содержание      ..     9      10      11      12     ..

2.7 Основные участки производства по обработке поверхности металлов и пластмасс

Создание основных участков производства по обработке поверхности металлов и пластмасс должно производиться в зависимости от конструктивно-технологических

особенностей покрываемых деталей, технологических процессов, программы выпуска, типа производства и исходя из условий разделения и кооперации труда.

В состав производства входят основные производственные отделения, вспомогательные и технические участки и службы, количество которых зависит от характера и масштабов производства.

а) Основные участки гальванического производства:

- нанесения гальванических покрытий;

- нанесения покрытий драгоценными металлами;

- шлифования и полирования;

- дробеструйной и гидропескоструйной очистки;

- обезжиривания в органических растворителях и регенерации растворителей;

- ультразвукового обезжиривания;

- ультразвуковых генераторов;

- монтажа и демонтажа деталей;

- источников постоянного тока;

- пультов и щитов управления;

- снятия некачественных покрытий;

- водоподготовки.

б) Основные участки производства печатных плат и металлизации пластмасс:

- заготовительный;

- технологической подготовки;

- сеткографии;

- фотошаблонов;

- фотолитографии;

- трафаретной печати;

- механической обработки;

- химико-гальванический;

- маскирования печатных плат;

- тестирования;

- монтажа и демонтажа печатных плат;

- источников постоянного тока;

- пультов и щитов управления;

- водоподготовки;

- снятия некачественных покрытий.

При определении состава участка производства необходимо исходить из того, что соответствующими службами предприятия централизованно должно осуществляться:

- по функции обслуживания: разработка управляющих программ; выполнение работ, связанных с обслуживанием и всеми видами ремонта оборудования; изготовление и капитальный ремонт оснастки, инструмента и приспособлений; поддержание в рабочем состоянии зданий и сооружений; выполнение транспортных и погрузочноразгрузочных работ, связанных с перемещением материалов, полуфабрикатов и готовой продукции в цех и из цеха металлопокрытий; удовлетворение биологических, социально-культурных и бытовых потребностей работающих в процессе производства;

- по функции материальной подготовки производства: снабжение материалами, покупным инструментом и т. д.

2.8 Очистные сооружения: очистка выбросов (отходящих газов) и сбросов (сточных вод) гальванических цехов

Технологический процесс очистки выбросов (отходящих газов) и сбросов (сточных вод) определяется совокупностью метода (способа) очистки, вида очистного оборудования, операций очистки, порядка их выполнения и технологических параметров по каждой операции [22], [36], [37].

Ввиду различных свойств выбросов и сбросов, требований к качеству их очистки, производительности очистного оборудования и технико-экономических соображений существует большое количество возможных очистных сооружений, одинаково удовлетворяющих экологическим и эксплуатационным требованиям.

При выборе очистного оборудования следует учитывать эффективность его очистки, капитальные затраты, эксплуатационные расходы, надежность работы, удобство обслуживания, легкость контроля, доступность ремонта, занимаемую площадь, расходы электроэнергии, воды и реагентов.

Следует отметить, что выбор оборудования только на основе информации о составе и свойствах выбросов или сбросов не всегда позволяет внедрить наилучшую технологию. Для этого необходимо провести предварительные технологические исследования на выбросах или сбросах предприятия с использованием пилотных установок очистных сооружений.

Распределение сбросов, выбросов отходов в электрохимических производствах представлено на рисунке 2.17.

Рисунок 2.17 — Распределение сбросов, выбросов отходов в электрохимических производствах
 

2.8.1 Методы и сооружения очистки выбросов (отходящих газов)

Процессы химической и электрохимической обработки поверхности металлов осуществляются в ваннах, заполненных различными растворами минеральных кислот, щелочей, солей и их смесями. Выделение вредных (опасных) веществ в атмосферу происходит различным образом: при электролизе выделение водорода, кислорода, хлора и других газов; при химических реакциях выделение оксидов азота, паров плави-ковой, азотной и соляной кислот; выделение аэрозолей электролитов со всеми содержащимися в них химикатами, образующихся при выделении пузырьков водорода, кислорода и других газов; испарение воды.

Для предотвращения и максимального снижения выбросов в атмосферу вредных веществ должны быть использованы наиболее современные технологические процессы и оборудование. Следует решить ряд задач: установить необходимость очистки удаляемого воздуха от вредных веществ; определить, какая должна быть эффективность очисти воздуха; централизовать или децентрализовать выбросы; выбрать оптимальные места расположения и высоту вытяжных труб; выбрать расположение и уровни приемных устройств наружного воздуха для приточных систем; определить норму предельно допустимых выбросов (ПДВ).

