Очистка сточных вод

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 Гальванический цех приборостроительного завода. Разработка технологического процесса нанесения  никелевого покрытия на медные детали в автоматической линии.

 

 

Кострецова Татьяна  Николаевна,    Киев: НТУУ «КПИ», ХТФ 

Дипломный проект, 2007 год,    количество страниц - 121,  таблиц - 35 , рисунков - 3 , схем – 3.

 

 

В дипломном проекте  предложена технология и проведены  расчеты технологических параметров и оборудования для нанесения никелевого покрытия на медные детали в автоматической линии производительностью 15000м² в год. Подобраны оптимальные параметры процесса, которые обеспечивают качественное покрытие, надежно защищающее детали от коррозии. Рассчитаны технико-экономические показатели процесса никелирования, а также разработаны соответствующие мероприятия по охране труда.

Осаждение никеля проводится в кислом электролите  при катодной плотности тока 3 А/дм².

 

         Ключевые слова: никелирование, деталь, автоматическая линия, гальваническая ванна, электролит никелирования, электроды, цех, охрана труда, очистка сточных  вод, экономика.

 

 

 

 

ABSTRACT

           

   Galvanic workshop of instrument building factory. Technological process development  of  copper details nickel-plating in an automatic transfer line.

 

 

 

     Kostretsova Tetyana Mykolaivna, Kyiv; NTUU “KPI”, ChTF.

Diploma project, 2007,  121 pages, 35  tables, 3  pictures, 3 schemes.

 

 

     In the diploma project a technology is offered and calculations of technological parameters and equipment are performed for putting nickel coverage on copper details in an automatic transfer line by the productivity of 15 000m²  per year. The process optimum parameters, which provide high-quality coverage that reliably protects details from corrosion, are chosen. The nickel-plating process technical and economic showing is calculated and the proper labor protection measures are developed.

      Depositing of the protective nickel coverage is made of a nickelite electrolyte under the influence of current cathode density 3 A/dm² .

       

 

      Keywords: nickel-plating, detail, automatic transfer line, galvanic bath, nickelite electrolyte, electrodes, workshop, labor protection, plating wastes purification, economy.

 

 

 

 

