高精度銅帶生產(chǎn)中節(jié)水裝置的創(chuàng)新應(yīng)用

潘成雙,趙軒軒

(安徽鑫科新材料股份有限公司,安徽 蕪湖 241000)

現(xiàn)代高精密銅及銅合金帶材必須具備光亮、平整、無(wú)污染、耐大氣腐蝕的優(yōu)良表面質(zhì)量,以滿足后續(xù)電鍍、焊接、沖壓等二次加工對(duì)銅帶表面日益嚴(yán)格的技術(shù)要求。高精密銅及銅合金板帶材對(duì)表面質(zhì)量要求極為嚴(yán)格,其表面質(zhì)量控制涉及整個(gè)生產(chǎn)工藝流程中的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié),其中帶材中間及成品清洗是提高帶材表面質(zhì)量最關(guān)鍵的生產(chǎn)工序。為追求帶材清洗工藝中高精密、高表面質(zhì)量的要求,在清洗線的脫脂、酸洗、研磨、清洗、鈍化環(huán)節(jié)必須保證水質(zhì)純凈、水量充足,以去除帶材表面附著的各種污物。

1 清洗工藝中的常用過(guò)濾系統(tǒng)

當(dāng)前高精帶材生產(chǎn)企業(yè)的表面處理清洗機(jī)大多采用梯級(jí)用水系統(tǒng),回水采用帶式過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾,一般選用無(wú)紡布作為帶式過(guò)濾器的過(guò)濾材料。

生產(chǎn)過(guò)程中為保證刷洗區(qū)段水質(zhì),提升清洗質(zhì)量,該區(qū)段使用自來(lái)水直接供水。刷洗區(qū)段回水經(jīng)過(guò)帶式過(guò)濾器過(guò)濾后流入研磨區(qū)Ⅱ段水箱,通過(guò)提升泵供給研磨區(qū)段噴淋使用,研磨區(qū)Ⅱ段回水經(jīng)過(guò)過(guò)濾流入研磨區(qū)Ⅰ段水箱,通過(guò)提升泵供給研磨區(qū)Ⅰ段噴淋使用,研磨區(qū)Ⅰ段回水經(jīng)研磨區(qū)Ⅰ段水箱不斷溢流,將上層雜質(zhì)含量較高的水溢流至后續(xù)水箱,再通過(guò)提升泵供給酸洗和堿洗后的噴淋室箱使用,酸洗、堿洗后的噴淋用水將直接作為生產(chǎn)廢水排出。梯級(jí)用水雖然也是比較節(jié)能環(huán)保的用水方式,但由于過(guò)程中帶式過(guò)濾器的過(guò)濾精度及效果不佳,水中雜質(zhì)含量高,尤其是研磨刷在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)脫落產(chǎn)生較多的顆粒物,雖經(jīng)過(guò)帶式過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾,但仍會(huì)造成流回水箱內(nèi)的水比較渾濁,對(duì)水循環(huán)利用造成很大的不利影響。為滿足高精密度銅板帶材表面的高要求,只能加大自來(lái)水的用量,通過(guò)不斷溢流的方式對(duì)清洗水進(jìn)行置換,具體流程如圖1所示。

圖1 帶式過(guò)濾流程圖Fig.1 Band-type filtering flow chart

此種運(yùn)行方式,一方面造成極大的水資源浪費(fèi),另一方面也加大了工廠污水處理站的處理量,增加了廢水處理費(fèi)用。據(jù)統(tǒng)計(jì),我廠污水處理站處理廢水量高達(dá)120 m3/h。隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保意識(shí)的提高,環(huán)保政策、法規(guī)日益嚴(yán)格,低排放將成為銅加工領(lǐng)域迫在眉睫需要重點(diǎn)突破的技術(shù)難題。

2 表面膜過(guò)濾技術(shù)的創(chuàng)新與探索

為解決高精密度銅帶清洗水量需求大、水質(zhì)要求高與節(jié)水減排的矛盾,我公司高精密度銅帶廠對(duì)清洗線用水系統(tǒng)進(jìn)行不斷探索,通過(guò)多次考察、反復(fù)試驗(yàn),利用表面膜過(guò)濾技術(shù)在冷水清洗段過(guò)濾取得了突破性成效,在保證清洗水量與水質(zhì)的同時(shí),極大地降低了水的消耗。

2.1 工作原理

表面膜過(guò)濾技術(shù)是一種新型低壓反洗液體過(guò)濾設(shè)備,過(guò)濾方式為正壓,采用具有表面過(guò)濾性能的濾膜進(jìn)行過(guò)濾,有效去除液體中的固體顆粒和懸浮物。利用過(guò)濾介質(zhì)表面或過(guò)濾過(guò)程中所生成的濾餅表面來(lái)攔截固體顆粒,從而實(shí)現(xiàn)固體與液體分離的一項(xiàng)技術(shù)(圖2)。它將表面過(guò)濾、工業(yè)自動(dòng)控制以及新穎的撓性閥門技術(shù)完美的結(jié)合在一起,實(shí)現(xiàn)了表面過(guò)濾技術(shù)的自動(dòng)化。

