高精度铜带生产中节水装置的创新应用

2022-08-10潘成双赵轩轩

世界有色金属 2022年10期

1 引言

现代应用于高端电子产品中的高精密度铜及铜合金带材，要求必须具备光亮、平整、无污染、耐大气腐蚀的优良表面质量，以满足后续电镀、焊接、冲压等二次加工对铜带表面日益严格的技术要求。高精密电子用铜及铜合金板带材对表面质量要求极为严格，其表面质量控制涉及整个生产工艺流程中的各个生产环节，其中带材中间及成品清洗是提高带材表面质量最关键的生产工序。

为追求带材清洗工艺中高精密、高表面质量的要求，在清洗线的脱脂、酸洗、研磨、清洗、钝化环节必须保证水质的洁净、水量充足，以去除带材表面附着的各种污物。

Centrality of Maritime Silk Road Container Shipping Network

2 清洗工艺中的常用过滤系统

当前高精带生产企业的表面处理清洗机大多采用梯级用水系统，各区段回水采用带式过滤器进行过滤，一般选用无纺布作为带式过滤器的过滤材料，结构形式分为滚筒式或平床式结构，通常无压过滤使用目数在30g/m

～40g/m

，采用有压形式过滤可以使用滤布目数达到60g/m

；但采用以上两种结构形式过滤方式，可以有效将回水中较大污染物（如研磨刷或清洗刷脱落磨料）进行过滤，但无法对回水中细小颗粒物进行有效处理，而且细小颗粒物极其容易堵塞过滤布，为保证过滤效果，需要定期的更换滤布；同时，水中细小颗粒物集聚会导致水质下降，很难满足清洗线用水浊度SS≤50NTU的要求，所以一般高精密电子铜带清洗设备采用梯级用水系统，通过最后一级用水箱溢流流量控制的方式，一方面保证清洗水的洁净度，一方面最大程度的减少新水的使用量。

当前高精密度电子铜带生产企业的表面处理清洗机生产过程中为保证刷洗区段水质，提升清洗质量，刷洗区段通常使用自来水或去离子水直接供水。刷洗区段回水经过带式过滤器过滤后流入研磨区Ⅱ段水箱，通过提升泵供给研磨区Ⅱ段喷淋使用，研磨区Ⅱ段回水经过普通带式过滤器流入研磨区Ⅰ段水箱，通过提升泵供给研磨区Ⅰ段喷淋使用，研磨区Ⅰ段回水经研磨区Ⅰ段水箱不断溢流，将上层杂质含量较高的水溢流至后续水箱，再通过提升泵供给酸洗和碱洗后的喷淋室箱使用，酸洗、碱洗后的喷淋用水将直接作为生产废水排出。梯级用水虽然也是比较节能环保的用水方式，但由于过程中带式过滤器的过滤精度及效果不佳，水中的杂质含量高，尤其是研磨刷在运行过程中会脱落产生较多的颗粒物，虽经过带式过滤器进行过滤，但仍会造成流回水箱内的水比较浑浊，对水循环利用造成很大的不利影响。为满足高精密度电子铜带表面的高要求，只能加大自来水的用量，通过不断溢流的方式对清洗水进行置换，经统计，一般每条脱脂清洗线每小时溢流量达到10-12立方米。具体流程如下图所示：

此种运行方式，一方面造成极大水资源的浪费，另一方面也加大了工厂污水处理站的处理压力。据往年用水统计，我厂污水处理站每小时处理废水量高达120立方米，年均废水排放量约100万立方，随着国内环保要求的提高，环保政策、法规日益严格，追求高精带脱脂清洗表面品质与低排放要求成为矛盾，并且随着化学药剂的不断涨价，废水处理费用也不断在提高。所以降低脱脂清洗设备的废水排放量问题，必将成为未来铜加工生产企业迫在眉睫需要重点突破的技术难题。

3 新过滤工艺的创新与探索

为解决高精密度电子铜带清洗水量需求大、水质要求高与节水减排的矛盾，安徽鑫科新材料股份有限公司高精密度铜带厂在2020年10月开始，对清洗线用水系统进行不断探索和研究，通过多次考察、反复试验，最终利用表面膜过滤技术在冷水清洗段过滤取得了突破性成效，通过试验表明微孔表面膜过滤系统，能够有效拦截水质中细小颗粒物，同时通过自动化系统，可实现自动清理和反洗，在保证清洗水量与水质的同时，极大地降低了新水的消耗。

