Акты внедрения:
Результаты внедрения КТГО ПСВ на АЗОМ (Украина)
Артемовский завод обработки цветных металлов - одно из крупных и значительных предприятий бывшего Министерства цветной металлургии СССР, расположен в Донецкой области Украины, в пойме реки Бахмут, являющейся водным объектом рыбохозяйственного назначения.
На заводе сконцентрирован комплекс производств, потребляющих для технических и технологических нужд воду, часть которой возвращается в природную среду. Значительные загрязнения этих сточных вод требуют предварительной очистки от повышенного содержания солей кальция, маслопродуктов, взвешенных частиц, ионов тяжелых металлов и кислот. В водном хозяйстве завода имеются очистные сооружения масло-окалиносодержащих и ливнестоков; станция нейтрализации (СН) (с применением известкового молока) для очистки кислых стоков травильных участков, содержащих значительное количество ионов меди, цинка, никеля, свинца, железа и избыток серной кислоты.
Большая часть очищенных сточных вод (СВ) подается в систему оборотного технического водоснабжения завода. Качество этой воды (технической) по основным загрязнениям на уровне питьевой, за исключением нефтепродуктов, концентрация которых превышает ПДК в оборотных хозбытовых водах в 1,2 - 1,6 раз.
Подпитка системы оборотного водоснабжения осуществляется питьевой водой из Горводопровода, характерной высоким содержанием общей жесткости (до 8 мг-экв/л) и повышенной коррозионной активностью.
Все промывные воды участков травления цехов №2 и №3 завода смешивались и направлялись на станцию нейтрализации (СН), при этом большую нагрузку на СН по загрязнениям давали стоки цеха №2 (рН до 1,5; Cu2+ до 500 мг/л, Zn2+ до 200 мг/л).
В конце 80-х годов ГИПРОЦМО была разработана технология и проект локальных очистных сооружений с применением ионообменного метода очистки стоков. На заводе было построено здание ЛОС и смонтировано оборудование. Однако при пуско-наладочных работах был выявлен целый ряд упущений в технологии, которые не позволили ее реализовать.
В начале 1995 г. руководством завода перед его специалистами была поставлена задача по очистке сточных вод непосредственно в цехах с возвратом очищенной воды в производство. По опубликованным статьям разработчика (институт "Казмеханобр") и института ГИПРОЦМО, был выбран метод "гальванокоагуляционной" очистки подобных сточных вод, позволяющий организовать в цехах систему оборотного водоснабжения участков травления.
Проект ЛОС выполнен ПКО завода по техническому заданию от 30.03.95 г., утвержденному главным инженером. По проекту производительность сооружений 10 м3/час очищенной воды принята из расчета 10 тыс.т/год круглого проката.
Заводом были приобретены в ПО "Прогресс" г. Бердичева два коагулятора КБ-8, гидравлической производительностью 10 м3/ч и четыре КБ-1 - производительностью до 4 м3/ч.
Одновременно заводским НТЦ проводились экспериментальные работы по разработке регламентов очистки, руководствуясь опубликованными материалами. Результаты этих работ значительно отличались от результатов в опубликованных статьях, в связи с чем руководство завода обратилось в СКО НИЦ ПУРО с просьбой о технической помощи по разработке и внедрению технологии гальванокоагуляции.
Специалистами СКО НИЦ ПУРО, при участии НТЦ завода было повторно проведено обследование процессов травления, организации этого производства, формирования количества и качества сточных вод и проблем, связанных с их очисткой, а также выполнены НИОКР по разработке технологии и регламентов очистки СВ до качества ГОСТ питьевой воды (по ионам тяжелых металлов).
Сущность процессов происходящих при термической и последующей обработке изделий из меди и ее сплавов
В процессе прокатки (холодной и горячей) в изделиях возникают значительные напряжения, снижающие качество изделий.
Для снятия этих напряжений изделия подвергаются термической обработке при повышенных температурах (500 - 600 оС). При такой обработке резко снижаются напряжения в изделиях, но и происходит окисление металлической меди и ее сплавов с образованием на поверхности оксидов металлов в форме слоя окалины, в результате чего изделия теряют товарный вид.
Для удаления образовавшейся окалины и придания изделиям товарного вида производят операцию травления их в агрессивных жидкостях, в частности на Артемовском заводе ОЦМ их травление производится в растворе серной кислоты.
Процесс травления регламентирован технологической инструкцией ТИ 48-17-2-6-94. Согласно этого регламента медные и латунные изделия должны травиться в 5 - 12% растворе серной кислоты, а изделия из медно-никелевых сплавов в 8 - 15% растворе серной кислоты.