圖2 表面膜過(guò)濾原理Fig.2 Principle of surface membrane filtration

表面膜過(guò)濾使用的過(guò)濾介質(zhì)為較有規(guī)整孔結(jié)構(gòu),孔徑均一分布在高分子膜材料表面,表面過(guò)濾介質(zhì)有很確切的截留孔徑參數(shù);懸濁液流過(guò)膜表面時(shí),膜上均勻分布的細(xì)小的微孔只允許水及小于截留尺寸的小分子物質(zhì)通過(guò),而懸濁液中體積大于截留孔徑的物質(zhì)則100%被截留在膜的進(jìn)液側(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)原液的分離和濃縮。表面過(guò)濾的特點(diǎn)是截留效果好,可以截留大于孔徑的所有顆粒,適合用于精細(xì)過(guò)濾。

2.2 在清洗機(jī)臺(tái)的創(chuàng)新應(yīng)用

為充分利用表面膜過(guò)濾技術(shù),達(dá)到提升品質(zhì),節(jié)水的目的,我公司高精密度銅帶廠技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)研究和實(shí)驗(yàn),在原用水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加表面膜過(guò)濾系統(tǒng)和與之相匹配的電氣控制系統(tǒng)。一方面將清洗用水改成閉式循環(huán)用水,保障流回水箱內(nèi)的水不溢流,以達(dá)到節(jié)水的目的;另一方面通過(guò)專用的過(guò)濾系統(tǒng)提升清洗用水的清潔度;同時(shí),可以將提升至機(jī)臺(tái)的水量加大,更進(jìn)一步提升了帶材清洗質(zhì)量。

2.3 工作流程

由原研磨刷洗箱、原液濁水箱、管道立式多級(jí)離心泵、過(guò)濾器(裝有濁度儀檢測(cè)設(shè)備)、清水箱、通水電磁補(bǔ)水閥等組成。原液濁水箱里的濁水通過(guò)管道立式多級(jí)離心泵將其打到過(guò)濾器裝置,過(guò)濾后流入清水箱,再通過(guò)管道立式多級(jí)離心泵將其打到原研磨刷洗箱,供生產(chǎn)帶材研磨刷洗用;洗后混入研磨磨料的濁水又回流到原液濁水箱,再通過(guò)管道立式多級(jí)離心泵將其打到過(guò)濾器裝置過(guò)濾,形成了一個(gè)用水的閉循環(huán),過(guò)程中通過(guò)水箱液位計(jì)控制水位并適時(shí)進(jìn)行自來(lái)水補(bǔ)水,以彌補(bǔ)該循環(huán)過(guò)濾用水系統(tǒng)中損耗的水。通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾后水的濁度達(dá)1NTU以下,潔凈度優(yōu)于自來(lái)水,具體工藝流程如圖3。

圖3 表面膜過(guò)濾器工作流程圖Fig.3 Flow chart of surface film filter

3 綜合應(yīng)用效果分析

(1)改造前平均每臺(tái)設(shè)備的用水量約10 m3/h,表面膜過(guò)濾器除設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中反洗排渣產(chǎn)生3 m3/h廢水排放外,其余水均可循環(huán)利用,單套系統(tǒng)可節(jié)約水量約為 7m3/h。全廠年節(jié)水約51萬(wàn)m3,每年節(jié)水費(fèi)用約170萬(wàn)元。

(2)新型表面膜過(guò)濾設(shè)備安裝了在線濁度檢測(cè)儀,經(jīng)檢測(cè)每套系統(tǒng)的產(chǎn)水濁度均小于1NTU,過(guò)濾后水質(zhì)遠(yuǎn)超自來(lái)水水質(zhì)。同時(shí),可將機(jī)臺(tái)的噴淋水量加大,提升帶材清洗質(zhì)量。

(3)大大減少了清洗機(jī)臺(tái)廢水排放量,降低了污水處理的機(jī)物料藥劑消耗費(fèi)用。

(4)整個(gè)裝置為撬裝設(shè)備,占地面積小,安裝調(diào)試方便,自動(dòng)化程度高。

4 結(jié)束語(yǔ)

表面膜式過(guò)濾器通過(guò)在脫脂機(jī)、氣墊爐設(shè)備中推廣應(yīng)用,降低了環(huán)境污染,增加了水的循環(huán)利用率,大大降低了能耗,縮減了生產(chǎn)成本,在滿足現(xiàn)有高精密度電子銅板帶表面控制要求的同時(shí),達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。