Общая информация

(495) 234-84-22 (495) 768-06-46 (495) 582-39-60

О компании

Технологии

Оборудование

Услуги

Прайс-лист

Контакты

Сегодня: 21.03.2011, Понедельник

online консультация: 423320652

Начало формы

Конец формы

полезные ссылки:

Дома из бруса

Технологии -> Обработка поверхностей

Обработка поверхностей

Обработка поверхностей металлов и нанесение покрытий

       Наилучшие доступные технологии (BAT) - эталонный документ (BREF) получивший название «Обработка Поверхности Металлов и Пластиков (STM)» является информационным обменом, выработанным в соответствие со Статьей 16(2) Директивы Совета ЕС 96/6 I/EC (Директива IPPC - Комплексный Контроль и Предотвращение Загрязнения). В основных положениях описываются полученные данные, основные заключения BAT и связанные с ними текущие уровни выбросов и потребления. Во вступлении к документу, приводятся основные объекты работы, порядок их использования и юридические условия. BREF может быть использован как самостоятельный документ но, в целом, он не включает все сложности и проблемы, связанные с представленной тематикой. И, следовательно, не является заменителем для полного документа как инструмента для принятия решения.

Содержание документа

       Содержание документа основано на Разделе 2.6 Приложения 1 Директивы ЕС IPPC 96/61/EC: «Оборудование для обработки поверхностей металлов и пластиков с использованием электрохимических и химических процессов, в которых объем обработки превышает 30 м³». Интерпретация «в которых объем обработки превышает 30 м3» важна для конкретных систем, требующих разрешения Директивы IPPC. Во вступление Приложения I Директивы ключевой момент: «Где один оператор осуществляет несколько операций, входящих в одинаковую группу, на одном предприятии или в одном отделении, производительность данной активности суммируется». Большинство предприятий имеют как малые, так и большие производственные линии, а также комбинацию электрохимических и химических процессов, также как и сопутствующие процессы. Это значит материал всех процессов в Содержание, независимо от области, в которой они выработаны, был включен в программу информационного обмена.

       На практике, в электрохимических и химических процессах используется вода, что также описано в данном документе. Документ не включает в себя:

• Процессы закалки (с удалением водорода для устранения хрупкости), • Физические методы обработки, такие как парофазное осаждение металлов, • Горячее цинкование, протравливание железа и сталей: данная тематика обсуждается в BREF «Ferrous metals processing industry», • Процессы обработки покрытий рассматриваются в BREF «Surface treatment using solvents», несмотря на то, что обезжиривание растворителями рассматривается в данном документе, • Электролитическое окрашивание.

       Металлы и пластики обрабатывают для изменения свойств их поверхностей: придания блеска и декоративных свойств, повышения прочности и износостойкости, коррозионной стойкости, улучшения адгезионных свойств перед окрашиванием или нанесением фоточувствительных покрытий в производстве печатных плат. Пластики доступны по более низким ценам и легче поддаются формовке, сохраняют свои собственные свойства, диэлектрические и гибкость, в то время как их поверхности можно предать свойства металла. Печатные платы (PCBs) особый случай, когда сложные электронные схемы изготавливают нанесение металла на поверхность пластиков

       Обработка металлов и пластиков не является отдельным сектором производства, но входит во многие отрасли производства. Печатные платы широко используются в производстве, например, компьютеров, мобильных телефонов, бытовой техники, автомобилей и т.д.

       Приблизительная структура рынка: автомобилестроение 22 %, строительство 9 %, упаковка для пищевых продуктов 8 %, электротехническая промышленность 7 %, электроника 7 %, полуобработанные стали (компоненты для сборки) 7 %, промышленное производство 5 %, авиакосмическая промышленность 5 %, прочие производства 30 %. Перечень обрабатываемых деталей варьируется от винтов, гаек и болтов, ювелирных изделий, деталей для автомобилестроения и других производств до проката стали вплоть до 32 тонн и свыше 2 метров шириной при производстве кузовов автомобилей, упаковки для пищевых продуктов, и тд. Транспорт обрабатываемых деталей или подложек варьируется в соответствии с их размером, формой и требованиям к готовым изделием: гальванические ванны (с подвесками) для единичных или мелкосерийно обрабатываемых деталей высокого качества, гальванические барабаны для крупносерийно обрабатываемых деталей низкого качества и непрерывная обработка (от проволоки до рулонной стали) на поточном производстве. Печатные платы имеют, в частности, комплексный производственный цикл. Все производство осуществляется с использованием гальванического оборудования, поэтому деятельность, представленная в данном документе - для гальванических предприятий, с дополнительными разделами, описывающими отдельные проблемы применения гальванических ванн, производства рулонных изделий и печатных плат.

