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【摘要】
對電鍍錫板的生產工藝進行了簡要介紹，并就其生產過程中污染物產生工序、產生的污染物及其污染控制措施進行了評述，同時討論分析了設計和生產中宜注意的環保問題。
【關鍵詞】
電鍍錫板；生產工藝；污染控制
1前言
鍍錫板是雙面鍍覆純錫的冷軋低碳薄鋼板或鋼帶，鍍錫板具有強度高、成型性好、耐蝕性優良、焊接性強、外觀亮澤、印刷著色性良好,重量輕等特點,被廣泛用于食品包裝及制作各種容器、沖壓制品、包裝材料等非食品工業[1]。由于近年鋁材、塑料和復合材料等的興起，用戶對鍍錫板產品的機械性能、表面質量等要求越來越高，鍍錫板逐漸向極薄高質量帶鋼方向發展。目前世界上多數鍍錫板產品都采用電鍍方法生產，可以獲得更薄的錫層，電鍍錫生產有其獨特的生產工藝過程，生產過程中產生的污染物及其控制措施也有一定的特殊性，對此，本文將就電鍍錫板的生產工藝、污染源（工序）、污染物及其控制措施進行介紹，并討論分析設計和生產中應注意的一些環保問題。
2電鍍錫板生產工藝與污染源簡介
電鍍錫板的生產原料多為連鑄熱軋鋼卷，一般要經過酸洗、冷軋、退火、平整及電鍍錫工序，由熱軋鋼卷酸洗開始，再經過冷軋、退火及平整制成電鍍錫板所要求的厚度和硬度等，最后再經過電鍍錫生產出鍍錫板成品。
2.1酸洗及冷軋
酸洗是為了去除熱軋帶鋼表面的氧化鐵皮，提高表面質量和清潔度，滿足后續生產需要。一般用20%左右的鹽酸在85℃左右下進行酸洗，生產過程中有鹽酸霧、酸性廢水和廢鹽酸產生。經過酸洗的帶鋼在冷軋機上壓軋變形，達到生產鍍錫板所需的尺寸、板形及表面質量。軋制過程中需要用乳化液對軋輥和帶鋼進行潤滑冷卻，因此生產過程中會產生大量油霧和乳化液廢水。
2.2退火機組
退火是消除冷軋帶鋼的加工硬化，達到帶鋼所要求的機械性能，根據帶鋼軟硬材質不同，采用的退火方式不同，硬質鍍錫原板普遍采用連續退火方式[2]。退火爐燃料一般為轉爐煤氣和焦爐煤氣等氣體燃料，會有燃燒廢氣產生，廢氣中污染物主要為NOx、SO2和顆粒物，通過使用低氮燃燒煙氣循環技術，污染物一般可到排放標準。
2.3平整機組
平整是指對退火后的冷軋帶鋼進行小變形率的軋制，以滿足產品對表面粗糙度、平直度、延伸率及機械性能要求。平整工序對材料的調質處理包括干平整、濕平整和二次冷軋技術。寶鋼DR材鍍錫原板多采用雙機架濕平整方式，其中，1#機架控制延伸率，2#機架控制粗糙度。雙軋機機同時具有軋制和平整作用，生產過程會產生油霧、乳化液廢水及平整含油廢水。
2.4電鍍錫生產機組
電鍍錫機組主要由鍍前處理、電鍍錫、鍍后處理等組成.（1）鍍前處理帶鋼鍍前處理主要是去除其表面的油污和氧化物，使帶鋼表面呈活化狀態，為獲得良好的電鍍層提供條件。一般包括堿洗和酸洗工序。為得到符合要求的帶鋼平直度，以獲得均勻的錫層等,通常增加拉矯工序，拉矯機可布置在清洗段和酸洗段之間，可以保持拉彎矯直機棍子表面清潔，防止帶鋼打滑。堿洗一般用20g/L氫氧化鈉在約45℃下先進行浸洗和電解洗滌，然后用脫鹽水沖洗。堿洗過程有堿霧和濃堿含油廢水及稀堿廢水產生。酸洗一般用20g/L硫酸在70℃下電解酸洗，后用微量硫酸在約30℃下沖洗。生產過程中有硫酸霧和酸性廢水產生。（2）電鍍錫國內電鍍錫機組普遍采用酸性硫酸鹽鍍液，電解液主要由硫酸亞錫、PSA（苯酚磺酸）、添加劑EN-SA（α-萘酚磺酸聚氧乙烯醚）和EN（α-萘酚聚氧乙烯醚）等組成，生產過程產生的廢氣為硫酸霧，廢水主要為高COD酸性廢水，含少量錫離子。