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电镀行业如何实现帮助国家第11个5年规划纲要

2017-10-09

国家已经发布了国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要(以下简称《纲要》)。这是一个历史新起点,具有承前启后的历史地位,既面临机遇,也存在严峻挑战。

《纲要》要求我们以科学发展观统领经济社会发展全局。电镀是一个耗能、耗电、耗水的重污染行业。从落实节约资源和保护环境基本国策,建设低投入、高产出、低消耗、少排放、能循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会的要求,对电镀行业来说有着特别重要的意义。

《纲要》还指出,“坚持开发节约并重、节约优先,按照减量化、再利用、资源化的原则,在资源开采、生产消耗、废物产生、消费等环节,逐步建立全社会的资源循环利用体系。”

我国是耗能大国,这些年我国经济高速发展,但发展是以大量消耗能源和污染环境为代价的,按平均GDP比,我国能耗要比发达国家高出许多。据有关资料报道,目前我国GDP约占世界总量的4%,但消费石油占全球7%、电力13%、煤炭30%、钢材27%、铝材25%、水泥40%。从这些数据可看出,我国GDP占全球比例很小,而资源消耗恰如此之大,有此可见一斑。这就是说,对节约资源,我们有非常大的潜力可挖,有许多文章可做。虽然电镀行业与国外同行业没有确切的数据可进行对比,但我国电镀行业多采用有毒有害原料和“资源→产品→污染物排放”的传统重污染粗放型生产模式是不争的事实。学习《纲要》,结合实际,笔者想就电镀行业如何降低能耗、减少污染和循环经济等一些问题谈一些个人看法,仅供同仁参考。

1节约能源

1.1改造低效燃煤工业锅炉。对老式锅炉还未曾改造的,要采用循环流化床和粉煤燃烧等技术替代现有中小燃烧煤锅炉。

1.2更新设计落后、结构陈旧和电能转换效率低的硅整流器。

1.3检查并改进直流电汇流铜排,如直径太细、电阻大、易发热的铜汇流排要更新加粗,接头要密合,以尽可能减少电阻引起的电能消耗。

1.4要提高滚镀滚桶壁的开孔率。现在用手工打孔的滚桶,其壁的开孔率只有10%左右,这样低的开孔率,等于在镀液中立了一道屏障,阻碍电力线通过。由于电流不能顺利通过,因此,使槽电压升高,有的滚镀镍槽电压甚至高达15V以上,造成电力很大的浪费。提高滚桶的开孔率,就能有效地降低滚镀的槽电压。对滚镀体积大的零件,应尽可能把孔钻得大些;对小零件则只能增加孔的密度。要求滚桶的开孔率达30%以上,这样既能降低槽电压,又能提高电流密度,可大大节约用电,并能提高产量。用手工打孔很难将开孔率提高到这一高度,用高密度聚乙烯或聚丙烯塑料模压成型板可以达到这一要求。

1.5采用能提高电流效率或覆盖能力的新配方和新技术。如高效镀硬铬工艺,能比一般镀铬工艺节约用电50%以上;氯化钾镀锌比氰化镀锌和锌酸盐镀锌也能节约用电50%左右。即使在同样氯化钾镀锌和碱性无氰镀锌溶液中,选用高覆盖能力的优质氯化钾镀锌光亮剂和碱性无氰镀锌光亮剂就可比一般同类光亮剂缩短电镀时间20%左右。上海嘉定区戬浜电镀厂10万多升氯化钾镀锌溶液,仅是改用了一种覆盖能力特别好的光亮剂,产量就从每天12吨提高到16吨,电还是用这些电。

这是因为镀件的厚度主要看最低部位,如果这一部位厚度达到了,就能满足标准要求,覆盖能力好,就可以缩短电镀时间。

1.6前处理除油要选用常温或相对低的温度工艺。这样就可节约用电或少用蒸汽。对前处理除油来说,传统的三碱(氢氧化钠、碳酸钠和磷酸三钠)高温除油配方应尽量不用或少用。现在工件表面沾染的油脂多是矿物油。其实矿物油在碱溶液中是除不掉的;因为碱液不能与这种油脂起皂化反应。矿物油要么用溶剂要么用乳化方法才能除去。传统的三碱除配方耗能量大,效果差。

