РАЦИОНАЛЬНЫЙ ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ, ПЕРЕМЕШИВАНИЯ И НАГРЕВА ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ВАНН – ПУТЬ К ЭКОНОМИИ МАТЕРИАЛЬНЫХ СРЕДСТВ И К РЕАЛЬНОМУ УЛУЧШЕНИЮ КАЧЕСТВА ПОКРЫТИЙ
Попов А.Н.
Serfilco Ltd., 2900 MacArthur Blvd., Northbrook, IL 60062-2005, U.S.A.
Тел./Факс в Москве: (+7-095) 968-1049/(+7-095)259-2455;
Целью настоящего доклада является ознакомление российских специалистов – гальваников с новейшими технологическими решениями и современным оборудованием, используемыми при очистке, перемешивании и рекуперации электролитов и промывных вод.
Развитие отечественной промышленности в условиях ее интеграции в мировую экономику диктует необходимость обеспечения высокого качества продукции гальванических предприятий и цехов при одновременном повышении экономической эффективности технологических процессов.
Большинство российских предприятий, работающих в области нанесения гальванопокрытий, уже используют современное оборудование, в том числе и зарубежное, для фильтрации, очистки, перемешивания и нагрева электролитов. К сожалению, это всегда увеличивает стоимость всего комплекса оборудования, применяемого для того или иного процесса, но далеко не всегда удешевляет процесс нанесения покрытия. В действительности, современные компоненты оборудования гальванических линий задуманы, и производятся, в том числе, и для удешевления процесса нанесения гальванопокрытий. В этой связи необходимо упомянуть о том, что для того, чтобы сделать гальванический процесс современным: обеспечить постоянство качества покрытий, не допуская остановок процесса и получения брака, и, при этом удешевить стоимость нанесения покрытия, необходимо правильно подобрать весь комплекс вспомогательного оборудования для процесса. Научиться правильно использовать все компоненты упомянутого оборудования.
При выборе систем фильтрации необходимо иметь в виду, что фильтрация только основной процессной ванны не решит проблему качества покрытий. Фильтровать надо и ванны обезжиривания, и другие вспомогательные ванны (травления, хроматирования и т.д.) Для каждого процесса рекомендуется своя кратность обмена электролита при фильтрации. Для электрохимических процессов – это 2-5 объемов электролита в час, для процессов химической металлизации – 4-10 объемов ванны в час. Каждый процесс имеет свои особенности. Правильно должна быть выбрана фильтрующая поверхность, пористость фильтрующего элемента, материал системы фильтрации (камеры, насоса) и, собственно, фильтрующего элемента. Располагать всасывающий патрубок системы фильтрации необходимо у дна ванны, чтобы отфильтровывался осадок, скапливающейся на дне, а еще лучше иметь дополнительный эжектор, вымывающий осадок со дна ванны. Сетчатый фильтр (стрейнер) на входе в линию всасывания системы фильтрации не должен иметь слишком мелкие отверстия, мешающие попаданию осадка в систему фильтрации. Экономить картриджи надо, не защищая их от осадка, оставляя его в ванне, и не отмывая разовые картриджи, а путем использования всего объема картриджа. Так, увеличив количество картриджей на ванну в системе фильтрации, по сравнению с рекомендованным количеством (т. е. выбрав систему с большим количеством картриджей), в 4 раза вы в 8 раз реже будете менять картриджи, и на 50% сократите их расход.
Понятно, что, не соблюдая вышеприведенные рекомендации, вы не сможете добиться эффективности применения нового оборудования, и стоимость процесса нанесения покрытий не только не снизится, но даже возрастет из-за того, что купленное оборудование не принесет ожидаемого эффекта.
При выборе эжекторных систем перемешивания необходимо учесть, что ванны, где они будут установлены должны быть обеспечены правильно выбранными системами фильтрации и нагрева. В противном случае форсунки эжекторов будут забиваться не отфильтрованным осадком или осадком продуктов деструкции добавок, образующемся на поверхности нагревателей, не снабженных термопротекторами, рассчитанными именно для вашего процесса.
Необходимо знать, что гальванические электронагреватели, в отличие от обычных ТЭН, снабжаются не только электропредохранителями, защищающими их от чрезмерно большого тока, но и термопротекторами, которые срабатывают при определенной температуре (83°С или 99°С, или 110°С) электролита, предотвращая его разрушение. Для некоторых ванн, где на нагревателях неизбежно формируется какой-то осадок, например для ванн фосфатирования, необходимо использовать специальные «замедленные» нагреватели, которые не перегорают даже при наличии на них пленки фосфатов.
К обязательным принципам очистки и перемешивания растворов в гальванотехнике, гарантирующим покрытия от включения нежелательных примесей, а растворы от преждевременного выхода из строя, относят следующие мероприятия:
1) Фильтрацию ванны обезжириваниЯ и введение в схему охлаждаемой ванны для сбора масла после процесса обезжиривания при помощи коалесцирующих систем.
2) Фильтрацию последней, перед основным процессом, ванны промывки с угольными картриджами.
3) Дополнительную периодическую фильтрацию гальванической ванны (где это возможно) с угольным картриджем, при одновременном рациональном перемешивании ванны «эжекторной» системой, позволяющей в 5 раз увеличить обмен при том же потоке электролита из форсунки. Эжектор для перемешивания гальванических ванн представлен на рис. 1.
4) Повсеместную замену воздушного перемешивания на «эжекторное», что позволяет снизить энергозатраты, резко сократить вынос растворов в атмосферу и уменьшить загрязнение растворов и промывных вод компрессорными маслами.
5) Непрерывное дозирование органических добавок автодозаторами, позволяющее исключить загрязнение и передозировку растворов, сократить расход дорогостоящих органических компонентов.
Рис.1 «Сердуктор» - оригинальный эжектор для перемешивания растворов фирмы «Серфилко».
В настоящем докладе мы хотели бы познакомить российских специалистов с основной номенклатурой оборудования, предлагаемого для очистки и фильтрации электролитов. Наиболее удобны и экономичны в условиях российских предприятий недорогие и компактные картриджные системы фильтрации, рис. 2. К этим установкам легко можно подобрать картриджи российских производителей.
Эти фильтрационные системы просты в использовании, коррозионностойки, что позволяет их применять в агрессивных растворах при повышенных температурах. Интервал скоростей потока от 900 до 20815 л/час.
Каждая система сконструирована так, чтобы использовать картриджи из полипропиленовой нити, гофрированные картриджи, многоразовые канистры с углем, угольные картриджи.
Рис. 2 Система фильтрации «Лэбмастер»
Автоматические системы фильтрации, которые имеют постоянную фильтрующую среду (гранулы из песка, антрацита или полипропилена) не требуют обслуживания, и обладают производительностью от 190 до 1890 л/мин. Компьютер поддерживает постоянные характеристики потока, автоматически включая отмывку фильтрующего элемента. Коалесцентные системы используются для разделения систем жидкость/жидкость не эмульсионного типа при температурах до 65°С. Системы компактны, эффективны, экономичны и просты в эксплуатации, Они отделяют масла от промывных вод, растворов обезжиривания, гальванических растворов и различных сточных вод.
Эти системы прокачивают и разделяют предварительно отфильтрованные не эмульгированные жидкости, имеющие разницу в плотности от 0,09 г/см3. Коалесцентные фильтры задерживают мельчайшие пузырьки отделяемой фазы. Легкая фаза выводится из верхней части колонки, тяжелая - из нижней. Загрязняющая фаза периодически отводится через кран с ручной регулировкой потока. Очищенная жидкость возвращается в цикл и вновь используется. Она содержит менее 10 ррм отделяемой фазы. Кроме того, очищенную жидкость можно дообработать углем. Предварительные фильтры с порами 5-10 мкм необходимы для предохранения коалесцентного элемента от загрязнения. Если коалесцентный элемент правильно защищать от загрязнений, срок его службы не ограничен.
Очистка при помощи гранулированного угля - простой, экономичный и эффективный метод удаления органических загрязнений из растворов, в .т. ч. из растворов для гальванообработки. Выбор метода очистки зависит от размера рабочей емкости, количества требуемого для ее очистки угля, от другого имеющегося в системе фильтровального оборудования. Обычно картриджные фильтровальные камеры используют для емкостей объемом до нескольких сотен литров. Камеры насыпного типа используют для емкостей объемом несколько тысяч литров. Для очистки 378 л раствора обычно требуется 457 г угля. От 5 до 20% циркулирующего раствора надо пропускать через угольный фильтр для обеспечения удаления органических примесей. Раствор отбирается из нижней части емкости, направляется для медленного пропускания через фильтр сверху вниз и вновь возвращается в исходную емкость.
Гравитационные системы фильтрации с автоматическим обновлением фильтрующего материала обеспечивают непрерывную фильтрацию без использования ручного труда. Такие системы применяются при фильтрации промышленных сточных вод, воды из резервуаров для промывки деталей, растворов фосфатирования, для обработки гальваностоков. Существуют модели с площадью фильтров от 0,139 м2 до 10,49 м2. В автоматические тканевые системы фильтрации загрязненный раствор вводится через лоток-диффузор, направляющий поток по всей ширине фильтра.
По мере того, как фильтр постепенно забивается твердыми частичками, уровень раствора над фильтром медленно повышается, до тех пор, пока поплавок, связанный с выключателем, не выключит мотор конвейера, перемещающий фильтр. Использованный фильтр выходит из потока, а новая, чистая ткань перемещается в поток раствора.
Дисковые системы фильтрации спроектированы для высококачественной фильтрации электролитических ванн и других растворов химических веществ. Большая площадь поверхности и точно подогнанные и уплотненные внутренние и внешние кромки всех фильтрующих дисков гарантируют оптимальную производительность и качество очистки.
Благодаря такому исполнению фильтрующая поверхность составляет величину 80,7-355,2 кв.м, что обеспечивает скорости потока до 11355 л/час.
Насыщенные активированным углем диски также пригодны (индивидуально или в сочетании со стандартными фильтрующими дисками) для высококачественной очистки от органических примесей. Камеры могут быть снабжены каркасом для облегчения демонтажа пакета дисковых фильтров и дренажа. Этот метод позволяет свести к минимуму неудобства и потери раствора. Каждый диск может быть легко промыт или заменен.
Помимо рассмотренных здесь систем перемешивания, фильтрации и рекуперации тяжелых металлов, при комплектации гальванических линий используются комплектные системы контроля составов рабочих растворов и промывных вод, автодозаторы органических добавок, специальные нагревательные элементы, современные физико-химические и электронные системы контроля технологических процессов в гальванотехнике.
