Создание линии хромирования стальных деталей и очистки сточных вод

Рисунок 7.1 - Корпус ванны без кармана

Рисунок 7.2 - Корпус ванны с карманом

Рисунок 7.3 - Корпус ванны двухкаскадной промывки

Рисунок 7.4 - Корпус ванны трехкаскадной промывки

Для изготовления корпусов ванн холодной промывки, декапирования, цинкования, улавливания, осветления, пассивирования применяют Ст3.

Внутренние стороны стенок ванн желательно футеровать винипластом или пластикатом, что предохраняет растворы ванн от попадания в них загрязнений материала стенок.

Для изготовления корпусов ванн обезжиривания и горячей промывки применяют сталь 12Х18Н10Т. Футеровка этих материалов в ваннах обезжиривания и горячей промывки не требуется.

Добавка в сталь титана предохраняет ее от межкристаллитной коррозии, наиболее опасного вида коррозии, которая, не разрушая зерен металла, продвигается внутрь по их менее стойким границам. Почти не оставляя следов на поверхности, эта коррозия может привести к полной потере прочности и разрушению детали или конструкции.

Из всех относительно доступных металлов титан наиболее коррозионностоек. Сравнительно высокая его стоимость оправдывается большим экономическим эффектом, химической стойкостью его к воздействию различных сред.

Процессом футеровки называется облицовка внутренних поверхностей корпусов гальванических ванн химически стойкими материалами. Она выполняет двоякую роль: защищает стенки ванн от разрушения при воздействии растворов и предохраняет раствор от загрязнений продуктами растворения материала стенок.

В каждом конкретном случае материал для футеровки выбирается в зависимости от агрессивности раствора, его температуры, размеров ванны и других эксплуатационных условий.

Для футеровки применяют пластмассовые или металлические материалы, резину или керамические плитки. В настоящее время наибольшее применение в практике защиты корпусного гальванического оборудования находят пластмассовые и металлические материалы, а также резина. Объясняется это менее трудоемкой по сравнению с облицовкой керамической плиткой технологией нанесения покрытия, позволяющей применять средства механизации при подготовке поверхности и нанесении покрытия, менее строгими требованиями к жесткости корпуса ванны, возможностью защищать оборудование, имеющее не только плоские внутренние поверхности.

В гальванических цехах для нагрева растворов в ваннах используют в качестве теплоносителя насыщенный и перегретый пар, электроэнергию, горячую воду.

Для нагрева растворов в ваннах в качестве теплоносителя используют насыщенный и перегретый пар, электроэнергию, горячую воду. При рабочих температурах растворов 80-90 °С и ниже применение насыщенного пара является предпочтительным, так как такой способ нагрева является наиболее дешевым и безопасным. Нагревателем является паровой змеевик. Он может быть изготовлен из углеродистой стали, коррозионностойкой хромоникелевой стали. Располагаться может у боковой стенки ванны, боковой змеевик, (рисунок 7.5) или на дне ванны, донный змеевик, (рисунок 7.6).

Рисунок 7.5 - Боковой змеевик

Рисунок 7.6 - Донный змеевик

Разновидностью нагрева раствора является нагрев пароводяной рубашкой (рисунок 7.7). При таком способе нагрева раствора пар и вода поступают в тройник 3 одновременно, смешиваются в нем и в барботер 4 поступает горячая вода, которая через отверстия попадает в рубашку и нагревает в ней воду. Верхний, более холодный слой воды при этом сливается в канализацию через патрубок 12 к воронку 11. Сечение патрубка 12 принимается примерно в 4 раза большим, чем диаметр барботера. Отверстии в барботере расположены несколькими группами. Диаметр этих отверстий в небольших по длине ваннах принимается 2-4 мм, а в более длинных ваннах 3-6 мм. Диаметр этих отверстий увеличивается по мере их удаления от начала барботера. Для более равномерного нагрева водяной рубашки барботер может иметь две параллельные трубы, расположенные под дном ванны 2.

Пароводяная рубашка нагревает ванну медленнее, чем паровой змеевик. Однако при правильно выбранном объеме она гораздо точнее поддерживает заданную температуру раствора в рабочей ванне. Объем рубашки должен составлять 40-60 % от объема раствора в рабочей ванне, а уровень растворов в обеих ваннах принимается примерно одинаковым или немного большим в рубашке. Температуру раствора в ванне хромирования при таких соотношениях можно поддерживать с точностью ±1 °С.

1 - внешняя ванна; 2 - рабочая ванна; 3 - тройник; 4 - барботер; 5 - патрубок слива воды из рубашки; 6 - ножка ванны;7, 10 - обвязка уголков; 8 ножка рабочей ванны; 9 - опора; 11 - воронка;12 - патрубок Рисунок 7.7 - Ванна с пароводяной рубашкой

7.2 Электрокоагулятор

Электрокоагуляторы могут быть горизонтальными или вертикальными. Электрокоагулятор обычно представляет собой корпус прямоугольной или цилиндрической формы, в который помещают электродную систему - ряд электродов. Обрабатываемая вода протекает между электродами. Электроды обычно располагаются по вертикали, бывают плоскими и цилиндрическими. С внешней стороны к корпусу крепят две токоподводящие медные шины, которые соединяют с электродами. В результате растворения стальных анодов вода обогащается ионами железа, которые под действием растворенного в воде кислорода переходит в гидроксид железа.

