Ванна промывки

 

Использование: в гальваническом производстве, производстве печатных плат, травления металлов. Сущность изобретения: вводят реагент-осадитель, образованную в ванне смесь нагнетают в полость фильтрующего элемента. Осадок остается в полости, а освобожденная от металла вода проходит через стенку фильтрующего элемента, возвращаясь тем самым в ванну. Насос может быть вынесен из ванны или погружен в раствор непосредственно в ванну. Фильтрующий элемент может быть снабжен карманом для твердого осадителя. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процесса промывки изделий, подвергавшихся обработке в растворах цветных металлов, и может быть использовано в гальваническом производстве, производстве печатных плат и в производствах травления металлов.

Известно, что процесс нанесения защитно-декоративных покрытий требует больших расходов воды в основном на промывку изделий после их обработки. Поэтому гальванические производства являются крупным потребителем воды и источниками металлсодержащих сточных вод.

На действующих технологических линиях процессы промывки и обезвреживания сточных вод осуществляется отдельно: промывку проводят в ваннах, а обезвреживание на очистных установках, куда поступают смешанные, так называемые кислотно-щелочные сточные воды, содержащие смесь растворенных цветных и черных металлов (Инженерная гальванотехника в приборостроении. /Под ред. А. М. Гимберга. М. Машиностроение, 1987, с. 368-388). Принято выделять в отдельный поток только хромсодержащие сточные воды.

Существенными недостатками существующих промывных установок являются большой расход воды и значительные затраты на очистку сточных вод после промывки. Как правило, очистные установки громоздки и занимают значительные производственные площади.

Известна ванна промывки, содержащая корпус с технологическими патрубками и барометр (Гальванические покрытия в машиностроении. т.2 Справочник под ред. М.А. Шлугера. М. Машиностроение, 1985, с. 124-125).

Учитывая то, что гальванические производства являются крупными потребителями воды, ванна по прототипу не обеспечивает рациональное водоиспользование.

Конструктивные особенности ванны промывки такие, что для очистки сточных вод, образующихся при промывке, требуется дополнительное оборудование. Поскольку обезвреживание сточных вод гальванических производств проводят на очистных сооружениях, то продукт обезвреживания осадок смеси гидроксидов и карбонатов разных металлов, который не находит применения из-за неопределенности и сложности состава. Это приводит к необходимости его захоронения, т. е. исключает возможность его повторного (оборотного) использования и загрязняет окружающую среду.

В основу изобретения положена задача создания ванны промывки с расширенными функциональными возможностями, позволяющими при малом расходе воды проводить в объеме ванны одновременно эффективную промывку изделий и обезвреживание промывной воды.

Поставленная задача решается тем, что ванна промывки, содержащая корпус и технологические патрубки, снабжена установленным непосредственно в ванне полым фильтрующим элементом и насосом, соединенными между собой трубопроводом, а также узлом подачи реагента-осадителя в промывной раствор.

Фильтрующий элемент может быть выполнен из жесткого или мягкого фильтровального материала. В последнем случае он может быть помещен в жесткий каркас, имеющий отверстия для прохождения фильтрата.

Эффективно также выполнение фильтрующего элемента из мягкого материала со стянутыми между собой противоположными стенами заклепками или на болтах с гайками в шахматном порядке, или прошитыми по вертикали в несколько рядов.

В качестве узла подачи реагента-осадителя используют карман, прикрепленный снаружи фильтрующего элемента, заполненный твердым осадителем и выполненный из материала, способного пропускать раствор и удерживать твердые частицы. Узел подачи реагента-осадителя снабжен дополнительными патрубками, отводящими часть рециркулирующего раствора на донасыщение реагентом-осадителем.

Целесообразно также использовать погружной насос вибрационного типа, размещаемый непосредственного в ванне под слоем промывного раствора.

Заключение фильтрующего элемента из мягкого фильтрующего материала в жесткий корпус или выполнение его со стянутыми между собой противоположными сторонами или прошитыми по вертикали предотвращают уменьшающее полезный объем ванны раздутие фильтра от внутреннего давления воды.