       Пока не все изделия доступны для производства, в 2000 г. крупномасштабное производство рулонной стали составляло около 10.5 млн. т. и около 640000 т. деталей подвергалось анодированию. Другой показатель масштаба и важности производства это то, что каждая машина содержит более 4000 обработанных деталей, включая панели кузовов, в то время как самолёт Airbus содержит более двух миллионов деталей.

       Около 18000 предприятий (работающих в соответствии с Директивой IPPC и без нее) существует в ЕС-15. Несмотря на отсутствие высокого технического уровня, в Азии, производство выросло более чем на 30 % в последние годы. Более 55 % специалистов - субподрядчики (цеха единичного производства), в то время как оставшаяся часть осуществляют обработку поверхности на других предприятиях, обычно малый и средний бизнес (SMB). Несколько крупных предприятий принадлежат крупным компаниям, хотя подавляющее большинство это малые и средние предприятия (SME), которые обычно нанимают от 10 до 80 сотрудников. Линии обработки поверхности как правило модульные и составные из нескольких ванн. Однако, крупных предприятий обычно являются специализированными и капиталоёмкими.

Основные экологические проблемы

       Гальваническое производство играет важную роль в увеличении срока службы металла, например кузовов автомобилей и конструкционных материалов. Оно также используется при производстве оборудования для повышения надежности и снижения затрат другого сырья (например покрытия в аэрокосмических и автомобильных тормозных систем и подвесок, покрытия топливных эжекторов двигателей для снижения расхода топлива, покрытия материалов для пищевой промышленности, и тд.). Основное воздействие на окружающую среду связано с потреблением энергии и воды, потреблением сырья, загрязнением почвы и водных ресурсов, твердыми и жидкими отходами и последствиями от закрывшихся производств.

       Процессы представленные в данном документе - преимущественно на водной основе, потребление воды и управление водными ресурсами – основные темы, также как и использование сырья и загрязнения окружающей среды. Список производственных материалов и природоохранных технологий оказывает влияние на количество и состав сточных вод, также как и тип, и количество твердых отходов производства. Хотя технологии и инфраструктура промышленности улучшились, она по прежнему является причиной экологических катастроф рисков незапланированных ситуаций.

       Электричество расходуется в электрохимических реакциях, при работе производственного оборудования, для процессов нагрева ванн и рабочих зон, и для очистки.

       Основным источников загрязнения воды являются металлы, которые используются в гальваническом производстве в виде растворимых солей. В зависимости от процесса, сточные воды могут содержать цианид-ионы, а также ПАВ, которые плохо подвергаются микробиологическому разрушению и обладают кумулятивным эффектом, например, перфтороктансульфонат. Очистка стоков от цианидов с использованием гипохлорит может привести к образованию абсорбируемых органических галогенов AOX. Комплексообразователи (включая цианиды и ЭДТА) могут препятствовать извлечению металлов из сточных вод или вновь выделять металлы в водной среде. Другие ионы, т.к. хлориды, сульфаты, фосфаты, нитраты и анионы, содержащие бор могут оказывать воздействие на локальном уровне.

       Гальваническое производство не является главным источником выбросов в атмосферу, но могут быть вредные выбросы локального значения: NO_X, HC1, HF и пары кислот на операциях травления, пары шестивалентного хром от ванн хромирования, и аммиака при травлении меди на производстве печатных плат и химического меднения. Пыль из абразивных материалов и обрабатываемых деталей, образующаяся при шлифовании. Пары растворителей, которые используются в некоторых операциях обезжиривания.