与以往利用PE闪烁液的淬灭效率拟合结果（拟合公式的R2值为0.984，测量的效率与计算的效率相比偏差都在-0.1%～2.6%范围内）相比，结果略好，表明自配闪烁液可以与PE闪烁液相媲美，完全可以代替成品。

3.1 表面膜氏过滤原理介绍

表面膜过滤技术是一种新型低压反洗液体过滤设备，运用正压过滤的方式，将清洗返回的脏水经过具有表面过滤性能的滤膜进行过滤，从而有效去除液体中的固体颗粒物和悬浮物。这是一种利用过滤介质表面或过滤过程中所生成的滤饼表面来拦截固体颗粒，从而实现固体与液体分离的过滤技术。同时这套系统将表面过滤、工业自动控制以及新颖的挠性阀门技术完美的结合在一起，实现了表面膜过滤技术的自动化。

表面膜过滤膜组表面可以实现1um过滤精度，能够有效拦截脱脂清洗线水质中的颗粒悬浮物，属于物理结构拦截的一种方式；需要过滤的原水通过原液泵泵送至过滤罐底部进液口，原液进入罐体通过穿过表面膜组，悬浮颗粒物被拦截在膜组外表面，清水通过膜组进入过滤罐上层，通过溢流方式排入清水箱；完成过滤过程。表面膜在通过性变差情况下，可以利用反洗功能，将表面附着的滤饼进行清洗干净，可实现表面膜组的重复再利用，很大程度降低了运行成本。

羊巴氏杆菌病是养殖中很容易出现的细菌性传染性疾病，该种疾病的发病率较快，致死率较高。日常养殖中，需要养殖户构建完善的养殖制度，强化羊群管理，密切观察羊群生长状况，发现疾病后应该及时上报，确保早发现、早治疗，以提高治疗效果，降低经济损失。

表面膜过滤使用的过滤介质为较有规整孔结构，孔径均一分布在高分子膜材料表面，表面过滤介质有很确切的截留孔径参数，悬浊液流过膜表面时，膜上均匀分布的细小的微孔只允许水及小于截留尺寸的小分子物质通过，而悬浊液中体积大于截留孔径的物质则100%被截留在膜的进液侧，实现对原液的分离和浓缩。表面过滤的特点是截留效果好，可以截留大于孔径的所有颗粒，适合用于精细过滤。

3.2 表面膜过滤在清洗机台的创新应用

原液浊水箱里的浊水通过管道立式多级离心泵将其打到过滤器装置，过滤后流入清水箱，再通过管道立式多级离心泵将其打到原研磨刷洗箱，供生产带材研磨刷洗用，洗后混入研磨磨料的浊水又回流到原液浊水箱，再通过管道立式多级离心泵将其打到过滤器装置过滤，达到了一个闭环用水的目的，过程中通过水箱液位计控制水位并适时进行自来水补水，以弥补该循环过滤用水系统中正常损耗。

第一，有组织犯罪的成员应当达到3人或3人以上。有组织犯罪作为一种组织性犯罪，其成员自然不可能是一个，而两个人也很难被称为组织。实际上，有组织犯罪的成员至少有四、五人，一般都能达到十几人、几十人，只有3个人的是极个别情况。而像组织遍布世界各地的意大利“黑手党”这种黑社会组织，其党徒有几十万之多。

3.3 工作原理及流程

3.3.1 结构组成：

在每台清洗线加装两台10立方米/小时处理能力的表面膜氏过滤系统，分别在研磨段和刷洗段形成两个闭式循环过滤系统，同时两个系统在高位进行联通，提升系统容错能力，并对原清洗线水系统管理重新梳理，加装了旁通管路和切换阀门，设置一台过滤后清水储存箱。为能够做到整个系统与生产线的联动运行，本表面膜过滤系统单独设立一套西门子PLC系统，采用通讯的方式与生产线之间的数据信号进行连接，整个表面膜过滤系统实现全自动化控制。