1.7有条件的企业在屋面上可装太阳能热水器,以此来减少电或蒸汽的消耗等。

2节约用水

电镀行业是用水大户,我国的淡水资源不到世界平均量的1/4,是一个贫水国家。又据公开资料报道,全国每年约有590亿吨各类污水排入江河水域中,已有41%的水域受到污染,水质低于国标GB3838规定的ⅴ类水域水质标准。水是人类生存重要基础之一,本来并不富裕的水资源,又受到污染,正如雪上加霜,对国人的健康生存带来严重影响。

对电镀行业来说,如何做好节约用水这篇文章有着十分重要的意义。电镀用水主要在三道工序中:1、前处理除油和酸洗后清洗,2、电镀后镀件清洗,3、后处理工序的清洗。笔者考察了一些电镀厂,对这三道清洗工序目前大多采用的是长流水,即上班就把各只水龙头打开,直至下班才关。对这三道工序的清洗,笔者有如下一些设想。

2.1对前处理除油和酸洗后清洗现在多用流水清洗的办法,这样耗水量就较大。清洗的目的是要清洗掉沾染着的除油溶液。除油溶液中主要有三种组份:一是溶液本身——带碱或酸及盐类和表面活性剂,二是工件上掉下来的脏物垃圾,三是油脂。现在我们来分析一下,去油溶液中多有盐类和表面活性剂,因为后续工序还需酸洗,不是除油后直接去电镀,这些盐类和表面活性剂即使不清洗干净,带到后道酸洗溶液中去在一般情况下是不要紧的,所以不必清洗得很彻底。二是脏物垃圾则必需要清洗掉,三是沾染在零件上的油脂要清洗掉。后两者可以通过除油槽过滤去解决。

对除油槽进行过滤,国外已经很普及,我国电镀行业应用得还很少。现在我们已经有专门用于除油的过滤机生产,这种过滤机除能过滤掉脏物垃圾外,因其内装有能吸附油脂的纤维,所以还能除去部分未被乳化的油脂。

我们电镀行业和金属表面处理行业现在所用的除油槽多是柜形或方形的,槽底是平的。除油溶液除了用超声波的外,其余多是静止的。因超声波价格较高,使用时又要耗电,所以多数单位是不用的。为了加快除油速度,常采用高温除油溶液,有的要达80℃以上,耗能相当多。溶液脏物和油污多了,干脆倒掉换新的,这样常使废水中COD和BOD超标,造成水体污染。

针对上述问题,笔者曾设计了一种除油槽,这是对普通除油槽进行的改进。这种除油槽的上半部为柜形,下半部为斗形,中间置搁条。零件放在铁丝篮子里。篮子置于搁条上。这样脏物掉落到斗的底部,当篮子起出时,即使溶液在不进行循环过滤的条件下,沉渣也不会泛起,也就是掉落到溶液中的脏物不会再沾到零件上。除油槽斗的底部有一个排污阀,在非循环过滤条件下,可以定期排污,也可以放掉全部溶液。如进行循环过滤,可将过滤机的进口接在排污阀旁路阀门上。过滤机的出水口接到多个装在斗形壁上状如煤气表角的阀门,其出口对准铁丝篮子底部,经过滤后的溶液从出水口中排出,冲击工件的底部,起到搅动溶液的作用,这样有助于油脂和脏物脱离零件,可加快除油速度。由于进行循环过滤,溶液可始终保持清洁,也就是只要适量补充除油剂成分,而不必更换溶液,这样既可节约除油材料,又大大减轻了对环境造成的污染。

部分未乳化的油脂会浮在液面,槽四周有排油槽,可将浮油刮到排油槽去。排油槽接集油器,再通过油水分离器,可将油脂回收,这样既不会污染环境,又能回收资源,符合循环经济的要求。

因除油槽通过循环过滤使溶液常保持清洁状态,所以沾染到零件上的脏物和油脂不会多。

除油的第二道清洁水槽和酸洗后第一道清洁水槽可以合用,这样可省去一只清洁槽。

2.2对镀件的清洗可以通过如下这些技术来减少清洗水量并尽可能回收镀液。

1)减少镀液带出量,从镀液中起出时要适当在镀槽上多停留一段时间;滚镀线行车上要装传动装置,这样滚桶在槽中取出后,让它继续保持运转状态,可将贮在凹入处的镀液滚出来。特别对电池壳、灯头等一类镀件效果更好。