сОДЕРЖАНИЕ

	СТР.
ВВЕДЕНИЕ	9
1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА	10
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ	12
2.1. НАЗНАЧЕНИЕ ЦЕХА МЕТАЛЛОПОКРЫТИЙ	12
2.2. ОПИСАНИЕ ТИПА И КОНСТРУКЦИИ  АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ.  АВТООПЕРАТОРЫ:  НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ	13
2.3. ОПИСАНИЕ АВТООПЕРАТОРНОЙ ЛИНИИ	19
2.4. ХАРАКТЕРИСТИКА НИКЕЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ	20
2.5.ТРЕБОВАНИЯ К ПОКРЫТИЮ	23
2.6. ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ НИКЕЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ	24
2.6.1.ОБЗОР ЭЛЕКТРОЛИТОВ НИКЕЛИРОВАНИЯ	24
2.6.2.ВЫБОР ЭЛЕКТРОЛИТА НИКЕЛИРОВАНИЯ	26
2.6.3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТА НИКЕЛИРОВАНИЯ	29
2.6.4.АНОДЫ	30
2.6.5.ВРЕДНЫЕ ПРИМЕСИ	31
2.6.6.КОРРЕКТИРОВКА ЭЛЕКТРОЛИТА	34
2.7.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС НАНЕСЕНИЯ НИКЕЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ	36
2.7.1. МЕХАНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА	36
2.7.2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС	38
2.7.2.1. СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА	38
2.7.2.2. КАРТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА	39
2.7.2.3.ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА	40
2.7.3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПОКРЫТИЙ	45
2.7.3.1. КОНТРОЛЬ ВНЕШНЕГО ВИДА ПОКРЫТИЯ	45
2.7.3.2. КОНТРОЛЬ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ	46
2.7.3.3. КОНТРОЛЬ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ	47
2.7.3.4. КОНТРОЛЬ ПОРИСТОСТИ ПОКРЫТИЯ	48
2.7.3.5. УДАЛЕНИЕ НЕДОБРОКАЧЕСТВЕННОГО ПОКРЫТИЯ	48
2.7.4. НЕПОЛАДКИ ПРИ РАБОТЕ НИКЕЛЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, ПРИЧИНЫ ИХ ПОЯВЛЕНИЯ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ	49
2.8. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД	51
2.9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ	56
2.9.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОНДОВ РАБОЧЕГО  ВРЕМЕНИ ОБОРУДОВАНИЯ	57
2.9.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ  ПРОГРАММЫ	58
2.9.3. ВЫБОР И РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА  ОБОРУДОВАНИЯ И ЕГО    ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ	59
2.9.4. БАЛАНС ТОКА	64
2.9.5. БАЛАНС НАПРЯЖЕНИЯ НА ВАННЕ	65
2.9.6.ВЫБОР ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ	68
2.9.7. БАЛАНС ЭНЕРГИИ	69
2.9.8.ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС	70
2.9.8.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТЕПЛОТЫ  НА РАЗОГРЕВ ВАННЫ	70
2.9.8.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТЕПЛОТЫ  НА ПОДДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ                                          ТЕМПЕРАТУРЫ	72
2.9.8.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ЭНЕРГИИ НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ РАБОЧЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ В ВАННЕ	73
2.9.9. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС	74
2.9.9.1. РАСЧЕТ РАСХОДА АНОДОВ	74
2.9.9.2. РАСЧЕТ РАСХОДА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ	75
2.9.9.3. РАСЧЕТ РАСХОДА ВОДЫ	77
3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА НИКЕЛИРОВАНИЯ	80
4. ОХРАНА ТРУДА	84
4.1.  ВЫЯВЛЕНИЕ И АНАЛИЗ ВРЕДНЫХ И ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЕКТИРУЕМОМ  ОБЪЕКТЕ. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА.	85
4.1.1. ВОЗДУХ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ	85
4.1.2. ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ	88
4.1.3. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ШУМ	90
4.1.4. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ	91
4.1.5. БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА И ОБСЛУЖИВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ	93
4.1.6. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ	94
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ	97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	119
СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ	120

 

ВВЕДЕНИЕ

Металлические конструкции, оборудование заводов и фабрик, детали заводов и машин и другие металлические изделия должны быть долговечны. Для этого, помимо механической прочности, все изделия должны обладать химической стойкостью и в первую очередь должны быть защищены от атмосферной коррозии. Коррозия металлов причиняет огромный вред народному хозяйству. Ежегодно вследствие коррозии разрушается много тысяч готовых изделий. Особенно подвержены коррозии черные металлы, являющиеся основным материалом для изготовления различных конструкций, машин и многих предметов народного потребления.

Борьба с коррозией  начинается с подбора материала  для создаваемого изделия, а также  выбора защитного покрытия. Нанесение  гальванических покрытий является одним  из эффективных методов защиты металлов от коррозии, повышение износостойкости, и соответственно срока службы, надежности деталей машин и механизмов, приборов и радиоэлектронной аппаратуры, улучшение электрохимических характеристик многочисленных токопроводящих деталей. Гальванические покрытия значительно улучшают отделку различных металлических конструкций и изделий, придают им красивый вид. Требования к коррозионной стойкости материала могут меняться в широких пределах в зависимости от назначения изделия, условий эксплуатации и планируемого срока службы. Однако, наличие у материала высокой коррозионной стойкости при нужной комбинации других свойств является необходимым, но не достаточным критерием, которым должен руководствоваться инженер-конструктор. Его цель должна заключаться в выборе наиболее экономичной комбинации свойств.В данном проекте разработана технология и расчет оборудования для нанесения блестящего цинкового покрытия на стальные детали. Подобраны оптимальные параметры процесса, при которых получается качественное покрытие, надежно защищающее детали от коррозии. Проведена оптимизация размещения электродов в ванне с целью уменьшения затрат энергии на единицу продукции. Рассчитаны экономические показатели процесса, а также разработаны соответствующие мероприятия по охране труда 

         1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ  ПРОЕКТА

 

Проектируемый цех по нанесению никелевых покрытий на медные изделия предполагается расположить  на промышленной площадке ВАТ «Меридиан».

