Análise online e atline de ácidos e ferro em banhos de decapagem

Na indústria galvânica, os banhos de decapagem são utilizados para limpar e remover a maioria dos óxidos de diversas superfícies de aço, bem como para passivar a superfície para evitar a corrosão.

É crucial manter limites específicos para o Fe²⁺/Fe³⁺ e proporções de ácido livre/ácido total para garantir que o banho químico permaneça em ótimas condições de funcionamento. A composição adequada dos banhos afeta diretamente a qualidade dos produtos finais. Ao manter estes parâmetros dentro de intervalos óptimos, a qualidade dos produtos resultantes é melhorada e os custos de produção são reduzidos devido à diminuição do consumo de reagentes.

Esta Nota de Aplicação de Processo apresenta um método para monitorar regularmente a composição de ácido e ferro em banhos de decapagem on-line para garantir um processo de limpeza uniforme usando um analisador de processo da Metrohm Process Analytics.

Inúmeros produtos começam com o aço, que é uma das matérias-primas mais essenciais.

Galvanização por imersão a quente (figura 1) é um processo que envolve o revestimento do aço (ou ferro) com uma camada de zinco para protegê-lo da corrosão [1]. Uma parte extremamente importante da produção de aço é a processo de decapagem, em que impurezas como escamas de laminação produzidas durante a laminação em alta temperatura são removidas e a superfície preparada para as etapas subsequentes do processo. Ao mesmo tempo, as cores interferentes do recozimento são removidas enquanto a superfície é passivada pela formação de uma camada protetora para proteger contra corrosão adicional.

Os banhos de decapagem utilizados são constituídos por ácidos diluídos e podem variar em composição dependendo do tipo de aço a ser tratado. Na maioria dos casos, ácido clorídrico ou sulfúrico (HCl, H₂ENTÃO₄) são usados, ou misturas de ácidos como HNO₃/HF ou H₂ENTÃO₄/H₃PO₄/HF. Embora a decapagem remova as impurezas, os ácidos utilizados também atacam a superfície do aço e a dissolvem parcialmente. Esta decapagem excessiva do aço base pode resultar na corrosão metálica o que leva a um revestimento áspero e com bolhas indesejável nas etapas de galvanização seguintes, e também causa consumo excessivo do ácido decapante. O ferro dissolvido na forma de óxidos de ferro presentes na incrustação de óxido metálico afeta a taxa de decapagem do aço à medida que as concentrações de ferro aumentam. Portanto, é importante que parâmetros relevantes ao processo, como composição do banho são controlados e mantidos com a maior precisão possível para reduzir o consumo excessivo de produtos químicos de decapagem, mantendo a qualidade do produto constante.

Figure 1. Ilustração do processo de galvanização por imersão a quente em várias etapas. O banho de decapagem é mostrado em azul claro.

A decapagem é um processo altamente corrosivo e se o banho não for monitorado com cuidado pode causar problemas no produto resultante. Monitoramento on-line contínuo de ácidos livres e totais e teor de ferro satisfaz este requisito e, como resultado, os banhos de decapagem podem ser usados de forma mais econômica e ecológica. Assim, os custos operacionais e de descarte de produtos químicos são consideravelmente reduzidos.

Metrohm Process Analytics oferece um analisador de processo multiparâmetro adequado para análise simultânea de Fe²⁺/Fe³⁺ e relação ácido livre/ácido total em uma ampla faixa de concentração - o Analisador de Processo 2060 TI (Figura 2).

Figure 2. 2060 TI Process Analyzer para análise on-line de parâmetros críticos de qualidade em banhos de decapagem usando o método de titulação.

Ácidos totais, ácidos individuais e ferro (ou seja, HCl, H₂ENTÃO₄, HNO₃, HF, Fe^₂+e Fé³⁺) foram analisados usando métodos de titulação precisos. O monitoramento do desempenho de banhos de decapagem é possível com o uso de analisadores de processo Metrohm, seja o 2026 HD Titrolyzer ou o 2060 TI Process Analyzer, dependendo se são necessárias medições de parâmetros únicos ou múltiplos.

Tabela 1. Parâmetros e suas faixas de concentração em banhos de decapagem.

Parâmetros	Concentração [g/L]
HCl	15–250
Fé²⁺	10–200
Fé³⁺	1–20
HNO₃	10–250
AF	0–100
H₂ENTÃO₄	0–300

Figure 3. Unidade decantadora para remoção de partículas.

A colono (Figura 3) pode ser usado como um sistema de pré-condicionamento robusto para remover sólidos e partículas da amostra líquida antes da análise.

Durante a produção de aço, o processo de decapagem prepara a superfície do aço para as etapas subsequentes de acabamento. Esses banhos de decapagem contêm combinações de HCl, H₂ENTÃO₄, HNO₃, HF, H₃PO₄, Fé²⁺e Fé³⁺. Para um tratamento de superfície reproduzível, a composição do banho deve ser monitorada continuamente. Isso é melhor feito on-line com titulação usando um analisador de processo Metrohm robusto, como o 2060 TI Process Analyzer. Ao fornecer informações em tempo real ao sistema de controle industrial (como DCS ou PLC) com um analisador de processo on-line, os tempos de inatividade são reduzidos, a composição do banho é otimizada e os ativos dispendiosos da empresa são protegidos.

O que é o Processo HDG?. Associação Americana de Galvanizadores. https://galvanizeit.org/hot-dip-galvanizing/hdg-process (acessado em 08/05/2023).

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