Снабжение ванны промывки узлом обезвреживания расширяет ее функциональные возможности, т. е. позволяет осуществлять одновременно в одной ванне эффективное промывание изделий в непрерывно циркулирующем потоке воды, очищенной от осадка, и реагентную очистку сточной воды. Такое совмещение делает установку компактной, способствует не менее чем трехкратному снижению расхода чистой воды за счет многократной циркуляции и фильтрации промывной воды в объеме ванны (до 20 против 500 л/ч).

Узел обезвреживания компактен и может быть использован на действующих технологических линиях без радикального изменения конструкции промывных ванн. Выделение металла в виде его карбонатов, гидроксокарбонатов или гидрооксидов непосредственно в ванне позволяет после перевода его в растворенную форму использовать для приготовления свежих растворов, используемых в гальванике. Другой областью применения осадка является приготовление минеральных красителей для керамических изделий.

Возможность использования изобретения подтверждается описанием его в статическом и кинетическом состояниях.

На фиг. 1 изображена ванна однократной промывки, снабженная узлом обезвреживания с выносным насосом, общий вид; на фиг. 2 фильтрующий элемент из жесткого фильтрованного материала; на фиг. 3 ванна каскадной двукратной промывки, снабженная узлом обезвреживания с погружным насосом, общий вид; на фиг. 4 фильтрующий элемент из фильтрованного мягкого материала с вертикально прошитыми противоположными стенками; на фиг. 5 фильтрующий элемент из мягкого фильтровального материала со стянутыми в шахматном порядке с помощью заклепок или болтами с гайками, противоположными стенками; на фиг. 6 - фильтрующий элемент из мягкого материала с карманом, заполненным твердым реагентом-осадителем; на фиг. 7 фильтрующий элемент из мягкого материала, заключенный в жесткий каркас.

Ванна промывки с узлом регенерации воды (фиг. 1) состоит из корпуса 1, технологического патрубка подачи промывной воды 2, узла подачи осадителя 3, состоящего из патрубка с регулирующим с вентилем, верхнего и нижнего патрубков 4 вывода воды из ванны. У стенки ванны установлен узел обезвреживания и регенерации воды, состоящий из фильтрующего элемента 5, насоса 6, соединенного с ванной патрубком 7 и трубопроводом 8 через патрубок 9 с фильтрующим элементом 5. Как вариант в случае каскадной промывки насос 6 расположен непосредственно в ванне (фиг. 3).

Фильтрующий элемент 5 может быть выполнен из жесткого фильтровального материала, например керамического (фиг. 2). В этом случае их может быть установлено несколько.

Эффективно выполнение филирующего элемента 5 из мягкого материала, например фильтровальной ткани "бельтинг" (фиг. 4 6).

В фильтрующем элементе из мягкого материала противоположные стенки могут быть стянуты между собой в шахматном порядке заклепками или болтами с гайками 10 (фиг. 5), или прошиты швами 11, например по вертикали в несколько рядов (фиг. 4). Количество стяжек заклепками (болтами) 10 (фиг. 5) или количество швов 11 (фиг. 4) зависит от размера фильтровальной поверхности. В отсутствии стяжек фильтрующий элемент 5 помещен в жесткий каркас 12 (фиг. 7), выполненный в виде плоского короба из металлической решетки.

Фильтрующий элемент 5, выполненный из жесткого материала, укреплен на распределителе суспензии 13 с помощью фланцевого соединения 14 (фиг. 2) и снабжен в нижнем части заглушкой 15; из мягкого материала (фиг. 4 7) фильтрующий элемент в форме усеченного книзу мешка, сужение которого в нижней части заканчивается рукавом 16 (фиг. 4), на котором установлен зажим 17, а в верхней части он имеет отверстие, через которое проходит патрубок 9, переходящий внутри фильтра в распределитель суспензии 13. Соединение патрубка 9 с мешком герметизировано шайбами 18 (фиг. 4), прокладками 19 из эластичного материала между ними и гайкой 20.