通过以上改造，通过表面膜过滤器后的清洗水浊度达1NTU以下，比自来水还要干净。

膜氏过滤系统由原研磨刷洗箱、原液浊水箱、管道立式多级离心泵、过滤器（装有浊度仪检测设备）、清水箱、通水电磁补水阀等组成。

1）渭北西、南部海拔低、水肥条件好的产区和采用矮化自根砧、3～3.5 m×1～1.5 m行株距定植的苹果园，宜采用高纺锤形。

为充分利用表面膜过滤技术，达到提升品质，节水的目的，安徽鑫科新材料股份有限公司高精密度铜带厂技术团队经过研究和实验，在原用水系统的基础上通过增加表面膜过滤系统和与之相匹配的电气控制系统。一方面将清洗用水改成闭式循环用水，保障流回水箱内的水不溢流，以达到节水的目的；另一方面通过专用的过滤系统提升清洗用水的清洁度；同时，可以将提升至机台的水量加大，更进一步提升了电子铜带的清洗质量。

在设备现场增加西门子ET200S控制子站，绘制电气原理图进行接线；PLC中进行I/O硬件配置，调试通讯；程序中编辑各提升泵、补水阀的控制程序，并进行编译、下载、调试；程序在线运行以及优化调整。

对比且分析两组（研究组和参照组）受检人员的各项指标结果，包括：LVM（左室重量）、LIMI（左室重量指数）、LVESD（左室收缩末内径）、LVEDD（左室舒张末内径）、LAD（左房内径）、LVEF（左室射血分数）、LVFS（左室短轴缩短率）和E/Ea（二尖瓣口舒张早期最大血流速度/二尖瓣舒张早期最大运动速度）。

3.3.2 工作原理

具体工艺流程见图3。

试验中膜氏过滤器运行中容易发生堵塞的问题的解决：为解决该问题，在不锈钢过滤桶底部加装压缩空气管路，管路上安装气动快速切断阀，并在不锈钢桶内部内置压力检测传感器，将不锈钢桶内压力实时传送给PLC，当达到设定压力（大于等于0.15MPa）时，通过PLC输出信号，控制压缩空气快速切断阀，打开压缩空气管路，向不锈钢桶内不断冲入压缩空气；通入压缩空气的同时，PLC输出信号关闭原水泵，停止向不锈钢桶内输水；在压缩空气的搅动下，长条形膜组不断搅动，将表面残留细小颗粒物打散开；最后，通过PLC输出信号，切断压缩空气快速切断阀，同时打开不锈钢桶底部大直径（250mm）排渣阀，将不锈钢桶内原水急速排放三分之一左右，在重力作用下，利用水流进一步清除膜组表面细小颗粒物；通过利用这种反洗方式，滤膜使用寿命大大提高，经计算，滤膜寿命可延长至3年以上。

3.3.3 试验过程中遇到的疑难问题及解决措施

通过本次试验，每台清洗线可以通过配置两台10立方每小时处理能力的膜氏过滤系统，在刷洗段与研磨段各增加一台，使得清洗与研磨区段喷淋量远大于设计量；每台膜氏过滤器采用撬装式结构，膜组安装于不锈钢过滤桶内，过滤桶采用标准化结构尺寸，方便转运与安装；为了充分利用空间结构，每台过滤器，膜组排列方式采用蜂窝式结构，在直径1000mm的过滤桶内安装52只滤膜，每只滤膜长度为1200mm，通过这种结构设计，可以缩减三分之一的设备体积。

试验中不锈钢桶排渣阀容易发生堵塞问题的解决：因过滤中过滤出来的废渣需要定期进行排出，所以该系统进行自动设定每天需要进行一次排渣过程，前期使用气动蝶阀和球阀进行使用，过程中因为排放的废渣中含有较多固体颗粒，很容易到时气动蝶阀和球阀失效，存在无法打开而不能有效排渣，或无法有效关闭而导致漏液的现象；经过分析论证，为解决此问题，制做法兰式柔性气动阀，在密闭法兰管内附衬一层15mm橡胶，在管壁与橡胶内衬之间冲入压缩空气，利用橡胶膨胀，使管道实现打开和关闭；通过以上措施，使用过程中未再发生排渣阀失效的现象。