Wytrawialnia to zakład przemysłowy lub część zakładu, w którym warstwy tlenków, zanieczyszczenia lub zgorzelina są usuwane z materiałów metalowych za pomocą procesów chemicznych. Odbywa się to przy użyciu roztworów trawiących, które zazwyczaj zawierają kwasy lub zasady. Wytrawianie służy do przygotowania powierzchni metalicznych do dalszej obróbki, takiej jak powlekanie, galwanizacja lub malowanie, i zapewnia, że powierzchnie są metalicznie jasne i wolne od pozostałości.

W przemysłowym oczyszczaniu wody i ścieków oczyszczanie ścieków z zakładów wytrawiania ma kluczowe znaczenie, ponieważ ścieki te często zawierają metale ciężkie, pozostałości kwasów i inne zanieczyszczenia, które muszą zostać oczyszczone przed odprowadzeniem do środowiska.

Techniczne podstawy procesu wytrawiania

Trawienie usuwa niepożądane zanieczyszczenia powierzchni metali poprzez kontakt z chemicznym roztworem trawiącym. Proces ten jest stosowany głównie w obróbce metali i technologii powierzchni w celu przygotowania powierzchni metalowych do dalszych etapów przetwarzania lub zwiększenia odporności na korozję.

Reakcje chemiczne w procesie trawienia różnią się w zależności od materiału, użytego kwasu i celu procesu trawienia. Często stosowane roztwory trawiące to

• Kwas solny (HCl): Szczególnie skuteczny w usuwaniu kamienia i produktów korozji z żelaza i stali.
• Kwas siarkowy (H₂SO₄): Szeroko stosowany do wytrawiania stali, zwłaszcza w produkcji stali. Jest często stosowany w wysokich stężeniach, ponieważ skutecznie usuwa zgorzelinę i tlenki.
• Kwas fluorowodorowy (HF) i kwas azotowy (HNO₃): Kwasy te są często stosowane w połączeniu, szczególnie do wytrawiania stali nierdzewnej i aluminium. Są one w stanie usunąć szczególnie odporne warstwy tlenków.
• Kwas fosforowy (H₃PO₄): Używany do pasywacji powierzchni i ochrony przed korozją.

Oprócz kwasów, do trawienia alkalicznego, zwłaszcza aluminium i cynku, można również stosować zasady, takie jak wodorotlenek sodu (NaOH). W niektórych przypadkach do roztworów trawiących dodaje się inhibitory, aby spowolnić działanie kwasu na metal nieszlachetny i zapewnić równomierne usuwanie zanieczyszczeń.

Proces i systemy wytrawiania

W zależności od zastosowania i materiału, który ma zostać poddany obróbce, procesy wytrawiania mogą być przeprowadzane przy użyciu różnych metod:

1. Trawienie zanurzeniowe: obrabiany przedmiot jest zanurzany w kąpieli trawiącej, w której zachodzi reakcja chemiczna. Proces ten jest szeroko stosowany w produkcji masowej, np. w przemyśle stalowym i aluminiowym. Całkowite zanurzenie zapewnia pełną obróbkę nawet złożonych geometrii.

2. Trawienie natryskowe: Roztwór trawiący jest natryskiwany na powierzchnię metalu. Proces ten jest często stosowany w przypadku materiałów o dużej powierzchni lub produkowanych w sposób ciągły, takich jak zwoje blachy lub rury, w celu skutecznej kontroli kontaktu z roztworem trawiącym.

3. Trawienie elektrochemiczne: W procesie tym do przyspieszenia reakcji chemicznej wykorzystywany jest prąd elektryczny. Jest on stosowany głównie w przypadku stali nierdzewnej, ponieważ zapewnia jednolitą obróbkę powierzchni.

Ścieki z zakładów wytrawiania i ich oczyszczanie

Ścieki wytwarzane w zakładach wytrawiania zazwyczaj zawierają wysokie stężenia kwasów, metali ciężkich (takich jak żelazo, nikiel, cynk i chrom), pozostałości organicznych i rozpuszczonych tlenków. Oczyszczanie tych ścieków ma kluczowe znaczenie, ponieważ nieoczyszczone ścieki nie mogą być uwalniane do środowiska.

Do oczyszczania ścieków z zakładów wytrawiania stosuje się różne procesy fizykochemiczne:

1. neutralizacja:

Zużyta woda do wytrawiania często zawiera nadmiar kwasów, które należy zneutralizować. Odbywa się to poprzez dodanie zasad, takich jak wodorotlenek sodu lub mleko wapienne (Ca(OH)₂), aby doprowadzić wartość pH do neutralnego zakresu. Precyzyjna kontrola pH ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia optymalnych warunków na kolejnych etapach obróbki.

2. wytrącanie i flokulacja:

Środki strącające, takie jak chlorek żelaza(III) lub środki strącające na bazie wapnia, są stosowane do usuwania metali ciężkich i rozpuszczonych ciał stałych ze ścieków z wytrawiania. Powodują one powstawanie nierozpuszczalnych związków, które są następnie agregowane w większe kłaczki przez flokulanty, takie jak polimery, a następnie oddzielane przez sedymentację lub filtrację.