Для достижения компактности установки узел обезвреживания снабжен карманом 22 (фиг. 3), прикрепленным снаружи фильтрующего элемента 5, который заполнен твердым осадителем и выполнен из материала, способного пропускать раствор и удерживать твердые частицы.

Для подачи рециркулирующего раствора карман 22 (фиг. 3) снабжен дополнительным патрубком 23, соединенным через вентиль 21 с трубопроводом 8. Ванна может иметь перегородку 24 (фиг. 3) для каскадной промывки изделий.

Ванна с узлом обезвреживания и регенерации воды работает следующим образом.

В процессе промывки изделий в ванну (фиг. 1), в зависимости от величины заданного pH или концентрации реагента-осадителя в промывном растворе, через узел 3, состоящий из патрубка и регулировочного вентиля, дозируют раствор осадителя. Образующийся при этом осадок соли металла в объеме раствора через патрубок 7 насосом 6 по трубопроводу 8 через патрубок 9 подают в полость фильтрующего элемента 5, в котором осуществляется непрерывная фильтрация суспензии; фильтрат непрерывно поступает в ванну промывки, а осадок по мере накопления сползает по стенкам фильтрующего элемента 5 вниз, откуда периодически после извлечения фильтрующего элемента из ванны его эвакуируют путем снятия зажима 17 (фиг. 4), если используют фильтрующий элемент из мягкого материала, или путем снятия заглушки 15 в нижней части фильтров, если используют фильтрующий элемент из жесткого материала (фиг. 2).

С целью упрощения системы подачи в ванну реагента-осадителя фильтрующий элемент 5 может быть снабжен карманом 22 (фиг. 3) с патрубком 23 ввода части рециркулирующего раствора на донасыщение реагентом-осадителем.

При использовании каскадной технологии ванна работает следующим образом (фиг. 3).

Погружным насосом 6 промывная вода по трубопроводу 8 подается через патрубок 9 в полость фильтра 5, часть воды через узел, состоящий из регулирующего клапана 21, патрубка 23 и кармана 22 с загруженным в него твердым реагентом-осадителем. При этом протекает растворение реагента-осадителя и подача его через стенку кармана 22 в объем ванны. В описываемом случае образование основной массы осадка происходит в объеме ванны и частично в кармане, образовавшаяся суспензия насосом 6 по трубопроводу 8 подается в полость фильтра 5, в котором осадок задерживается, а фильтрат поступает обратно в ванну промывки.

В этом случае карман должен быть выполнен из материала, сопротивление которого проходу жидкости меньше, чем сопротивление материала фильтрующего элемента.

Использование погружного вибрационного насоса (фиг. 3), например, с частотой колебаний 50 Гц, создает колебательное движение воды у поверхности промываемых изделий, что способствует интенсификации образования осадка металлов и интенсификации удаления его с поверхности изделий в объем ванны.

Формула изобретения

1. Установка для гальванического производства, состоящая из ванны с рабочим раствором, фильтрующего элемента и насоса, соединенных трубопроводом для подачи раствора к фильтрующему элементу, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности процессов промывки изделий, отработанных в растворах тяжелых металлов, обезвреживания и регенерации рабочего раствора, а также обеспечения компактности, она снабжена узлом подачи реагента-осадителя в ванну, содержащим дополнительный трубопровод и арматуру управления потоком реагента-осадителя.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что фильтрующий элемент размещен непосредственно в ванне с раствором и выполнен из фильтровального материала так, что образует замкнутую полость, сужающуюся к низу в форме рукава с возможностью его раскупоривания для выгрузки осадка.

3. Установка по пп. 1 и 2. отличающаяся тем, что узел подачи реагента-осадителя дополнительно содержит выполненный из фильтровального элемента карман для твердого осадителя, который соединен дополнительным трубопроводом с трубопроводом подачи рабочего раствора, а арматура управления размещена между карманом и трубопроводом подачи рабочего раствора к фильтрующему элементу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7