2)要设二至三道回收槽。

3)三级逆流漂洗加喷淋,最后一道用离子交换或电渗析循环。

4)槽液中除重金属杂质可用低电流电解处理或加螯合型除杂剂来净化,有机杂质可用活性碳过滤机定期过滤。

5)也可加装槽边小型斜板沉淀处理设备,实现金属盐回收,上层清液通过过滤后回用。

通过以上这些方法,可实现电镀清洗水少或无排放,还能回收重金属。这样既减少了水的消耗,又可回收金属盐;虽然初期投资要多些,但长期算来还是合算的。

早在三十年前,我们电镀行业就推广过二至三道回收+三级逆流漂洗+喷淋和蒸发浓缩或离子交换等节水技术,的确有一定成效。要采用这些技术,首先得有自动生产线;但即使有了自动线,有的因车间场地关系,嫌自动线排列过长、投资过大,因此也不一定采用这些节水技术,这主要是认识问题。另外,靠手工操作,上述清洗工序是难以实现的。好在改造后的电镀城,要求必须自动生产线生产,这为采用这些节水清洗技术奠定了基础。

电镀要实行清洁生产,看来必须自觉与强制措施相结合,才能真正有效地实施起来。自觉是单位领导通过自学或参加学习班,学习2002年9月全国人大常委会通过的《中华人民共和国清洁生产促进法》、2004年8月国家发改委和国家环保总局联合发布的第28号令《清洁生产审核暂行办法》和2005年6月国家发改委和国家环保总局以第28号公告形式联合发布的《电镀行业清洁生产评价指标体系(试行)》和地方政府为电镀行业制订的一系列相关法规等文件,提高了思想认识,确实领悟到清洁生产的重要性,自觉地去贯彻执行这些文件精神,并严格检查执行。强制措施是电镀厂点必须要通过清洁生产评估论证,只有达标单位才能生产,否则不准继续生产。只有两者相结合,才能更有效地贯彻电镀清洁生产方针。

3.1后处理工序(主要是镀锌件)的清洗

要进行工艺改革,不能再采用高铬钝化工艺;

而要采用无铬、三价铬、低铬和超低铬钝化工艺,有的工艺可以不清洗、实现少无排放。

零件脱水干燥,可用脱水剂处理和离心干燥机相结合的方法进行。脱水剂处理后的零件表面不亲水,水滴难以停留,因此很容易将水脱掉,不必用太热的水来进行烫干。用脱水剂还有一个好处,就是能提高镀层的抗腐蚀能力。这样做,极大多数产品就不必进行烘箱烘干,可节省不少能源。

3废气的治理

电镀行业产生废气的工艺大致有下列几个方面:

酸洗时的酸雾和镀铬槽的铬酸雾;

铝件或铜件的化学抛光时产生的大量氮氧化物气体;

氰化物镀槽槽边抽出的含氰废气;

酸洗时的酸雾可加入抑雾剂使酸雾减少;镀铬槽的铬雾可经过冷却塔进行回收。

铝件和铜件的化学抛光,如用传统三酸配方是极大的气体污染源,产生的氮氧化物气体量大,非但污染车间空气,危害操作工人的身体健康,排出的气体还污染大气和周围居民或农田。最好的办法是通过改革工艺、从配方源头上来加以解决。现在铝件化学抛光,可完全不用硝酸,只要硫酸和磷酸和两种成份组合,再加上少量添加剂就行。抛光质量基本可达到原来三酸(磷酸、硫酸和硝酸)的水平,成本还可降低。因为配方中不用硝酸,所以不会产生氮氧化物废气。铜件化学抛光可用双氧水加酸的无氮氧化气体工艺或采用硝酸含量比传统配方减少90%的少无黄烟工艺。

对氰化物镀槽槽边抽出的含氰废气的治理,一是尽量采用无氰电镀工艺,二是镀液中加入抑雾剂,使气体逸出量减少,三是通过废气处理塔喷淋装置。三者结合起来,是不难解决的。

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