（3）鍍后處理鍍后處理包括軟熔、鈍化及涂油，這些處理可提高鍍層與基體的結合力，起到防腐、抗硫、潤滑的作用，為鍍錫板的延伸加工提供產品質量保證。軟熔是指將鍍完錫的帶鋼加熱到錫的熔點232℃以上，使表面的錫層熔化并流動而產生金屬光澤。軟熔加熱方式一般有感應加熱、電阻加熱和電阻-感應聯合軟熔。各加熱方式使用的能源均為電力，且錫的沸點高達2260℃，軟熔過程錫不揮發，故軟熔過程沒有污染物產生。鍍錫板經軟熔、淬水處理后，需進一步進行鈍化處理。鈍化一方面使鍍后帶鋼表面氧化膜中的SnO轉化成性質穩定的SnO2，另一方面也使錫層表面形成一層含鉻水合氧化物的鈍化膜，鈍化膜不僅能有效控制SnO的生成，還能提高鍍錫板的抗硫性。目前鈍化仍廣泛采用鉻酸鹽陰極鈍化處理，生產過程會產生含鉻廢水和鉻酸霧。涂油是在鍍錫板表面覆上一層油膜，可起到一定的潤滑、防銹作用。油基本使用無毒無味的DOS油，涂油工藝多采用高壓靜電噴涂，基本沒有油霧產生。
3污染控制措施
3.1廢氣
3.1.1酸洗機組
（鹽酸霧）酸洗槽等多采用水封密閉槽蓋，由水封槽逸出的鹽酸霧經吸氣裝置抽出，經水洗或堿洗滌塔噴淋凈化后排入大氣，排放廢氣中鹽酸濃度一般可達《軋鋼工業大氣污染物排放標準》(GB28665-2012)要求，洗滌廢水排入廢水處理站處理。
3.1.2軋制機組和平整機組
（油霧）冷軋機組和平整機組軋制過程產生的油霧經軋機上部的煙罩、機架間的上下部吸氣口吸入主風道，然后經油霧分離器凈化后由通風機抽出，經排氣筒排至室外大氣。寶鋼冷軋機組多采用干式油霧凈化分離器，油霧分離器經波紋板一級過濾和帶自動蒸汽清洗的金屬網狀層二級過濾后排放，油霧排放濃度一般可滿足GB28665-2012標準限值。
3.1.3電鍍錫機組廢氣
（1）堿洗堿霧和酸洗酸霧帶鋼鍍前處理堿洗、酸洗、水洗等一般設計為封閉循環系統，產生的堿酸霧分別經抽風機送洗滌塔凈化后排入大氣，洗滌塔一般為填料式洗滌塔，廢氣與填充物表面流動的藥液（洗滌液）充分接觸，以吸附廢氣中所含的酸性或堿性物質。洗滌廢液排至酸性或堿性廢水系統處理。（2）電鍍和鈍化酸霧帶鋼電鍍過程中產生的硫酸霧，一般經集氣罩捕集后送洗滌器洗滌，廢氣經洗滌后通過排氣筒排放至大氣。鈍化廢氣主要為鉻酸霧，鈍化在常溫下進行，廢氣中的污染物濃度較低，廢氣經排霧風機抽出，采用水洗滌塔凈化處理后經排氣筒排放。
3.2廢水
3.2.1酸堿廢水
酸堿廢水處理一般設濃堿含油廢水系統、稀堿廢水處理系統、酸性廢水處理系統，各類酸堿廢水分別送相應的廢水處理系統處理，其中，鍍錫機組濃堿含油廢水一般經中和、絮凝、氣浮等處理后排入稀堿廢水處理系統，稀堿廢水處理系統和酸性廢水處理系統一般作為廢水處理的最后階段，一般設中和、絮凝、生化等處理，同時根據出水回用類別，增設超濾等高級氧化處理工藝。
3.2.2含油廢水
含油廢水一般設乳化液廢水處理系統和平整液含油廢水處理系統。冷軋線更換下來的廢乳化液和乳化液循環系統過濾器清洗產生的廢水COD、石油類濃度較高，先收集在帶蒸汽加熱器的貯槽中，后泵入乳化液廢水處理系統，含油廢水一般經過濾、超濾等處理后排入稀堿含油廢水處理系統進一步處理。平整機組產生的含油廢水一般經中和、絮凝、氣浮等預處理后排入稀堿廢水處理系統進一步處理。
3.2.3電鍍液廢水