Предприятие имеет возможность  использовать районную подстанцию для снабжения производства электричеством. Имеется достаточное количество артезианской воды, удовлетворяющей техническим требованиям, предъявленным к данному производству. Предприятие находится в непосредственной близости к сети автомобильных дорог и железнодорожных путей, поэтому не требуется значительных затрат на создание подъездных путей и коммуникаций.

Предусмотрена организация  очистки и возврата в производство, а также удаления условно чистых сточных вод при сохранении чистоты  окружающей среды. Имеются свободные трудовые ресурсы.

Рассматриваемая территория, согласно СНиП II – а 6 – 72 относится  ко II-ому климатическому району. Среднемесячная температура воздуха от –6ºС в  январе до +21ºС в июле. Относительная среднемесячная влажность воздуха довольно стабильна. Ее максимум в зимний период составляет – 88%, а в летний минимум 64%.

Преобладающими ветрами  в январе являются ветры западного  и северо-западного направления. Средняя скорость ветра по этим направлениям не превышает 4,3 м/сек.

Проектом предусматриваются эффективные мероприятия по снижению производственных шумов до нормативно-допустимых, установка фильтров очистки на вытяжных вентиляционных системах, не позволяющих выбрасывать в атмосферу производственные вредные вещества, превышающие предельно допустимые концентрации в приземном слое, строительство станции доочистки промышленных стоков, уменьшающей сброс загрязненных стоков в городскую канализационную сеть. Предусмотрено устройство санитарно–защитной зоны вокруг корпуса – мероприятия по озеленению, что улучшит санитарно-гигиенические условия на промышленной площадке и примыкающей к ней территории.

В процессе нанесения  никелевых покрытий предполагается применение современного зарубежного и отечественного оборудования, с внедрением механизации и автоматизации производства, что повышает такие технико–экономические показатели как годовой выпуск продукции, производительность труда и уменьшит себестоимость продукции, что сделает ее конкурентно способной.

     Дипломным  проектом обосновывается экономическая целесообразность данных мероприятий. Автоматическая линия АГ-42, предложенная для нанесения цинкового покрытия, обеспечивает максимальную экономическую эффективность процесса.

     Внедрение  автоматической линии позволяет  обеспечить высокий уровень гальванического производства, сократить удельный вес ручного труда, повысить прочность и коррозионную стойкость деталей. 

 

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

2.1. НАЗНАЧЕНИЕ  ЦЕХА МЕТАЛЛОПОКРЫТИЙ

 

 На каждом предприятия машиностроения, авиастроения, на предприятиях выпускающих радиоаппаратуру, есть гальванические цеха, так как многие из выпускаемых этими предприятиями изделий нуждаются в гальванической обработке.

Гальванопокрытиям подлежат стальные детали, детали из алюминиевых  и медных сплавов, а также из нержавеющей стали.

Все детали, в зависимости  от состояния поверхности, проходят специальную обработку.

Очистка деталей, содержащих на поверхности ржавчину или окалину,

осуществляется в кислотах (сталь, цветные металлы), либо в щелочи (алюминий или его сплавы) на участке травления. Очистка поверхности деталей от жировых пятен, загрязнения, масел происходит в щелочах; активация поверхности происходит непосредственно перед нанесением покрытий в пределах линии.

Детали, подлежащие покрытию, монтируются на подвески на монтажных столах, разложенных в зоне загрузки линий.

