Характеристика систем промывки в гальваническом производстве

24 Октябрь 2016
 Октябрь 24, 2016
Варианты организации слива промывной воды
Категория: Статьи

Источник: Виноградов С.С. “Организация гальванического производства.
Оборудование, расчет производства, нормирование.”, 2005 г.

Основное назначение промывки – предотвращение загрязнения технологических растворов посторонними веществами, переносимыми поверхностью деталей. При промывке тонкий слой вынесенного поверхностью деталей раствора разбавляется промывной водой как за счёт конвекции, так и за счёт диффузии, в результате чего происходит снижение концентрации веществ в поверхностном слое жидкости. Этот разбавленный раствор поверхностью деталей переносится в следующую технологическую ванну. Поэтому целью промывки является снижение концентрации ранее вынесенных веществ в поверхностном слое жидкости до такой концентрации, которая не мешала бы работе последующей технологической ванны, или (если промывка осуществляется перед сушкой) не снижала бы качество готовых деталей.

Основными способами промывки изделий являются погружной и струйный. Струйные промывки более экономичны по сравнению с промывкой погружным способом, так как при струйной промывке на поверхности деталей происходит не только процесс разбавления выносимого раствора, но и процесс удаления и замещения плёнки раствора чистой водой за счёт гидродинамического воздействия струи воды. Однако воздействие струи имеет явно выраженную направленность, поэтому струйная промывка применима только для промывки деталей простой конфигурации (листы, проволока) и с обязательной предварительной экспериментальной проверкой достигаемой полноты промывки. Струйная промывка может быть применена в качестве дополнительной промывки изделий, имеющих глухие или глубокие отверстия (трубки, втулки, калибры, пружины и т.п.). При этом детали сначала погружают в ванны промывки с проточной водой, а затем, при извлечении из ванны, промывают направленными струями воды. Основной областью применения струйной промывки является производство печатных плат. В гальванических цехах вследствие большого разнообразия форм и конфигурации обрабатываемых деталей имеются единичные случаи применения струйной промывки (для деталей простой формы или с использованием модифицированных струй – капельно-аэрозольных), поэтому в дальнейшем в данной книге она не рассматривается.

Наиболее распространённым является погружной способ промывки, который может осуществляться в непроточных и проточных условиях.

При промывке в проточной воде после технологической ванны применяют три основные схемы (рис. 1): одноступенчатая промывка в одной (одинарной) ванне (а); многоступенчатая прямоточная промывка в нескольких последовательно устанавливаемых ваннах (ступенях) промывки, оборудованных самостоятельной системой подачи и слива воды (б); многоступенчатая противоточная (многокаскадная) промывка (в, г), при которой направление потока воды противоположно направлению движения деталей. Многокаскадная промывка, при прочих равных условиях, обеспечивает в несколько раз меньший расход воды, но большие концентрации загрязнений в сточных водах гальванических производств, поступающих на очистку.

Промывка в ваннах с проточной водой обеспечивает не только удаление компонентов растворов с поверхности деталей, но и постоянное поддержание минимальной загрязненности промывной воды.

Схемы промывок

Рис. 1. Схемы промывок (движение деталей слева направо): а – одноступенчатая (одинарная), б – двухступенчатая прямоточная, в – двухступенчатая противоточная (двухкаскадная), г – трёхступенчатая противоточная (трёхкаскадная), Т – технологическая ванна

 

На рис. 2 представлены варианты организации слива промывной воды из ванн промывки. Стрелками показано направление движения воды. Варианты “а”, “б”, “в” не способствуют качественной промывки деталей, так как обменивается лишь мéньшая часть объёма ванны и образуются застойные зоны с повышенным загрязнением воды. Варианты “г” и “д” характерны для ванн со сливным карманом, но вариант “д” сложен в изготовлении. Вариант “е” прост в изготовлении и наиболее удобен при ручном обслуживании ванн и сильной неравномерности загрузки ванны, когда необходимы частые смены промывной воды или имеется возможность организовать периодически непроточный режим промывки. Для варианта “ж” затруднена корреляция регулировок кранов на подающем и сливном трубопроводах для поддержания требуемого уровня воды в ванне.