電鍍廢水主要來源于助熔槽外排的稀電鍍液及軟熔后水淬槽少量廢水，主要污染物為PSA、Sn2+等，廢水一般經中和、芬頓等預處理達到《鋼鐵工業水污染物排放標準》(GB13456)中車間或生產設施廢水排放口標準，后排入酸性廢水處理系統進一步處理。
3.2.4含鉻廢水
鍍錫板鈍化產生的含鉻廢水一般采用化學還原沉淀法。先經pH調節后進行還原處理，一般經兩級還原處理，使廢水中的六價鉻徹底還原為三價鉻，然后送中和池進行中和沉淀，為確保含鉻廢水達標，中和處理后可增加絮凝、活性炭吸附等處理工藝，出水達到GB13456中車間或生產設施廢水排放口標準后排入酸性廢水處理系統進一步處理。
3.3噪聲
酸洗線最大的噪聲源是酸洗后烘干裝置，冷軋線最大的噪聲源是軋機系統，連退線噪聲源噪聲源主要為點火風機等，鍍錫線最大的噪聲源是各烘干裝置，公輔設備噪聲源主要為各類泵和風機噪聲，噪聲源多為空氣動力性噪聲。目前，生產廠房多為鋼結構全封閉廠房，隔聲效果較好，設計中應合理布置總圖，設備基礎進行隔振，風機出口設消聲器，泵出口接柔性接頭等消聲措施，控制廠界噪聲滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB12348）要求。
3.4固廢
電鍍錫板生產線產生的一般固體廢物有切頭尾廢料、廢水處理系統收集的一般性污泥、退火爐等產生的耐火材料等，產生的危險廢物有帶鋼酸洗廢酸(HW34)、廢油脂(HW08)、錫渣(HW17)、含鉻廢水處理系統收集的含鉻污泥(HW21)等。一般固體廢物外賣或回收處置，廢酸送酸再生站再生后使用，其他危險廢物應送有資質的危廢處置單位處置。各固體廢物應妥善處置，確保不會對環境造成二次污染。
4需注意的問題
4.1廢氣收集及治理
面對日益嚴峻的大氣環境污染，很多地方政府提出了更嚴格的環保要求，如上海市新頒布的《上海市大氣污染防治條例》規定，產生粉塵、廢氣的作業活動具備收集或者消除、減少污染物排放條件的，作業單位和個人應當按照規定采取相應的防治措施，不得無組織排放。因此，設計中要盡可能增加設備的封閉設計，在產氣量較大地方等合理安裝吸氣罩，根據機組運行情況配置合理功率的風機，確保廢氣在負壓狀態被全部收集，提高廢氣捕集率，防止廢氣的無組織排放。同時，設計時要采取有效的廢氣處理措施，如酸再生機組酸霧可采用兩級噴淋、液堿噴淋、雙文丘里等更加有效的控制措施，確保酸霧被充分處理。軋機油霧處理可采用二級液滴分離器收集油霧廢氣，液滴分離器主要采用機械分離、靜電沉積等物理原理收集油霧，其投資低，占地小，通過兩級液滴分離可達到排放標準。值得說明的是冷軋機組應注意乳化液的選擇，由于在冷軋過程中不銹鋼帶鋼因變形摩擦產生大量的熱量，部分添加動物脂的乳化液，可能因高溫而產生異味有機氣體，影響周圍的大氣環境。
4.2廢水收集及治理
為減少廢水產生量，設計中應從源頭控制廢水產生，帶鋼清洗、電鍍、鈍化、水淬等工藝應設計為循環系統，充分提高原料利用率，減少廢水產生。生產過程產生的各類廢水應分類收集、分類預處理，其中，含鉻、錫等一類污染物廢水的預處理應達到GB13456中車間或生產設施廢水排放口標準，經預處理后再進行綜合處理。同時為降低廢水污染物排放總量，降低處理成本等，企業在機組總體設計中可統籌考慮廢水收集系統，尤其是含錫、含鉻廢水等污染較大的一類污染物。借鑒寶鋼相關產線的廢水處理經驗，設計時可在各生產機組旁設置合理容量的事故池，在機組出水管口設置切換閥門并安裝在線監測儀，如果廢水污染物濃度較高，可將廢水先排入廢水事故池中，根據廢水濃度情況重新回用機組或當危廢處置等，減少濃稀廢水混合引起的廢水處理成本增加，還可有效減少廢水污染物排放總量。