В плане цеха предусмотрены  участки приготовления электролитов. Для растворения щелочи предусмотрена специальная установка, позволяющая проводить процесс растворения без непосредственного контакта рабочего с продуктами растворения.

Выпрямительные агрегаты к гальваническим ваннам расположены  вне зоны действия агрессивных сред.

 

 

 

2.2. ОПИСАНИЕ ТИПА И КОНСТРУКЦИИ  АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ. АВТООПЕРАТОРЫ:  НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

 

Автооператорные линии  получили наибольшее распространение во всех областях промышленности благодаря их широким функциональным свойствам. В линиях этого типа можно осуществлять:

• различные технологические процессы (электрохимические, химические, анодно-оксидные);
• как отдельные технологические процессы, так и несколько процессов одновременно или поочередно;
• нанесение покрытий с производительностью от 1 до 200 м²/ч;
• обработку изделий как мельчайших, так и крупногабаритных размеров;
• обработку изделий на подвесках, в барабанах, корзинах или комбинировано.

Отличительными особенностями  автооператорных линий являются:

• движение изделий в процессе обработки, как в прямом, так и в обратном направлениях;
• расположение ванн и других позиций не в последовательности выполнения технологических операций;
• возможность осуществления нескольких одноименных операций на одной технологической позиции;
• наличие независимых транспортирующих органов с индивидуальными приводами перемещения и подъёма-опускания;
• отсутствие необходимости в одновременном переносе обрабатываемых изделий;
• отсутствие жесткой связи между грузовыми элементами транспортирующего органа и приспособлением для размещения обрабатываемых изделий;
• наличие устройства программного управления.

Автооператорная линия  в общем виде содержит ванны, автооператоры (манипуляторы), сушильную камеру, загрузочно-разгрузочные стойки (устройства), систему вентиляции, металлоконструкцию, систему трубопроводов, площадку обслуживания, командоаппарат (или иную систему программного управления), вспомогательное оборудование (ёмкости для приготовления электролитов, запасные ёмкости, фильтровальные установки, насосы, теплообменники и т. п.).

В автооператорных линиях перенос обрабатываемых изделий  и длительность их пребывания на каждой позиции задаются технологическим процессом, однако перемещение самого автооператора не совпадает с последовательностью технологических операций и носит челночный характер. Например, автооператор может перенести одну партию изделий с позиции загрузки на позицию химического обезжиривания, затем выгрузить другую партию изделий из ванны покрытия в ванну промывки, после чего вернутся к первой партии изделий и перенести их на позицию электрохимического обезжиривания и т. д.

В зависимости от требуемой  производительности в линии может  быть несколько автооператоров. Они размещаются над ваннами или сбоку ванн.

Ванны с расположенными между ними вентиляционными отсосами расставляют длинной стороной перпендикулярно к оси линии. Расстояние между осями ванн переменное, реже – постоянное. Все коммуникации с запорной и регулирующей арматурой (трубопроводы воды, пара, сжатого воздуха, канализацию), как правило, размещают сбоку ванн под площадкой обслуживания линии.

В условиях многих электрохимических  производств требуется совмещать  загрузочно-разгрузочные операции, поэтому в большинстве автооператорных линий имеется одна позиция загрузки-разгрузки (устройство или стойка) в начале линии. В отдельных случаях, особенно когда линию встраивают в технологический поток изготовления изделий, позиции загрузки и выгрузки размещают на противоположных концах линии.

Различают линии с  подвесными автооператорами, портальными  и консольными.

Подвесные автооператоры  перемещаются по направляющим путям  над ваннами. В этом самом распространенном типе линий доступ к ваннам открыт с двух сторон, что очень удобно при их эксплуатации, а близость центра массы автооператора и переносимого груза к опорной поверхности рельсовых путей обеспечивает устойчивость как самого автооператора, так и груза в процессе его транспортировки. Крепление направляющих путей осуществляется к специальным вертикальным стойкам или элементам перекрытия цеха. Линии с креплением направляющих путей к перекрытию цеха наиболее предпочтительны. