Topnikowanie jest ostatnim etapem chemicznego przygotowania elementów  przed cynkowaniem. Polega na zanurzeniu wytrawionych wcześniej elementów w wodnym roztworze chlorku cynku i chlorku amonu. Topnikowanie zapobiega utlenianiu metalu przed wejściem do kąpieli cynkowniczej, ale również wspomaga reakcję cynkowania, w której powstaje powłoka cynkowa. Na zanurzanych w kąpieli topnikującej elementach pozostają śladowe ilości zarówno kwasu jak i żelaza z wcześniejszych kąpieli. Z upływem czasu kąpiel topnikująca również staje się agresywna i częściowo podtrawia elementy powodując stały przyrost w niej żelaza. Żelazo nie jest porządanym w topniku elementem. Wraz z topnikiem przenoszony jest dalej do kąpieli cynkowej, w której trwale wiąże cynk tworząc tzw. twardy cynk. Mass i Peissker (Cynkowanie Ogniowe) podają, że 1 g żelaza wiąże ok. 20 g cynku.

Zakłady od zawsze starały się ograniczać to zjawisko do minimum. Wśród dostepnych metod było cykliczne wymienianie wody popłucznej (aby zmniejszyć przenoszenie żelaza), okresowa wymiana części kąpieli topnikowej (operacja kosztowna) lub regeneracja topnika prostymi metodami (napowietrzanie topnika i/lub dodawanie nadtlenku wodoru oraz dodawanie wody amoniakalnej). Metody te były kosztowne lub uciążliwe, często również niebezpieczne dla pracowników (nadtlenek wodoru i woda amoniakalna).

Instalacje do regeneracji topnika nie były powszechnie stosowane ze względu na znaczące koszty inwestycyjne i brak przekonania o ich konieczności. Obecnie instalacje do regeneracji topnika znajdują się w prawie każdym zakładzie i pozwalają na utrzymanie żelaza w kąpieli topnikującej pod kontrolą.

Podstawy regeneracji topnika

Istotą regeneracji topnika jest strącanie zawartego w topniku żelaza dwu- i trójwartościowego. Żelazo dwuwartościowe jest rozpuszczalne w topniku i niemożliwe do strącenia bez wcześniejszego utlenienia do postaci trójwartościowej. Możliwe to jest za pomocą nadtlenku wodoru (H₂O₂) zgodnie z poniższą reakcją:

2FeCl₂ + H₂O₂ + 2HCl = 2FeCl₃ + 2H₂O

W niskich wartościach pH żelazo trójwartościowe występuję w roztworze w rozpuszczalnej formie chlorku żelaza (III). Wodorotlenek amonu wchodzi w reakcję z nim w reakcję tworząc nierozpuszczalny w wodzie wodorotlenek żelaza (III) zgodnie z reakcją:

FeCl₃ + 3NH₄OH = Fe(OH)₃ + 3NH₄Cl

Wytrącający się osad oddzielany jest na prasie filtracyjnej, a odfiltrowany topnik zawracany do wanny topnikującej. Należy zwrócić uwagę, że produktem ubocznym ostatniej reakcji jest chlorek amonu (składnik topnika). Z tego względu jego uzupełnianie jest ograniczone. Z kolei chlorek cynku należy dozować w postaci czystej soli (kryształ), roztworu wodnego lub w postaci kąpieli odtrawiającej (bogatej w cynk, ale jednocześnie i żelazo).

Dobór obu reagentów nie jest przypadkowy. Jak widać nie stanowią one „zanieczyszczenia” dla topnika.

Instalacja do regeneracji topnika

Instalacja regeneracji topnika zbudowana jest wokół reaktora, który jest jej „sercem”. Za pomocą membranowej pompy zasilającej, reaktor napełniany jest topnikiem bezpośrednio z wanny procesowej. W reaktorze umieszczone są dwie elektrody – w pierwszej komorze elektroda ORP (POTENCJAŁ REDOX) oraz w drugiej komorze elektroda pH. Wartości obu parametrów przesyłane są do KONTROLERA pH/ORP, który umożliwia ustawienie żądanych wartości tych parametrów. W zależności od tych wartości kontroler wysyła sygnał do uruchomienia lub zatrzymania działania pomp dozujących.
W przypadku pomiaru pH do pompy dozującej wodorotlenku amonu (NH₄OH), a w przypadku potencjału REDOX do pompy dozującej nadtlenek wodoru (H₂O₂). Topnik z reaktora grawitacyjnie spływa do osadnika lamellowego gdzie następuje rozdzielenie osadu od roztworu (patrz zdjęcie). Osad opada na dno osadnika, z którego pompowany jest na prasę filtracyjną (na zdjęciu. Kod odpadu 11 01 98), a klarowny topnik pompowany jest z powrotem do wanny procesowej topnika. Przykładowa instalacja znajduje się na jednym z powyższych zdjęć.

Korzyści i ograniczenia instalacji regeneracji topnika

Regeneracja topnika pozwala na stałe utrzymanie żelaza w granicach 1 g/l lub poniżej. Tym samym obniża się ilość powstającego twardego cynku. W dobrze przygotowanej instalacji obsługa sprowadza się praktycznie do uzupełniania reagentów oraz opróżniania prasy filtracyjnej. Większa część procesu możliwa jest do zautomatyzowania.

Nie oznacza to jednak, że instalacja nie ma swoich ograniczeń. Najważniejsze to konieczność utrzymywania płuczki w dobrej kondycji. Im więcej będziemy przenosić żelaza i kwasu do topnika, tym więcej będziemy zużywać reagentów. Im więcej będziemy zużywać wody amoniakalnej, tym więcej powstanie chlorku amonu. To już prosta droga do zachwiania proporcjami soli w topniku, ale również powstawania większego dymienia podczas cynkownia (przy dużym stężeniu chlorku amonu). Oczywiście możemy korygować pH tlenkiem cynku, ale to znacznie podwyższa koszty prowadzenia procesu regeneracji.