4.3電解液
目前我國電鍍錫機組電鍍液普遍采用苯酚磺酸鍍液，該電鍍液會產生含苯酚等毒性較大物質，且化學耗氧量高，不易被生物降解，廢水處理較復雜。因此，開發環保型鍍液是鍍錫板發展的趨勢。已有較廣泛工業化應用的環保鍍液是甲基磺酸鹽鍍錫液，該電鍍液無毒、可生物降解，廢水處理簡單，不含酚等有害物質等。國外MSA鍍錫生產線已占全球鍍錫板產線的17%。國內梅山鋼鐵有限公司投產運行了全國第一條MSA環保鍍錫工藝生產線[3]。雖然MSA電鍍錫產品品質稍差于PSA電鍍錫產品，但從環保角度，MSA仍是未來的發展方向，新建鍍錫工藝應優選此工藝或在空間布置上預留MSA改造的可能。
4.4鈍化
國內鋼企如寶鋼、武鋼等的鍍錫機組基本都采用有鉻鈍化，但鉻酸鹽鈍化液中六價鉻毒性大，環境污染大，食品安全上也存在潛在危險。各鍍錫板研究機構也都在積極開展無鉻環保型鈍化工藝研究[4]，但目前有工業化應用的報道僅有少數幾例，如日本新日鐵公司開發的磷酸鈉陽極處理技術，產品主要用于制造奶粉罐；JFE公司開發了磷酸鹽-硅烷處理（P-Si處理）技術，用于低錫鍍層鋼板[5]。由于無鉻鈍化效果沒有鉻酸鹽鈍化效果好，無鉻鈍化仍主要停留在研究階段，但隨著大家對食品安全、環境污染的重視，更加嚴格標準的不斷出臺，如歐盟對鋼鐵企業增加了新的認證要求《食品安全接觸規范》[6]，因此，無鉻鈍化仍是發展趨勢，仍需進一步加大研發力度，爭取早日應用到實際生產中。
4.5危險廢物處置
機組產生的含鉻污泥、廢油等危險廢物要分類收集、分類貯存，不得隨意堆放，要設置專門的貯存場所，貯存場所采取防風、防雨、防曬、防滲等措施，危險廢物的貯存和貯存場所應滿足《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》(GB18599)、《危險廢物貯存污染控制標準》(GB18597)及其修改單要求。危險廢物應委托有危廢處理資質的單位來負責運輸、處置。
4.6環境管理與監測
鍍錫工藝生產過程使用了大量的強酸、強堿、重金屬溶液等，鍍錫板生產過程污染源和污染物種類多而復雜，采取的污染治理設施也較多，因此企業要配備一定的環境管理技術人員，加強污染治理設施的維護保養，如油霧凈化分離器、收集管道等要定時清洗，確保污染物能被有效收集；管道設備等定時檢查，防止液體的跑冒滴漏，防止鹽酸等易揮發液體跑冒滴漏對周圍大氣環境造成影響。同時企業要配備一定的監測設備和監測技術人員，按照環境監測管理規定和技術規范要求合理設置永久采樣口、采樣測試平臺和排污口標志，定期進行廢氣、廢水排放情況監測，確保污染物排放達標。
5結語
近年來，國內鍍錫板生產取得了迅速發展，我國已成為鍍錫板生產大國，因此，鍍錫板生產要切實做好環境保護工作，從生產工藝、生產裝備選型及生產管理控制等方面做好清潔生產工作，如帶鋼酸洗采用先進的淺槽紊流酸洗工藝，雙層密封槽等，縮短酸洗時間，提高酸洗效率，降低酸耗；水洗采用串聯逆流漂洗工藝，減少水耗；乳化液設置最佳吹掃系統，節省乳化液；提高鍍液的使用管理水平；充分利用計算機控制和在線檢測儀表等控制系統，確保工藝達最佳運行狀態，從而有效利用資源和能源，從源頭上制止污染物的產生。
作者：李愛梅 單位：寶鋼工程技術集團有限公司
[參考文獻]
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