Исходными данными для решения этих задач являются: основные размеры зданий (высота, ширина, длина) и межкорпусных пространств при взаимно перпендикулярных направлениях ветра (вдоль и поперек продольной оси здания); генплан промышленной площадки и расстояния от ее границ до жилых районов; места расположения, типы и виды источников выбросов вредных веществ, их высота; характеристики источников (наименование и количество вредных веществ, интенсивность их выделения, начальная концентрация, температура, плотность, скорость выхода в атмосферу и количество выбрасываемого загрязненного воздуха, фоновые загрязнения воздуха).

В цехах обработки поверхности металлов и пластмасс технологическими мероприятиями, благоприятно влияющими на состояние воздушной среды, являются: применение безвредных или менее вредных техпроцессов; замена вредных растворов и электролитов менее вредными; капсюлизация оборудования и его герметизация; применение укрытий, крышек, козырьков; укрытие поверхности жидкости в ваннах поплавками, пеной; применение оборудования со встроенными местными отсосами; применение по возможности меньших значений плотности тока и температуры раствора без снижения производительности процесса и качества покрытия; приготовление и корректирование растворов (в особенности высокотоксичных) централизованным способом в обособленных помещениях с перекачкой готовых растворов к ваннам насосами по трубопроводам; сигнализация при неисправности системы отсосов, автоматическое блокирование оборудования и сантехустройств; автоматическое регулирование режимов (температуры, плотности тока, кислотности растворов, постоянства уровня раствора, времени электролиза и т. п.).

Известны многочисленные примеры применения: электролитов и растворов, заменяющих цианистые и другие высокотоксичные растворы; технологических процессов нанесения блестящих покрытий, исключающих последующее полирование; проточных и струйных способов обработки, уменьшающих число ванн с вредными выбросами за счет резкого повышения производительности процесса; альтернативных технологических процессов, заменяющих химические и электрохимические процессы (вакуумная, термодиффузионная, плазменная и другие виды металлизации) и резко уменьшающих выделение вредных веществ, а также примеры других рациональных технических и технологических мероприятий [38]-[40].

Применение поплавков. Укрытие поверхности раствора пластмассовыми поплавками (шариками, двояковыпуклыми линзами, квадратными пластинами с выступами по центру с обеих сторон) значительно снижает унос растворов и выделение вредных веществ, а также снижаются энергозатраты (уменьшается расход пара, воды или

электроэнергии) у ванн с нагретым раствором. Расход отсасываемого воздуха можно уменьшить на 25 % для обычных бортовых и на 10 % для опрокинутых отсосов, расход химикатов — на 10 % — 15 %.

Поплавки делают диаметром 25-30 мм или стороной квадрата 20-30 мм с учетом того, чтобы они не попадали в полости обрабатываемых деталей. Их не применяют, когда обрабатывают мелкие детали в корзинах, так как при этом вместе с деталями уносятся и поплавки.

При интенсивном нагреве, перемешивании раствора, часто повторяющихся погружениях и извлечениях деталей поплавки скапливаются у стенок ванны и оставляют открытой ее середину. В этих случаях следует применять двухслойную засыпку поплавков. Для растворов с температурой до 75 °С рекомендуются поплавки из пенопо-листирола, для растворов с температурой 75 °С — 100 °С — полиэтиленовые или полипропиленовые поплавки.

Применение пенообразователей. Для уменьшения выделения вредных веществ с поверхности ванн в состав растворов вводят различные добавки: ингибиторы кислотной коррозии (уротропин, КПИ и др.), присадки, поверхностно-активные вещества (ПАВ), хромин, хромоксан и др.

Пенозащитный слой рекомендуется применять при кислотном травлении черных и цветных металлов, электрохимическом полировании, щелочном травлении алюминия и его сплавов, сернокислом анодировании алюминия и его сплавов, анодном снятии олова в щелочном растворе, хромировании.

При защитно-декоративном хромировании в состав электролита вводят хромин в количестве 0,5-2,0 г/л, при нанесении толстых хромовых покрытий толщиной до 100 мкм (кроме проточного хромирования и покрытия титановых сплавов) в состав электролита можно вводить 1,0-2,0 г/л хромоксана — эти добавки в десятки раз снижают выделение хромового ангидрида.

При выборе пенообразователей необходимо учесть их влияние на канализационные стоки. Например, наличие даже малого количества пенообразователей ОП-10, ОП-7, ОС-20, ДТ-7 в сточных водах неприемлемо вследствие губительного их воздействия на живые организмы как в установках биологической очистки, так и в природных водоемах.

Применение пенообразователей требует соблюдения мер предосторожности. Например, при использовании слоя пены в ваннах хромирования и электрохимического обезжиривания нельзя снимать подвески со штанги, находящейся под током, так как в слое и под слоем пены накапливается водород, а при размыкании электрической цепи образуются искры, вызывающие сильные хлопки взрывного характера, выплескивающие из ванны раствор. Поэтому сначала необходимо отключить ток, а затем снимать подвески со штанг.

Покрытие поверхности раствора пеной позволяет уменьшить количество отсасываемого воздуха на 50 %, а расход химикатов на 10 % — 15 %.