Используемые процессы и технологии

       Все процессы кроме нескольких простых операций требуют предварительной обработки (например, обезжиривания), следующей перед, как минимум, одним процессом (например, нанесением гальванического покрытия, анодирования или химической обработки поверхностей) и, наконец, сушки. Во всех процессах предусмотрено подвешивание деталей на подвесках; в некоторых процессах детали обрабатываются в гальванических барабанах, а в некоторых производится обработка ленты или проволоки. Производство печатных плат - комплексный производственный цикл, который может включать свыше 60 операций. Дополнительная информация посвящена гальваническим ваннам, производству рулонных изделий и печатных плат.

Потребление и выбросы

       Наилучшая имеющаяся информация связана с производственной выработкой основанной на площади обрабатываемой поверхности (м²). Большинство информации о концентрации выбросов представлено для предприятий различных отраслей промышленности в различных регионах/странах. Кроме систем охлаждения, основное количество воды расходуется на операциях промывки. Энергия (ископаемое топливо и электричество) используется в процессах нагревания и сушки. Электричество используется для проведения электрохимических процессов, работы насосов и производственного оборудования, обогрева и освещения рабочей зоны, а также в некоторых случаях для охлаждения. Что касается сырья, использование металлов значительно, хотя не глобально (например, только 4 % никеля проданного в Европе используется в гальваническом производстве). Кислоты и щелочи также используются в больших количествах, в то время как другие материалы, такие как ПАВ часто используются собственного производства.

       Выбросы производятся главным образом в водные ресурсы, и около 300000 т. опасных отходов в год (в среднем 16 т. на предприятие), в основном это шлам, образующийся при очистке сточных вод и отработанных растворов. Существуют также выбросы в воздух местного значения, включая шум.

Технологии включенные в BAT

       Важные результаты реализации IPPC в данной отрасли: эффективная система управления производством (включая предотвращение экологических катастрофы и минимизацию их последствий, особенно для почв, грунтовых вод и вывод предприятия из эксплуатации), эффективное использование сырья, энергии и воды, замена вредных веществ на менее вредные, сокращение водопотребления, очистка сточных вод внедрение оборотного водоснабжения.

       Результаты представленные выше адресованы различным процессам и технология. Более 200 методов предотвращения загрязнений и контроля представлены в данном документе, в следующих 18 тематических разделах:

1. Меры по охране окружающей среды: Системы контроля состояния окружающей среды основное назначение которых в минимизации воздействия на окружающую среду промышленных производств в общем, и гальванических производств в частности, включая вывод предприятий из эксплуатации. Другие технологии включают минимизацию дополнительной обработки для снижения воздействия на окружающую среду, сравнение эффективности потребления, оптимизация технологических линий (с использованием компьютеров) и управление технологическими процессами. 2. Проектирование предприятий, конструкций и процессов: Ряд основных мер который может быть использован для предотвращения и контроля аварийных выбросов, и таким образом предотвращения загрязнения почвы и поверхностных вод. 3. Основные критерии эксплуатационной эффективности: Методы защиты материалов перед обработкой поверхностей, снижающие количество операций обработки, влияющих на потребление и выбросы. Корректная обработка поверхностей деталей в технологических жидкостях, снижающая унос химикатов из растворов, и перемешивание растворов, обеспечивающее необходимую концентрацию раствора у поверхности, также как и отвод тепла от поверхности алюминия при анодировании. 4. Затраты на производство и управление затратами: Существуют методы оптимизирующие потребление электричества и оптимизирующие количество энергии и/или воды, используемой для охлаждения. Другие виды топлива используемые, в основном, для нагревания растворов, использование система отопления с открытым и замкнутым контуром, и контролем потерь тепла. 5. и 6. Снижение и контроль уноса: Технологии промывки и ванны улавливания: Основной источник загрязнений это унос растворов электролитов при перемещении обрабатываемых деталей. Сохранение материалов в процессах, использование технологий каскадной промывки и ванн улавливания, является решающим для снижения потребления сырья и воды, а также снижения количества сточных вод и твердых отходов. 7. Другие методы оптимизации использования сырья: Неудовлетворительное управление технологическим процессом может привести к перерасходу материалов и излишнему загрязнению сточных вод. 8. Электроды: В некоторых гальванических процессах, используются растворимые аноды, что приводит к накоплению металла и увеличению потерь, что в свою очередь повышает содержание загрязнений в сточных водах. 9. Замена: Требования Директивы IPPC предусматривают использование менее опасных веществ. Рассматривается замена различных процессов и реагентов. 10. Рабочие растворы: Загрязнения накапливаются в растворах за счет вноса примесей или растворения материалов, и т.д. Рассматриваются методы извлечения данных загрязнений, что улучшит качество получаемого продукта и избавит от дополнительной обработки при браке, а также сэкономит сырье. 11. Процесс извлечения металлов: Данные методы часто используются в совокупности с ваннами улавливания и контролем возврата металла. 12. Дополнительная обработка: Включает сушку и устранение хрупкости. 13. Стальная проволока и лента: Существуют специальные методы, которые широко используются при обработке рулонной стали и дополнительные методы. Они также могут быть использованы при обработке лент и рулонов. 14. Печатные платы: Специальные методы, используемые при производстве печатных плат. 15. Снижение выбросов в атмосферу: В некоторых процессах происходят выбросы в атмосферу, что требует локального контроля содержания в воздухе вредных веществ. Рассматриваются технологии очистки воздуха. 16. Снижения загрязнения сточных вод: Количество сточных вод и потерь сырья может быть снижено, но очень редко до отсутствия сброса. Технологии дополнительной очистки сточных вод будут зависеть от присутствующих химических веществ, включая катионы металлов, анионы, жиры и нефтепродукты, и комплексообразователи. 17. Управление отходами: Минимизация количества твердых отходов связано с контролем уноса растворов электролитов. Твердые отходы в основном состоят из шламов, образующих при очистке сточных вод и отработанных растворов и отходы производственной деятельности. Методы рециклинга могут помочь использовать треть твердых отходов в производстве. (хотя это не входит в состав данного документа). 18. Управление шумом: Существуют методы позволяющие снизить воздействие шума.

       В Главе 5 представлены данные технологии в общем, основанные в основном на информации Главы 4, с учетом Статьи 2(11) определение наилучших доступных технологий и ряд выводов в Приложении IV к Директиве. BAT не устанавливает или предлагает значения ПДК но предлагает значения потребления и выбросов, связанных с использованием технологий BAT.

       В следующих параграфах подводится итог ключевым заключениям BAT относительно наиболее значимых экологическая проблемах. Хотя промышленность это комплекс различных по масштабу и профилю производств, документ BAT возможно использовать для любого производства, и другие документы BAT дают описания специализированных процессов. Элементы документа BAT необходимо обновлять по мере появления инновационных технологий.

Типовой документ BAT

       В Документах BAT представлены системы управления состоянием окружающей среды и другие системы менеджмента. Они включают эталонный анализ потребления и выбросов (основанный на внешней и внутренней информации), оптимизацию технологических процессов и минимизацию дополнительной обработки. Цель документов BAT защита окружающей среды, в особенности почвы и грунтовых вод, посредствам использования системы управления рисками при проектировании, конструировании и запуске предприятий, в комбинации с методами, описанными в данном документе и ссылка на документы, касающиеся выбросов из хранилищ реагентов и сырья. Цель документов BAT снижение незапланированных выбросов в окружающую среду при снятии предприятий с эксплуатации, запись истории использования преимуществ и опасных химических соединений и потенциальных загрязнений.

       В Документах BAT представлены методы снижения потерь электричества в системах энергоснабжения, а также методы снижения потерь тепла в процессах нагревания. Для охлаждения, снижение расхода воды за счет выпаривания и/или систем с замкнутым контуром, и проектирование и эксплуатация систем с предотвращением образования и распространения легионеллы.

       В Документах BAT представлены методы снижения потерь сырья в процесс гальванической обработки и в тоже время снижение расхода воды за счет контроля вноса и уноса рабочих растворов, а также на операциях промывки. Это может быть достигнуто при обработке в ваннах и барабанах с использованием быстрого слива, предотвращающего избыточной дозировки рабочих растворов и использования эко промывки емкостей и каскадной противоточной промывки, особенно с возвратом промывных вод в технологические ванны. Данные методы могут быть усовершенствованы при использовании технологий утилизации ценных компонентов из ванн улавливания. Эталонная величина водопотребления при использовании комбинации данных методов составляет 3-20 л/м² обрабатываемой поверхности на стадии промывки и лимитирующие факторы для данных методов описаны в документе BAT. Также представлены количественные значения, связанные с методами удержания и утилизации ценных компонентов, используемых на образцовых предприятиях.

       В некоторых случаях, количество промывных вод в специфических процессах пожжет быть снижено при организации замкнутого цикла водопотребления: это представлено в документе BAT для драгоценных металлов, шестивалентного хрома и кадмия. Это не бессточная технология, которая используется для целых технологических линий или предприятий: это может быть достигнуто в особых случаях, но не в общем случае.

       Другие наилучшие технологии направлены на рециклинг и утилизацию совокупности отходов при сегрегации и очистке, повторного использования материалов таких как суспензия гидроксида алюминия, утилизация определенных кислот и металлов.

       Документы BAT включают предотвращение, разделение различных типов сточных вод, максимизирующее рециклинг и использование надлежащей очистки для каждого потока. Представлены такие технологии как химическая очистка, извлечение нефтепродуктов, отстаивание и/или фильтрацию. Перед использованием новых типов или новых источников рабочих растворов реагентов, в документе BAT представлено тестирование для каждого возможного вредного воздействия на очистных сооружениях и решение потенциальных проблем.

       Следующие значения достигнуты для образцовых гальванических производств (STM installations), на которых применяются НДТ (BAT). Они должны быть интерпретированы с помощью комментариев в Главах 3 и 4, и руководства, представленного в справочной информации документа по основным принципам мониторинга:

       Выбросы в атмосферу могут быть локального масштаба, при этом технологии BAT предотвращают поступление загрязняющих веществ в атмосферу от ряда процессов за счет экстракции и очистки. Данные по этим технологиям представлены для ряда образцовых предприятий.

       В Документах BAT представлены методы контроля шума, например, закрытие дверей в рабочих помещениях, минимизация поставок и регулировка времени поставок, или при необходимости, специальные инженерные решения.

Специальные НДТ (BAT)

       Общие НДТ посвящены использованию менее опасных веществ. Это НДТ касающиеся замены ЭДТА на альтернативные биоразлагаемые вещества или использование альтернативных технологий. В процессах, в которых используется ЭДТА это НДТ минимизации его потерь и очистки содержащих ЭДТА сточных вод. Для перфтороктансульфонатов, это НДТ минимизации их использования за счет контроля добавок, минимизации испарений контролируемых методами, включая защитную изоляцию поверхности: однако, профессиональная гигиена труда может быть решающим фактором. Использование данных веществ может быть прекращено в процессах анодирования и существуют альтернативные технологии для шестивалентного хрома и щелочного бесцианидного цинкования.

       Невозможно прекратить использование цианистых электролитов во всех гальванических процесса, но цианистое обезжиривание это не НДТ. НДТ замены цианистого цинкования на кислое или щелочное цинкование, и цианистого меднения на кислое или пирофосфатное.

       Шестивалентный хром не может быть заменен в процессе твердого хромирования. НДТ для нанесения декоративных покрытий включают использование трехвалентного хрома или альтернативные процессы, такие как нанесение сплава олово-кобальт, однако, существуют типы изделий для которых в силу определенных причин, таких как требования к износостойкости или цвету требуется использование шестивалентный хром. Для процессов, в которых используется шестивалентный хром, существуют НДТ снижения выбросов в воздух за счет укрытия зеркала раствора или достижения замкнутого цикла для процесса хромирования, и для новых или реконструируемых гальванических линий, за счет заключения линии в кожух. В настоящее время невозможно разработать НДТ для процесса хроматной пассивации, хотя существуют НДТ замены растворов на основе шестивалентного хрома для процессов фосфохромирования растворами, не содержащими шестивалентного хрома.

       Для обезжиривания, это НДТ поддержания обратной связи с поставщиками с целью минимизировать применение смазок и масел, и/или удаления загрязнений физическими методами. Это НДТ замены обезжиривающих растворителей другими технологиями, обычно водно-основными, за исключением случаев, где данные технологии могут повредить обрабатываемую поверхность. Для водных растворов обезжиривания, это НДТ снижения количества используемых химикатов и затрат энергии за счет использования систем с большим ресурсом и регенерации рабочих растворов.

       Это НДТ продления срока службы растворов, с сохранением надлежащего качества, за счет контроля и поддержания состава растворов с использованием технологий, представленных в Главе 4.

