Вопросы экологии технологии микродугового оксидирования

ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ ТЕХНОЛОГИИ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ

НОВИКОВ А.Н., начальник Управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Орловской области, доктор техническ наук, профессор, зав. кафедрой «Сервис и ремонт машин» ОрелГТУ ЖУКОВ В.В., ассистент ОрелГТУ ПРОНИН В.В., ассистент ОрелГТУ

СЕВОСТЬЯНОВ А.Л., кандидат технических наук, ОрелГТУ

Технология оксидирования в условиях микродуговых раз­ рядов является весьма перспективной, поскольку позволяет получать на деталях из алюминиевых сплавов керамические покрытия, прочно связанные с основой и отличающиеся вы­ сокими микротвердостью, термо- и коррозионной стойкос­ тью. Благодаря этим свойствам МДО-покрытия находят все большее применение в ремонтном производстве. Во многих случаях экономически более целесообразно восстанавливать детали с упрочнением МДО, чем приобретать новые.

Однако в связи с тем, что при микродуговом оксидирова­ нии используются электролиты, содержащие специфиче­ ские загрязнения и компоненты, необходимо решать про­ блему их утилизации.

Электролиты для МДО делятся на составы трех типов:

1.Растворы кислот и щелочей, в которых упрочненный слой покрытия образуется за счет окисления металла.

2.Растворы жидкого стекла, в которых покрытие фор­ мируется за счет восстановления металла.

3.Растворы, в которых покрытие образуется за счет окис­ ления и восстановления металла одновременно.

Внастоящее время наибольшее распространение получи­ ли комбинированные электролиты на основе водного раствора гидроксида калия с добавлением жидкого стекла или бор­ ной кислоты.

ВРоссии существует запрет на сброс в городские канали-

114 Экологическая безопасность региона: опыт, проблемы, пути решени

Для очистки деталей перед нанесением покрытий приме­ няют моющие растворы, в составе которых присутствуют поверхностно-активные вещества (ПАВ) и синтетические ПАВ (СПАВ). Практика работы существующих очистных сооружений свидетельствует о неблагоприятном влиянии ПАВ И СПАВ на качество очистки сточных вод. Присут­ ствие в сточных водах ПАВ затрудняет, а в некоторых слу­ чаях делает невозможной обычную очистку сточных вод наиболее распространенными способами.

Наличие в сточных водах ПАВ обусловливает примене­ ние специальных способов очистки, обеспечивающих уда­ ление ПАВ из сточных вод. Такими методами могут быть: упаривание, мембранный процесс, озонирование, сорбция, ионный обмен, мокрое сжигание.

Как отмечалось выше, при МДО применяют щелочные электролиты с рН выше 8,5. По технологии МДО после на­ несения покрытий их необходимо подвергать нейтрализа­ ции раствором технической серной кислоты с последующей промывкой водой. После промывки стоки собирают в от­ дельные емкости для дальнейшей очистки и утилизации с окончательно отработанным электролитом.

Существенным недостатком микродугового оксидирова­ ния является снижение долговечности электролита при его эксплуатации, происходит это из-за изменения природы электролита, который со временем переходит в алюминатный. В объеме электролита накапливается алюминия гидроксид и комплексные соединения на его основе с компо­ нентами электролита в виде коллоидных частиц. Это, не­ сомненно, ведет к ухудшению качества покрытий, что недо­ пустимо. Долговечность электролита на основе КОН-Н3В03 составляет 60... 65 А-ч/л.

Для повторного использования электролита его необхо­ димо подвергать регенерации, устранив из него коллоидные частицы путем фильтрации. Коллоидные частицы могут быть задержаны в результате физического и химического взаи­ модействия с загрузкой фильтра. Рационально применять

рмешанный фильтр, содержащий три вида загрузки: квар­ цевый песок, антрацит, пористый полимерный материал.

После фильтрации восстанавливают уровень рН и элект­ ролит используют в дальнейшем.

Таким образом, необходимо систематизировать источни­ ки загрязнения от применения технологии МДО.

•При очистке объектов образуются воды, содержащие ПАВ (СПАВ).

•При нейтрализации стоки несут серную кислоту.

•Фильтрат от регенерации электролита.

•Окончательно отработанный электролит.

В технологии МДО отработанный электролит необходи­ мо подвергать обработке, так как значение рН находится в пределах 11,3... 11,7, а также потому, что он содержит ани­ оны Si02, BOj, катионы калия К+.

Мероприятия по утилизации и рекомендации по даль­ нейшему использованию отходов МДО:

1. Отработанный электролит можно использовать при ути­ лизации отходов гальванических производств, вод после нейт­ рализации, имеющих значения рН 3 и ниже, путем смешива­ ния и доводить до нормативных значений по показателю рН.

.'" 2. При сбросе в канализацию отработанного электролита Необходимо удалить анионы ВО, которые, попадая в очист­ ные сооружения, приводят нервную систему микроорганиз­ мов к параличу. Удаление анионов ВО производить путем ронного обмена или химического осаждения или мембран­ ного процесса.

''' 3. В электролите присутствуют катионы К+. При аэрации бтработанного электролита катионы калия окисляются до |С20, который является ценным удобрением, необходимым |ля роста растений, и ведет к повышению урожайности, (улучшает структуру почвы. Поэтому отработанный элект­ ролит после очистки можно использовать в сельскохозяй­ ственном производстве в качестве калийного удобрения.

t 4 . В сельском хозяйстве отработанный щелочной электгат можно использовать в качестве альтернативы извеспри известковании кислых почв.

116 Экологическая безопасность региона: опыт, проблемы, пути решения

5. В силикатно-щелочном электролите в процессе МДО существуют анионы кремнезема, которые необходимо уда­ лять. Удаление производить путем химического осаждения и ионного обмена.

Химизм процесса описывается следующими реакциями: Si02(p) + 2Н20 <-* H4Si04 <-> HgSiQ- + H+ <-> Н28ЮГ +

2Н+ «о— HSiCT + ЗН+ о SiCT + 4Н+

Осаждение кремнезема происходит через адсорбцию на хлопьях гидроксида железа, магния или алюминия.

Ионообменный материал, естественный или искусствен­ ный материал, содержит ионные группы, которые сбалан­ сированы противоионами таким образом, чтобы в целом среда была электронейтральной.

Ионный обмен проходит по уравнению В+ + (R) А4 — » А+ + (R~)B+ ,

где R — функциональная химически активная отрица­ тельно заряженная группа матрицы обменного материала.

Полученные осадки после фильтрации прессуют и исполь­ зуют в качестве сырья для производства строительных ма­ териалов.

На кафедре «Сервис и ремонт машин» ОрелГТУ прово­ дятся дальнейшие исследования в области экологичности технологических процессов при изготовлении и ремонте машин, а также разработка мероприятий по утилизации отходов названных производств.