Укрытие ванн. Согласно санитарным правилам водные поверхности с температурой воды выше 30 °С в рабочих помещениях подлежат полному укрытию с устройством местных отсосов.

Укрытие ванн локализует распространение вредных веществ и позволяет улавливать их бортовыми отсосами с большей эффективностью. Устройство укрытия ванн организуют, как правило, при обработке крупных деталей: на длинных бортах ванны

устанавливают шарнирно закрепленные створки с противовесами, а для погружения детали в ванну предусматривают открывание створок с помощью системы рычагов. При больших габаритных размерах открывание и закрывание ванн должно быть механизировано. Выделяющиеся вредные вещества удаляют через двубортные (двусторонние) отсосы.

Створки могут быть как жесткими, так и гибкими. Жесткие створки и крышки изготавливают из винипластового листа, закрепленного на листе из коррозионно-стойкой стали. Гибкие створки изготавливают из химически стойких материалов (например, по-лихлорвиниловой ткани), в редких случаях — из ионообменного тканевого полотна. Полотно перемещается по направляющим, установленным своими концами на бортовых отсосах вентиляции.

Когда полное укрытие мешает технологическому процессу, применяют неполное укрытие с помощью откидывающихся козырьков. Откидывающимися козырьками оборудуются ванны с цианистыми растворами, ванны хромирования, ванны с длительным технологическим процессом, а также с высокой температурой растворов.

Местная вентиляция. В цехах обработки поверхности металлов и пластмасс применяют четыре типа отсасывающих устройств: вытяжной шкаф, вытяжной колпак (зонт), вытяжные панели и бортовые отсосы. Характеристика отсасывающих устройств приведена в таблице 2.52.

Таблица 2.52 — Характеристика отсасывающих устройств, используемых в цехах обработки поверхности металлов и пластмасс

Принцип работы наиболее универсального для гальванического оборудования местного вентиляционного отсоса — бортового состоит в том, что всасываемый с большой скоростью через узкую заборную щель отсоса воздух образует над зеркалом раствора сильную горизонтальную струю («факел»), которая сбивает с вертикального пути выбрасываемые из раствора газы и капли и этим заставляет основную массу капель упасть обратно в ванну, а газы и остальные капли увлекаются в отсос.

«Факел» бортового отсоса быстро ослабевает с удалением от заборной щели, поэтому односторонний отсос делают только при ширине ванны не более 600 мм. На более широких ваннах делают отсосы с двух противоположных сторон ванны.

Не следует в погоне за улучшением вентиляции делать отсосы с трех или четырех сторон ванны: это только ухудшает вентиляцию, так как в углах, где встречаются «факелы», идущие под углом один к другому, образуются завихрения, из-за которых значительная часть зеркала раствора вообще не вентилируется.

В зависимости от типа ванн применяют местные отсосы с щелью всасывания в горизонтальной плоскости (опрокинутые) (см. рисунок 2.18, а, б, в, г) и в вертикальной плоскости (простые или обычные) (см. рисунок 2.18, д, е). Кроме того, используется пе-редувка (см. рисунок 2.18, в, г).

Бортовые отсосы располагают по длинным сторонам ванн. Щель бортового отсоса обязательно должна быть расположена вплотную к краю ванны и ниже катодных и анодных штанг, чтобы штанги не забрызгивало раствором. Анодные пластины должны висеть ниже щели бортового отсоса, чтобы не мешать проходу «факела» (на пути «факела» могут находиться только подвесные крюки анодов и подвесочных приспособлений).

Опрокинутые бортовые отсосы уменьшают энергетические затраты на вентиляцию за счет образования над зеркалом раствора более благоприятной зоны всасывания. Однако такие отсосы занимают внутри ванны по 100 мм ширины зеркала ванны с каждой стороны, что заставляет непроизводительно увеличить ширину и емкость ванны. Опрокинутые отсосы в настоящее время выходят из употребления.

Если две ванны с местным отсосом примыкают друг к другу, то между ними устанавливают двусторонний бортовой отсос см. (рисунок 2.19). Он имеет две противоположно направленные всасывающие щели и представляет собой два совмещенных в одном корпусе 4 односторонних бортовых отсоса 1, разделенных перегородкой 3. Сверху бортовой отсос накрыт двускатной крышкой 2 для стекания растворов в ванны. В каждом из всасывающих вертикальных каналов устанавливаются шиберы 5, которые управляются независимо друг от друга.

Материалом для изготовления бортовых отсосов служат: для ванн с неагрессивными растворами (щелочными, цианистыми и т. п.) — конструкционная углеродистая сталь толщиной 1-2 мм, для ванн с агрессивными растворами кислот — винипласт толщиной 3-5 мм или полипропилен.

При проектировании и организации местной вентиляции необходимо учитывать следующие моменты:

- неравномерность отсасывания воздуха бортовыми отсосами по длине ванны не должна превышать 10 %;

- объем удаляемого воздуха от круглых ванн кольцевыми отсосами определяется, как для квадратных ванн со стороной, равной диаметру круглой, умноженному на 0,8;

- вытяжные системы, обслуживающие ванны с цианистыми растворами, не должны быть совмещены с вентиляцией от кислых растворов и обычно выполняются в виде отдельных систем;

- вытяжные системы, обслуживающие процессы обезжиривания органическими растворителями, должны быть самостоятельными и иметь взрывобезопасное исполнение; все металлические воздуховоды и оборудование следует заземлять;

- соединения элементов бортовых отсосов должны быть разъемными, чтобы облегчить возможность их периодической чистки от осаждающихся солей, а при необходимости и их замены;

- магистральные воздуховоды (кроме воздуховодов от местных отсосов ванн с органическими растворителями) допускается прокладывать в нижележащем техническом этаже (подвале), а при его отсутствии — под обслуживающими ваннами (линиями) или в каналах-воздуховодах, прокладываемых под полом;

- каналы-воздуховоды, прокладываемые под полом, следует выполнять из бетона или кирпича, внутренняя поверхность каналов должна иметь противокоррозионную защиту, на всех поворотах, ответвлениях и через 30 м на прямых участках необходимо предусматривать смотровые люки диаметром 700 мм;

- для обеспечения наименьшего сопротивления протеканию воздуха длина воздуховодов должна быть минимальной; они не должны иметь неоправданные изгибы и колена; отводы необходимо делать с наиболее возможным радиусом; в коленах желательно устанавливать направляющие лопатки;

- каналы-воздуховоды прокладываются с уклоном 0,005-0,01 в сторону дренажных устройств;

- вентилятора со стороны нагнетания необходимо предусмотреть хорошо развитый диффузор с углом раскрытия, близким к 17°;

- перед вентиляторами вытяжных установок в каналах-воздуховодах следует предусматривать приямки с люками для сбора конденсата;

- вентиляторы должны применяться в антикоррозионном исполнении (из алюминиевых сплавов, коррозионно-стойкой стали, титановых сплавов и полимерных материалов);

- местная вытяжная вентиляция в смотровых и загрузочных отверстиях емкостей в помещении очистки сточных вод должна обеспечивать скорость движения воздуха, м/с, при выделении: аэрозолей кислот — 1; аммиака — 0,8; хлора — 1,2; паров воды — 0,3; при барботировании воды — 0,6; цианистых стоков — 3. Независимо от выделяемого вредного вещества от одной емкости следует отсасывать не менее 300 м3/ч воздуха.

Общеобменная вентиляция помещений гальванических цехов. Вследствие отсутствия местных отсосов у некоторых ванн, а также недостаточной работы имеющихся отсосов в атмосферу помещений гальванических цехов постоянно выделяются вредные вещества, водяной пар и избыточное тепло. Кроме того, поднятые после обработки детали находятся вне зоны действия местных отсосов и с них вредные веще-ства выделяются в окружающий воздух помещений. Для исключения накапливания вредных веществ выше ПДК и поддержания влажности и температуры окружающего воздуха в необходимых пределах устраивают общеобменную вентиляцию. Особенно важна роль общеобменной вентиляции в нерабочее время при отсутствии укрытия технологических ванн — в этом случае общеобменная вентиляция удаляет воздух из верхней зоны помещения.

Естественная вытяжка из верхней зоны помещений должна обеспечивать разбавление скапливающегося там водорода до 5 % от нижнего предела взрываемости.

Для компенсации удаляемого местными отсосами воздуха предусматривают механический приток, при этом должен обеспечиваться не менее чем трехкратный воздухообмен в час. Приточный воздух следует подавать в верхнюю зону помещения не ниже 2,5-3 м от пола равномерно через воздухораспределители, обеспечивающие скорость движения воздуха в рабочей зоне не более 0,3 м/с. Оптимальной является рассеянная подача приточного воздуха под перекрытие. Для рассеянной подачи приточного воздуха применяют перфорированные воздуховоды круглого или прямоугольного сечения, перфорированные потолочные панели, решетки, щелевые потолки и т. п. Скорость истечения приточного воздуха на входе в рабочую зону во избежание нарушения нормальной работы бортовых отсосов не должна превышать 0,3 м/с.

На участке химической очистки поверхности, где доминирующим вредным веществом является влага, рекомендуется 65 % — 70 % приточного воздуха подавать в нижнюю зону, 35 % — 30 % — в верхнюю зону под перекрытие. Воздух, подаваемый в верхнюю зону, подогревают до 50 °С и выпускают со скоростью 15-18 м/с, обеспечивая интенсивное перемещение для подсушивания строительных конструкций.

В теплое время года допускается естественный приток через проемы в наружных ограждениях на высоте не менее 4 м от пола. В холодное время года подаваемый воздух необходимо подогревать до температуры не ниже 18 °С.

При смежном расположении гальванических и травильных отделений с помещениями других производств, не имеющими вредных выделений и пыли, приточный воздух следует подавать в количестве 90 % — 95 % от расчетного объема отсасываемого воздуха. Остальной воздух должен поступать из смежных помещений через дверные проемы, для чего в этих помещениях предусматривают приток воздуха в количестве, достаточном для компенсации перетока воздуха в гальваническое отделение.

Общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию следует проектировать и для помещений, где расположены источники постоянного тока, для ассимиляции избытков теплоты от электрооборудования в течение круглого года и от солнечной радиации в теплый период года.

В блоке помещений для работы с цианистыми солями должны быть предусмотрены две отдельные общеобменные вытяжки: одна для комнаты хранения и растворения или расфасовки цианистых солей, другая для комнаты спецодежды, душевой кабины и коридора.

В помещениях для оборудования очистки сточных вод следует выполнять вытяжную вентиляцию с местными отсосами, а также общеобменную с забором воздуха из верхней и нижней зон со следующей кратностью воздухообмена: в помещении приготовления раствора извести — 4 объема в час, при выделении сернистого газа — 8 объемов в час, в насосной станции загрязненных вод и в помещении для обезвреживания цианистых стоков — 10 объемов в час.

Очистка отсасываемого воздуха от вредных веществ. Очистку отсасываемого воздуха от вредных веществ осуществляют различными способами. Очистку воздуха от пыли осуществляют в пылеуловителях различных конструкций. Для очистки воздуха от аэрозолей, паров и газов вредных веществ применяют разного рода аппараты: волокнистые фильтры, ионитовые фильтры, абсорберы, адсорберы, конденсаторы и др.

При выборе очистного оборудования учитывают эффективность его очистки, капитальные затраты, эксплуатационные расходы, надежность работы, удобство обслуживания, легкость контроля, доступность ремонта, занимаемую площадь, расходы электроэнергии, воды и реагентов.

Бесперебойность очистки выбросов достигается установкой в вытяжной системе не менее двух очистных аппаратов, причем при временном отключении одного из них остальные должны обеспечивать необходимую пропускную способность и эффективность. В таблице 2.53 представлены удельное количество вредных веществ, выделяемых из гальванических ванн, а также рекомендации по выбору метода и аппарата для очистки вентиляционных выбросов.

Таблица 2.53 — Удельное количество вредных веществ, выделяемых из гальванических ванн, и рекомендации по очистке выбросов

Методы очистки: 1 — абсорбционный; 2 — фильтрация. Типы аппаратов очистки: 1 — фильтры-туманоуловители ФВГ-Т (корпус из титана);        2 — фильтры-

туманоуловители ФВГ-С (корпус из стали); 3 — фильтры-туманоуловители ФВГ-Т с орошаемой приставкой; 4 — фильтры-туманоуловители ФВГ-С-Ц; 5 — насадочный типа ВЦНИИОТ; 6 — сепараторы, встраиваемые в бортовой отсос.

[*] Значения максимального количества вредных веществ, удаляемых местным от­сосом, приведены для нормальной загрузки ванн для расчета максимальных разовых концентраций. Для определения среднесуточных значений (для аэрозоля) следует учитывать коэффициент загрузки оборудования. При необходимости очистки венти­ляционных выбросов и выборе очистных устройств следует учитывать выпадение аэрозоля на внутренних стенках отсосов и воздуховодов.

[**] Количество выделяющихся вредных веществ незначительно и при расчете вен­тиляционных выбросов может не учитываться.

[***] Местный отсос не требуется (необходим только при наличии воздушного пере­мешивания раствора).

Для вредных веществ, остающихся в выбросах при неполной очистке, предусматривают их рассеивание в атмосферном воздухе так, чтобы концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест не превышали максимальные разовые предельно допустимые значения либо (при отсутствии этих значений) среднесуточных концентраций. При незначительном валовом количестве вредных веществ или малой концентрации их в выбрасываемом воздухе допускается не предусматривать его очистку, если путем рассеивания этих веществ в атмосферном воздухе при наиболее неблагоприятных для данной местности условиях не будут превышены их допустимые концентрации.

Для улавливания пыли из воздуха, отсасываемого из песко-, металлоструйных и дробеструйных камер, применяют двухступенчатую установку из циклона ЦН-11 и циклона с водяной пленкой ЦВН. Пыль, содержащаяся в воздухе, отсасываемом от шлифовальных и полировальных станков, пожароопасна, поэтому предпочтителен мокрый

способ очистки от нее воздуха. Запыленный воздух поступает в цилиндрический резервуар, где он, проходя по спирали вдоль вала, омывается водой. В результате промывки воздуха водой, а также осаждения пыли на поверхности воды и смоченных стенках резервуара происходит очистка воздуха от пыли. Пыль оседает в нижней части аппарата, откуда удаляется ручным, механическим или гидравлическим способом. Желательно, чтобы очистные устройства располагались как можно ближе к шлифовальным и полировальным станкам.

Для очистки отсасываемого воздуха от аэрозолей используют фильтры различной конструкции. Фильтрующие перегородки, через которые происходит фильтрация воздуха, весьма разнообразны по своей структуре, но в основном они состоят из волокнистых или зернистых элементов — тканевых материалов из природных, синтетических или минеральных волокон, нетканых волокнистых материалов (войлоки, клееные и иглопробивные материалы, бумага, картон, волокнистые маты); ячеистых листов (губчатая резина, пенополиуретан, мембранные фильтры).

Для очистки отсасываемого воздуха, содержащего туман, аэрозоль и брызги электролита, используют волокнистые фильтры типа ФВГ. Внутри корпуса фильтра размещена кассета с фильтрующим материалом, наложенным на каркас и прижатым прижимной решеткой из пруткового материала. Кассеты изготовлены в виде вертикально расположенных складок. Фильтр работает в режиме накопления уловленного продукта на поверхности фильтрующего материала с частичным стоком жидкости. По достижении максимального гидравлического сопротивления фильтр подвергается периодической промывке (обычно 1-2 раза в месяц, в зависимости от производительности гальванического оборудования) с помощью переносной форсунки, вводимой через монтажный люк. В качестве фильтрующего материала обычно используют иглопробивной войлок, состоящий из волокон диаметром 70 мкм. Степень очистки воздуха от аэрозоля электролита хромирования — не ниже 96 % — 99 %. При использовании в качестве фильтрующего материала нетканого иглопробивного волокнистого лавсана для очистки воздуха, отсасываемого от травильных сернокислых ванн, достигается степень очистки 90 % — 99 %.

Волокнистые фильтры типа ФВГ устанавливают, как правило, на значительном расстоянии от ванн и чаще всего после вентилятора. Однако на пути от борта ванны до вентилятора часть вредных веществ, выделяющихся в виде аэрозолей, тумана и брызг, оседает на дно и стенки воздуховода. Со временем воздуховод засоряется, а металлические стенки воздуховода (даже из коррозионно-стойкой стали) и элементы вентиляторов подвергаются коррозии.

1 — бортовой отсос; 2 — промывочное устройство; 3 — люк; 4 — кассета;
5 — фильтрующая перегородка; 6 — выход очищенного воздуха;
7 — карман; 8 — штуцер вывода уловленного раствора
Рисунок 2.20 — Фильтр, встроенный в бортовой отсос



Для защиты вентиляционных систем используют фильтрующие элементы, встраиваемые непосредственно в местные отсосы (см. рисунок 2.20). Фильтрующий элемент из слоя иглопробивного войлока или полипропиленовых волокон, зажатый между винипластовыми сетками, имеет вид прямоугольной кассеты, которая вставляется через люк в корпус под углом относительно вертикальной оси и закрепляется в пазах, уплотняемых войлоком. Уловленные капли раствора стекают в карман, находящийся в нижней части кассеты, откуда выводятся наружу. Эффективность улавливания сернокислого тумана войлоком составляет величину порядка 100 %, а винипластовыми сетками с полипропиленовыми волокнами — 79 % — 99,7 %; эффективность очистки воздуха от растворов хромирования составляет 98 %. Загрязненные кассеты вынимают из корпуса бортового отсоса и регенерируют путем промывки в промывной ванне. В таблице 2.54 приведены рекомендации по выбору фильтров.

Таблица 2.54 — Рекомендации по выбору фильтров

Для очистки отсасываемого воздуха от газообразных и парообразных веществ используют методы абсорбции (физической и хемосорбции), адсорбции, каталитические, термические, конденсации и компримирования.

Для физической абсорбции применяют воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемым газом, и водные растворы этих веществ. При хемосорбции в качестве абсорбента используют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ. Адсорбционные методы основаны на поглощении примесей пористыми телами — адсорбентами. Каталитические методы очистки основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов. В основе метода конденсации лежит явление уменьшения давления насыщенного пара растворителя при понижении температуры. Метод компримирования базируется на том же явлении, что и метод конденсации, но применительно к парам растворителей, находящимся под избыточным давлением, поэтому в гальваническом производстве не применяется.

Абсорбционная очистка основана на принципе поглощения паров и газов жидкими веществами — абсорбентами. Эффективность абсорбции зависит от коэффициента массопередачи, площади контакта поглощающих и поглощаемых веществ, времени контакта и величины движущей силы массопередачи. Последняя зависит в значительной степени от концентрации газов в очищаемом воздухе, состава абсорбента, температуры воздуха и жидкости.

Для улавливания хромового ангидрида, серной, фосфорной и соляной кислот применяют воду или щелочной раствор.