Варианты организации слива промывной воды
Рис. 2. Варианты организации слива промывной воды из ванн промывки (стрелками показано направление движения воды)

 

Промывка в непроточной ванне с периодическим сливом промывной воды (периодически непроточный режим промывки) осуществляется при мелкосерийном производстве, в случае малых (менее 50 л/ч), нерегулируемых расходах воды, а также для улавливания ценных или высокотоксичных компонентов (драгоценных металлов, соединений хрома и т.п.). В большинстве случаев (кроме нанесения драгоценных металлов) применяется одна ванна непроточной промывки – ванна улавливания. После ванны улавливания устанавливаются ванны проточной промывки. Без последующей ванны проточной промывки одна ванна улавливания в качестве самостоятельной схемы промывки не применяется, так как в ней очень быстро накапливается предельная концентрация отмываемого компонента сn и промывная вода подлежит довольно частой смене – продолжительность непроточного режима соответствует времени обработки нескольких загрузок, т.е. порядка нескольких часов. При работе ванны улавливания совместно с ваннами проточной промывки концентрация отмываемых компонентов в уловителе не ограничивается предельной концентрацией отмываемого компонента сn (табл. 1), а может достигать в несколько сотен раз бóльших значений, поэтому вода в ванне улавливания меняется значительно реже – продолжительность непроточного режима может составить несколько месяцев и зависит от назначения ванны улавливания.

Таблица 1

Предельные концентрации отмываемых
веществ в промывной воде

Наименование основного* отмываемого компонента или иона технологического раствора Наименование операции или тип электролита, используемого в этой операции, перед которой производится промывка Предельная концентрация отмываемого вещества в последней ступени промывки, cn, г/л
Общая щелочность в пересчете на NaOH Щелочной электролит 0,800
Кислый или цианистый электролит 0,100
Анодирование алюминия 0,050
Сушка 0,100
Промывка в мыльной воде 0,200
Кислота в пересчете на H2SO4 Кислый электролит 0,100
Щелочной электролит 0,050
Цианистый электролит 0,010
Наполнение, сушка 0,010
CN общ. Межоперационная промывка, сушка 0,010
Cr6+, Zn2+, Pb2+, Sn2+Sn4+ Межоперационная промывка, сушка 0,010
CNS, Cd2+ Межоперационная промывка, сушка 0,015
Cu2+, Cu+ Никелирование 0,002
Другие операции, сушка 0,010
Ni2+ Меднение 0,020
Хромирование, сушка 0,010
Соли драгоценных металлов в пересчете на металл Сушка 0,001
Fe2+ Межоперационная промывка, сушка 0,300
Красители Межоперационная промывка, сушка 0,005

*За основной отмываемый компонент (ион) данного технологического раствора принимают тот, для которого кратность разбавления является наибольшей.

 

Последовательная промывка в нескольких непроточных ваннах может использоваться в качестве самостоятельной схемы, так как продолжительность непроточного периода (время работы между сменой воды) в этом случае значительно увеличивается: при промывке в двух ваннах улавливания продолжительность непроточного периода составляет от нескольких суток до нескольких недель, при промывке в трёх ваннах улавливания – от нескольких недель до нескольких месяцев, а при промывке в четырёх ваннах улавливания – от нескольких месяцев до нескольких кварталов. В связи с этим, перевод нескольких проточных ванн в периодически непроточный режим промывки значительно облегчает регулирование расхода воды, так как в этом случае расход воды определяется объёмом ванн улавливания и частотой смены промывной воды.

Кроме того, при постоянном протоке промывная вода нерационально расходуется во время обработки деталей в предыдущих ваннах и, что довольно часто происходит, во время производственных перерывов. Работа нескольких ванн промывок в периодически непроточном режиме за счёт исключения нерационального использования воды позволяет дополнительно сократить расход воды на 20-30 %.

_