高精度铜带生产中节水装置的创新应用

2023-08-14潘成双赵轩轩

有色金属加工 2023年4期

潘成双,赵轩轩

(安徽鑫科新材料股份有限公司,安徽芜湖 241000)

现代高精密铜及铜合金带材必须具备光亮、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纯净、水量充足,以去除带材表面附着的各种污物。

1 清洗工艺中的常用过滤系统

当前高精带材生产企业的表面处理清洗机大多采用梯级用水系统,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。

生产过程中为保证刷洗区段水质,提升清洗质量,该区段使用自来水直接供水。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段喷淋使用,研磨区Ⅱ段回水经过过滤流入研磨区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。为满足高精密度铜板带材表面的高要求,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,具体流程如图1所示。

图1 带式过滤流程图Fig.1 Band-type filtering flow chart

此种运行方式,一方面造成极大的水资源浪费,另一方面也加大了工厂污水处理站的处理量,增加了废水处理费用。据统计,我厂污水处理站处理废水量高达120 m3/h。随着国内环保意识的提高,环保政策、法规日益严格,低排放将成为铜加工领域迫在眉睫需要重点突破的技术难题。

2 表面膜过滤技术的创新与探索

为解决高精密度铜带清洗水量需求大、水质要求高与节水减排的矛盾,我公司高精密度铜带厂对清洗线用水系统进行不断探索,通过多次考察、反复试验,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,在保证清洗水量与水质的同时,极大地降低了水的消耗。

2.1 工作原理

表面膜过滤技术是一种新型低压反洗液体过滤设备,过滤方式为正压,采用具有表面过滤性能的滤膜进行过滤,有效去除液体中的固体颗粒和悬浮物。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一项技术(图2)。它将表面过滤、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,实现了表面过滤技术的自动化。

图2 表面膜过滤原理Fig.2 Principle of surface membrane filtration

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。

2.2 在清洗机台的创新应用

为充分利用表面膜过滤技术,达到提升品质,节水的目的,我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,更进一步提升了带材清洗质量。

2.3 工作流程

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。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,形成了一个用水的闭循环,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损耗的水。通过过滤器过滤后水的浊度达1NTU以下,洁净度优于自来水,具体工艺流程如图3。