В практической гальванотехнике при работах с азотной кислотой с отходящими газами выбрасываются, как правило, NO и NO2 при их одновременном присутствии. Основная сложность абсорбционных процессов связана с низкой химической активностью и растворимостью оксида азота NO. Поэтому применяют абсорбционное поглощение с одновременным окислением NO в химически активные соединения. Эффективное улавливание оксидов азота достигается щелочным раствором перманганата калия, содержащего 4 % NaOH (KOH) и 1 % — 1,6 % КМпО4 (чем больше содержание КМпО4, тем эффективнее очистка).

Г азообразные цианистые соединения улавливают 5%-ным раствором железного купороса.

Для очистки отсасываемого воздуха от паров фтористоводородной кислоты (HF) применяют раствор соды по реакции:

Отфильтрованный фторид кальция, являющийся ценным продуктом, может быть использован в промышленности, например стекольной.

Для очистки отсасываемого воздуха методом абсорбции жидкой фазой используют пенные аппараты и абсорберы с подвижной насадкой.

Адсорбционные методы в отличие от абсорбционных позволяют проводить очистку воздуха с небольшим содержанием газообразных и парообразных примесей.

В качестве адсорбентов используют пористые материалы с высокоразвитой внутренней поверхностью. Внутренняя структура наиболее распространенных на практике промышленных адсорбентов характеризуется наличием различных размеров и форм пустот или пор, среди которых различают макро-, переходные (мезо-) и микропо-ры. Суммарный объем последних к единице массы или объема адсорбента определяет в решении задач газоочистки как скорость (интенсивность) поглощения загрязняющего компонента, так и адсорбционную способность (величину адсорбции) твердым поглотителем этого компонента.

К основным типам промышленных абсорбентов относятся активированные угли, силикагели, алюмогели (активный оксид алюминия), цеолиты и иониты.

Активированные угли характеризуются гидрофобностью (плохой сорбируемо-стью полярных веществ, к которым относится и вода). Угли АГ-2 предназначены для адсорбции газов, уголь СКТ — для улавливания паров органических веществ, угли АР, СКТ-3 и АРТ — для очистки воздуха от паров летучих органических растворителей (бензин, керосин, уайт-спирит и др.) из воздуха, отсасываемого от оборудования для обезжиривания органическими растворителями. Скорость воздуха — 0,2 м/с. После насыщения угля органическими растворителями его регенерируют продувкой острым паром с температурой 110 °С — 120 °С, после чего паровоздушную смесь охлаждают в конденсаторе и разделяют на воду (нижний слой) и растворитель (верхний слой), которые сливают в отдельные емкости.

Значительный интерес в последнее время вызывают активированные углеродные волокна. Наряду с высокой термохимической стойкостью и хорошими поглотительными и фильтрующими свойствами волокнистые углеродные адсорбенты ввиду

малых диаметров волокон, составляющих (06-1,0) 10 5 м, характеризуются повышенными скоростями адсорбционно-десорбционных процессов.

Силикагели по своей химической природе представляют собой гидратированные аморфные кремнеземы (ЭЮ2-пН2О), являющиеся реакционноспособными соединениями переменного состава, превращения которых происходят по механизму поликонденсации.

Силикагели служат для поглощения полярных веществ, к которым относится и вода. Мелкопористые силикагели используют для адсорбции легкоконденсируемых паров и газов. Крупнопористые и частично среднепористые силикагели служат эффективными поглотителями паров органических соединений.

Силикагели негорючи и характеризуются низкой температурой регенерации (110 °С — 200 °С) и достаточно высокой механической прочностью. В то же время они разрушаются под действием капельной влаги.

на соответствующие катионы контактируемых с ними растворов, что позволяет рассматривать цеолиты как катионообменники. Поглощение вещества происходит в основном в адсорбционных полостях цеолитов, соединяющихся друг с другом входными окнами строго определенных размеров. Проникать через окна могут лишь молекулы, диаметр которых меньше диаметра входного окна.

Цеолиты обладают наибольшей адсорбционной способностью по отношению к парам полярных соединений и веществ с кратными связями в молекулах.

Цеолит NaА может адсорбировать H2S, СЭ2, ^2, NH3, низшие диеновые и ацетиленовые углеводороды, этан, этилен, органические соединения, содержащие в молекуле одну метильную группу. Пропан и органические соединения с числом атомов углерода в молекуле более трех этим цеолитом не адсорбируются.

Цеолиты типа Х адсорбируют все типы углеводородов, органические сернистые, азотистые и кислородные соединения, галоидозамещенные углеводороды, пента- и декаборан.

Для очистки отсасываемого воздуха, содержащего до 200 мг/м3 аэрозолей, газов и паров, от примесей вредных веществ применяют адсорбционные методы с использованием нетканых полотен, изготовленных из ионитовых волокон. С этой целью используются волокна на основе полиакрилонитрила типа ВИОН АС-1, ВИОН АН-1, ВИОН КН-1.

Поглощение веществ ионитами представляет собой процесс взаимодействия газовой и парообразной среды с твердой фазой, обладающей способностью обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в газовой фазе.

