖剂，这些方法都因工件难清洗和处理，影响镀锌操作和质量而不被生产企业所欢迎。而我们首先从源头减少反应，减少氢分子的逸出，调整酸洗液的表面张力，采用低泡沫的特殊抑雾剂等多方面入手，较好地解决了酸雾抑制的问题。正常天气情况下，车间基本看不到酸雾(请参阅第九届中国热浸镀技术交流会论文集）      
    二、除锈彻底，干燥后的工件能保持2小时左右不生二次锈。工件除锈后表面质量高，表面平滑、银光闪闪、呈金属本色。无过酸洗产生的麻点、过蚀、表面发黑、灰暗等缺陷。(请参阅第九届中国热浸镀技术交流会论文集）  
    三、酸洗液使用寿命长，处理量大、使用成本低。添加HG效率高 除锈剂的酸洗液在使用过程中，酸度呈平滑曲线缓慢变化，亚铁离子浓度呈平滑曲线缓慢上升，经适当补充、调配，其使用寿命和处理量是普通盐酸的2倍以上，直接酸洗成本均低于普通盐酸。
下面是南京大吉铁塔制造有限公司在使用过程中的数据和曲线：
南京大吉铁塔制造有限公司
添加HG效率高 除锈剂后与普通盐酸使用周期数据的对照表

说明：以上试用周期的比较是在生产量基本相同的情况下进行的。
参考以上数据、曲线，添加HG效率高 除锈剂以后，在酸洗液酸度曲线的中、后期仍能保持较快的酸洗速度而且除锈有力，不仅有效降低了酸洗成本，对控制环境质量也是有利的。普通盐酸由于使用周期很短，当铁盐浓度达到150—200g/L时，就将作为废酸排掉，这样频繁地更换新酸，而酸雾挥发较 严重的时间段往往是初配新酸时，这样恶性循环，车间常常笼罩在酸雾滚滚的环境中。采用HG效率高 除锈剂后能在中、低浓度下稳定工作很长一段时间，有利于车间环境的改善。
    从上曲线可以看出，亚铁离子曲线上升很慢，控制的很好。铁离子在镀锌生产中是非常有害的东西。理论上讲，1kg铁要消耗25kg锌成为锌渣。频繁地在高浓度铁离子状态下操作，对于溶剂的处理，锌锅的操作都是不利的。将铁离子控制在源头，对于降低消耗、减少锌耗无疑是有利的，也是有实质意义的。
    四、废液量少，减少了排放压力和处理成本。如武汉红旗镀锌厂，年镀锌产量在4万吨左右，原来每年消耗盐酸在1600吨左右，产生废酸排放在2300吨。多方面 使用HG效率高 除锈剂以后，据2008年全年统计数据，该厂全年镀锌产量42000吨，全年消耗盐酸仅697吨。废酸排放量仅为950吨左右。在我们全国近500家用户中，据保守的估计，全年减少废酸排放约15万吨，减少了这些企业的排放压力和处理成本，保护了环境。
    五、无“过蚀”、“氢脆”现象。只~氧化皮，不伤金属基体。酸洗作业中，据有关统计分析，一般情况下，由“过蚀”产生的钢材重量损失将达到2‰。而采用HG效率高 除锈剂只~氧化皮，不伤金属基体，~了“过蚀”、“氢脆”的缺陷。试验室试样浸泡1400小时以上，检验结果不失重。生产实践中，有的厂工件掉在酸池中，几个月后换酸清理酸池捞上来工件完好无损，甚至连钻孔都棱边分明。
    由此我们推广用钢板制酸洗槽替代普通酸洗槽，如青岛汇金通电力设备有限公司、江苏扬州飞花灯饰制造有限公司，均采用钢板槽酸洗生产。
青岛汇金通公司应用钢板槽采用HG效率高 除锈剂现场配制酸洗液和使用中的情况：(请参阅第九届中国热浸镀技术交流会论文集）。         
该公司共有钢板槽容量为150t×12个。
    六、综合经济效益*。使用HG效率高 除锈剂将收到环境、质量、成本三个方面的综合经济效益，这是通过全国几百家企业多年使用后得出的结论。
    说明与建议：
盐酸属于高挥发性酸，在阴雨天气及低气压天气条件下，通过单纯化学方法完全控制住酸雾并达标生产是有一定难度的，必须采用物理方法辅助控制。国外通常采用密闭式和侧吸抽风来捕集酸洗工作区的酸雾，经管道送至酸雾吸收塔洗涤吸收后排放。全封闭密闭式抽风投资较大且生产操作不便。目前比较常用的是采用侧吸抽风装置来收集酸雾，但是侧吸抽风装置要想达到理想的控制效果，必须要有合理的设计，并配备足够风量的风机，运行成本很高。根据我们国内的现状和国情，要想在低气压气候条件下全天候达标生产，我们推荐在酸洗工序采用HG效率高 除锈剂和侧吸抽风相结合的工艺处理方式，侧吸抽风和酸雾吸收塔则采取有选择性间隙式的运行方法。
    即在正常气候下，使用HG效率高 除锈剂其抑制酸雾效果可达90%，车间里很干净。侧吸抽风设备只在低气压天气和阴雨天气运行，这样既保证了环境达标，又较 大限度地降低了运行费用和成本。