       Для процессов травления, это НДТ повышения срока службы растворов кислот за счет использования различных методов, включая электролиз. Кислоты могут быть рекуперированы.

       Существуют специальные НДТ для процесса анодирования, включающие рекуперацию тепла в закрытых гальванических ваннах. Это также НДТ рекуперации щелочи процессах щелочного травления. Создание замкнутого цикла использования промывных вод, с использованием деионизированной воды, не является НДТ вследствие влияния загрязнения одной среды на другую среду в процессе регенерации.

       Для крупномасштабных производств по обработке рулонной стали это НДТ:

• Контроль и оптимизация процессов в реальном времени • Замена изношенных двигателей на новые энергосберегающие двигатели • Использование отжимных роликов для предотвращения процессов вноса и уноса растворов • Переключение полярности электродов с регулярным интервалом времени при электрохимическом обезжиривании и травлении • Снижение использования масел с применением закрытых электростатических лубрикаторов • Оптимизация расстояний между анодами и катодами в процессах электролиза • Оптимизация характеристик токоподводящих роликов за счет полирования • Использование полировки краев для снижения накопления металла • Использование маскирующего слоя по краям для предотвращения избыточного накопления металла, и для предотвращения переброса, когда покрывается только одна сторона ленты.

       Для производства печатных плат это НДТ:

• Использование отжимных роликов для предотвращения процессов вноса и уноса растворов • Использование технологий с пониженным воздействием на окружающую среду для покрытия внутренних связующих слоев • Для сухого резиста: снижение уноса, оптимизация концентрации и распыления и выделение отработанного резиста из сточных вод • Для травления: оптимизация концентрации травильных растворов, и для аммиачного травления, регенерация раствора травления и извлечение меди.

Развивающиеся технологии

       Существуют и внедряются новые технологии минимизации воздействия на окружающую среду. Пять из них представлены в Главе 6: интегрирование обработки поверхностей в промышленном производстве успешно продемонстрировано в трех случаях но не получило широкого распространения по различным причинам. Развивается и проходит промышленные испытания использования электролитов на основе трехвалентного хрома для твердого хромирования при использовании модифицированного импульсного тока. Стоимость оборудования возрастает, но оно окупается за счет снижения мощности, снижения расхода реагентов и других параметров. Развивается замена шестивалентного хрома в процессах пассивации. Успешно продемонстрировано применение электролитов на органической основе для нанесения покрытий алюминия и алюминиевых сплавов, но данная технология требует использования взрывчатых и легко воспламеняющихся растворителей. Для производства печатных плат с высокой плотностью слоев можно использовать меньше материала и улучшить свойства, при снижении расхода реагентов за счет использования лазеров.

Заключение

       Документ основан на более 160 источниках информации, где ключевой является информация с промышленных производств государств-членов ЕС. Основные проблемы, возникающие при написании документа НДТ это: главным образом недостаток согласующейся количественной информации. Информация о выбросах и потреблении представлена преимущественно для групп технологий, чем для индивидуальных технологий. Это отражается в некоторых НДТ являющихся главными, но не везде были найдены решения и специальные заключения, которые могли бы быть полезными для промышленности и контролирующих органов.

       Обмен информацией и его результаты, например этот документ, является важным шагом к достижению интегрированного предотвращения и контроля загрязнения в процессах обработки поверхности металлов и пластиков. Дальнейшая работа может быть продолжена в следующих направлениях:

• Современная информация по использованию перфтороктансульфонатов и их заменителей, а также технологии замены пассивации на основе шестивалентного хрома • Большее количество информации о достигнутых преимуществах использования комплексного подхода к решению экологических и экономических проблем, особенно для процессов нагревания, охлаждения, сушки и оборотного водоснабжения • Дополнительная информация о развивающихся технологиях представлена в Главе 6 • Использование многоязыкового программного обеспечения для оптимизации производственных процессов.

Информация предоставлена Проектом «Гармонизация экологических стандартов II» http://ippc-russia.org

© 2003-2011 Компания «ЛВ-Инжиниринг». Оборотное водоснабжение. Очистка сточных вод. Гальваническое производство. Гальваническое оборудование. Сайт работает на системе управления «СКИФ». Вебск.