Ионообменные волокнистые (иглопробивные) материалы позволяют производить их регенерацию и могут многократно использоваться. Регенерацию полотен производят промывкой водой или растворами кислот или щелочей. Межрегенерационный период работы фильтров зависит от концентрации примесей в очищаемом воздухе и составляет от нескольких часов до нескольких месяцев. Нетканые полотна имеют малую плотность (менее 0,1 г/см3) и низкое аэродинамическое сопротивление. Они позволяют получать большую фильтровальную поверхность в единице объема аппарата (до 30 м2/м3), что обеспечивает большую пропускную способность фильтра при относительно низкой скорости фильтрования (0,1-0,2 с). Изготавливаются ионитовые фильтры для очистки воздуха от сернистого ангидрида, фтористого водорода, хлористого водорода, аммиака, хлора, аэрозолей кислот и солей, в том числе солей никеля при их содержании до 1 г/м3.

Для регенерации фильтров периодически или непрерывно к верхним кромкам полотна подводится вода или другой регенерирующий агент, которые, стекая по слою полотна, вымывают адсорбированные вещества, собираются в нижнем коллекторе, откуда периодически выводятся.

Для улавливания газов и аэрозолей HF, Hd, H₂SO₄, HNO₃ применяют материал ВИОН АН-1 (анионит). Оптимальная скорость фильтрации — 0,1 м/с. Температура очищаемого воздуха — (20 ± 10) °С. Степень очистки воздуха — не менее 99 %.

Для улавливания газов и аэрозолей SO₂, С1₂, H₂S, HNO₃ рекомендуется матери­ал ВИОН КН-1 (катионит). Скорость фильтрации — 0,02-0,1 м/с. Степень очистки воз­духа — не менее 95 %.

Для улавливания примеси цианидов щелочных металлов и цианистого водорода из отсасываемого воздуха рекомендуют влажное (60 %) ионообменное волокно марки АС-1. Регенерацию волокна после насыщения цианидами проводят 2%-ным раствором NaOH или 5%-ным раствором Na^O^

Кислые примеси можно улавливать с применением насыпного слоя гранулированных ионитов в кипящем слое, который необходимо непрерывно орошать водой или раствором щелочи. Скорость воздуха в аппарате — 1-1,5 м/с. Размер гранул ионита — менее 1 мм. Степень очистки воздуха достигает 98 %. Во избежание канального проскока воздуха, образования воздушных пузырей в кипящем слое и снижения степени очистки воздуха отношение диаметра аппарата к слою сорбента принимают равным 2:1.

Перспективным является обезвреживание газовоздушных смесей, содержащих органические растворители, термокатализом, т. е. каталитическим окислением при повышенной температуре (250 °С — 400 °С). Паровоздушная смесь направляется последовательно в электронагреватель и каталитический аппарат. В нагревателе паровоздушная смесь нагревается до температуры начала каталитического окисления паров растворителей (260 °С — 280 °С). Допустимый разогрев — не выше 650 °С. В каталитическом аппарате происходит беспламенное сжигание паров растворителей, т. е. превращение их в углекислый газ и пары воды. Катализатор представляет собой смесь оксидов неблагородных металлов с добавками платины и палладия (0,01 % — 0,001 %), нанесенных в виде активной пленки на нихромовую проволоку, свитую в спираль. За счет реакции окисления температура паровоздушной смеси возрастает пропорционально концентрации паров растворителей. Так, при исходном содержании паров растворителей 1 г/м3 и степени очистки 95 % температура возрастает на 30 °С.

Катализатор отличается способностью окислять различные компоненты выбросов, обладает высокой механической прочностью, прост в обслуживании. В случае оседания на нем пылевых частиц его периодически промывают. Регенерация катализатора заключается в повторном нанесении активной пленки на нихромовую проволоку.

Для очистки отсасываемого воздуха от парообразных веществ используют конденсаторы, в которых за счет охлаждения проходящего через него воздуха происходит конденсация паров. Конденсатор представляет собой заключенные в кожух гладкие или оребренные трубки, в которые подается вода или другая охлаждающая жидкость при температуре более низкой, чем температура насыщения пара. Паровоздушная смесь, обтекая трубки, охлаждается, часть пара сжижается, конденсат стекает в поддон и выводится из аппарата. Увеличение количества сжижаемого пара возможно за счет увеличения рабочего объема конденсатора, а при заданном объеме конденсатора — за счет уменьшения диаметра трубок и увеличения их числа. При равных условиях, чем ниже температура охлаждающей жидкости, тем большее количество пара может быть сконденсировано.

Для обеспечения работы вентиляционных систем наибольшее распространение имеют радиальные вентиляторы низкого и среднего давления типа ВР-300-45, ВЦ 14-46 и ВЦ 4-70, а также канальные вентиляторы (ВК).

содержание      ..     9      10      11      12     ..