Температуру травильного раствора поддерживают в диапазоне 40 - 60 оС. Продолжительность процесса, обеспечивающая полное снятие оксидной окалины с поверхности изделий составляет:
- медные трубы - 10 - 15 мин;
- латунные трубы - 3 - 8 мин;
- прутки медные и латунные - 3 - 8 мин;
- трубы медноникелевые - 20 - 25 мин при концентрации Н2SO4 > 10% или 30 - 40 мин при концентрации Н2SO4 - 8 - 10% П;
При таких параметрах процесса травления оксидные соединения полностью удаляются с поверхности изделий, которые приобретают качественный вид с блестящей однородной поверхностью.
В процессе травления в технологической ванне идет накопление ионов меди, цинка, и других ИТМ при этом концентрация кислоты уменьшается.
Предельное содержание сернокислой меди в технологической ванне при травлении меди - до 90 г/л; при травлении латуни - до 30 г/л; содержание сернокислого (закисного) железа в обоих случаях - до 2,5 г/л. При достижении этих концентраций раствор в ваннах должен быть заменен на свежий.
Следующий фактор, влияющий на товарные качества изделий - чистота поверхности изделий после травления. Если на поверхности остается травильный раствор в количестве большем регламентируемого, то это способствует протеканию в дальнейшем на такой поверхности процессов коррозии с участием кислорода и углекислоты атмосферы, в результате чего со временем изделия резко ухудшают свои товарные качества (тускнеют, изъязляются и проч.) Для предотвращения этого строго регламентируется и операция, следующая после травления - промывка изделий.
От рациональной организации промывки деталей (изделий) зависят общее количество и степень загрязнения сточных вод, а следовательно и последующие затраты на их очистку. В 1987 году ГИПРОЦМО для заводов ОЦМ отрасли были выполнены предварительные работы по разработке рекомендаций и схем промывки изделий после травления, показана эффективность использования многоступенчатой противоточной промывки и применения ванн улавливания, а так же на основании экспериментальных работ разработаны рекомендации по нормированию химического состава воды, применяемой для промывки полуфабрикатов после травления, при этом коэффициент отмывки Ко по основному загрязняющему веществу - серной кислоте принят 12000.
Однако на заводе эти рекомендации не учтены. На участках травления завода сложились следующие методы промывки изделий: в цехе №3 промывка изделий (листа) осуществляется напорным душирующим методом с предварительным снятием травильного раствора с поверхности изделий механическим способом на валках, в результате чего вынос загрязнений в сточные воды минимальный. В цехе №2 применяется неэкономичная прямоточная двухступенчатая схема промывки без ванн улавливания, где в первой ( после травления ) ванне детали промываются окунанием изделий в ванну с холодной технической водой, а во второй - в ванну с подогретой до 40 - 50 оС технической водой, незначительно разбавленной конденсатом пара. Загрязнения промывных вод в этом случае происходит за счет значительного выноса раствора из травильной ванны поверхностью обрабатываемых изделий в промывные ванны. Концентрации этих загрязнений во многом зависят от времени стекания травильного раствора над ванной травления, от сложности конфигурации изделий и от концентрации загрязняющих компонентов в травильном растворе.
Снижение этих концентраций до допустимых для нормального ведения технологических процессов на локальных очистных сооружениях (ЛОС) во многом зависит от производственной дисциплины технологического персонала и соблюдение технологических инструкций по травлению и промывке деталей.
Ниже приведены средние концентрации и колебания ИТМ в СВ цехов №2 и №3.
Состав основных загрязнений промывных вод в цехах №2 и №3
Номер цеха | рН | Содержание основных загрязнений мг/л | ||
---|---|---|---|---|
Cu2+ | Zn2+ | Fе общ | ||
цех №2 | 1,9 - 6,1 | 1,5 - 440,0 | 11,0 - 270,0 | 0,15 - 35,0 |
цех №3 | 3,5 - 7,2 | 1,5 - 46,0 | 10,4 - 30,0 | 0,1 - 1,8 |
Результаты колебаний концентраций свидетельствуют о нестабильности состава СВ из-за неравномерности производственной программы и отсутствия должного контроля за процессами травления и промывки.
Некоторые результаты НИР (по 2-му цеху)

Результаты работы ЛОС цеха №2
(средние данные, рассчитанные по оперативным результатам ЦЗЛ)
Содержание ионов тяжелых металлов мг/л | |||||
---|---|---|---|---|---|
Показатели | Очищаемые стоки | После предварительной очистки пульпой гальвано- коагулятора Fe+C |
После отстаивания пульпы гальвано-коагулятора Fe+C | После отстаивания пульпы гальвано-коагулятора Al+C | Оборотная вода |
рН | 4,4 | 6,0 | 6,0 | 8,6 | 7,3 |
Cu2+ | 26,8 | 9,3 | 0,6 | 0,03 | 0,1 |
Zn2+ | 27,4 | 19,7 | 15,2 | 0,1 | 5,2 |
Fe2+ | 5,8 | 10,3 | 24,8 | 0,4 | 0,7 |