Простейший электрокоагулятор представляет собой проточный резервуар с внутренним диэлектрическим покрытием.

Для очистки сточных вод, содержащих в основном всплывающие вещества, рекомендуется применять электрокоагулятор вертикального типа, встроенный в горизонтальный отстойник, представленный на рисунке ниже.

1, 6 - поступающая и очищенная вода; 2 - электродный блок коагулятора; 3 - зона флотации и осаждения; 4 - пеносборный жёлоб; 5 - устройство, задающее уровень воды; 7 - выпускная камера; 8 - отвод осадка Рисунок 7.8 - Электрокоагулятор вертикального типа, встроенный в отстойник

7.3 Электродиализатор

Процесс проводят в электродиализаторах, простейшая конструкции которых состоит из трех камер, отделенных одна от другой мембранами. В среднюю камеру заливают раствор, а в боковые, где расположены электроды, - чистую воду. Анионы током переносятся в анодное пространство. На аноде выделяется кислород и образуется кислота. Одновременно катионы переносятся в катодное пространство. На катоде выделяется водород и образуется щелочь. По мере прохождения тока концентрация солей в средней камере уменьшается до тех пор, пока не станет близкой к нулю.

За счет диффузии в среднюю камеру поступают ионы Н+ и ОН-, образуя воду. Этот процесс замедляет перенос ионов соли к соответствующим электродам. В электродиализаторе (рисунок 7.9) имеется две мембраны. Одна из них- анионообменная - пропускает в анодную зону анионы. Другая мембрана - катионообменная, расположена со стороны катода и пропускает катионы в катодное пространство.

Обычно электролизеры для очистки воды делают многокамерными (100-200 камер) с чередующимися катионо- и анионопроницаемыми мембранами. Электроды помещают в крайних камерах. В многокамерных аппаратах достигается наибольший выход по току.

Рисунок 7.9 - Схема электродиализатора

Заключение

В ходе проделанной работы была разработана линия по нанесения хромового покрытия на 10000 м2/год с последующей очисткой сточных вод. Для процесса создана технологическая схема, выбрано наиболее рациональное оборудование, а также произведен расчет насадочного абсорбера для улавливания хромового ангидрида, тем самым снизив его потери. Рассчитан материальный баланс по процессам хромирования и очистки сточных вод.

Приложение

Перечень принятых сокращений

1 ПАВ - поверхностные активные вещества,

2 ХПК - химическая потребность в кислороде.

Библиографический список

1 Ямпольский, А.М. Краткий справочник гальванотехника [Текст]: учеб. / А.М. Ямпольский, В.А. Ильин. - М.: МАШГИЗ, 1962. - 244 с.

2 Богорад, Л.Я. Хромирование [Текст]: учеб./ Л.Я. Богорад - 5-е изд., испр. и доп. - СПб.: Машиностроение, 1984. - 94 с.: ил.

3 Гамбург, Ю.Д. Гальванические покрытия. Справочник по применению [Текст]: учеб./ Ю.Д. Гамбург - М.: Техносфера, 2006. - 216 с.: ил.

4 Грилихес, С.Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов [Текст]: учеб./ С.Я. Грилихес - СПб.: Машиностроение, 1983. - 101 с.: ил.

5 ГОСТ 9.314-90. Вода для гальванического производства и схемы промывок. Общие требования [Текст]. - Введ. 1991-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 15 с.

6 ГОСТ 9.305-84. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий [Текст]. - Введ. 1986-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1984. - 104 с.

7 Гибкие автоматизированные гальванические линии: справочник [Текст] / В. Л. Зубченко, В. И. Захаров, В. М. Рогов [и др.] - М.: Машиностроение, 1989.

9 Виноградов С. С. Организация гальванического производства. Оборудование, расчет производства, нормирование [Текст]: под редакцией проф. В. Н. Кудрявцева. - 2-е изд., перераб., доп. - М.: Глобус, 2005. - 256 с.

10 Хранилов, Ю.П. Автооператорные гальванические линии. Курсовое и дипломное проектирование [Текст]: учеб. пособие: специальность 240302 и для студентов направления подготовки бакалавров 240100.62 всех форм обучения / ВятГУ, ХФ, каф. ТЭП; Ю. П. Хранилов, В. И. Мамаев. - Киров, 2012. - 86 с.

11 Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию [Текст] / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский [и др.] - 2-е изд., перераб. и доп. / под ред. Ю.И. Дытнерского - М.: Химия, 1991

Размещено на Allbest.ur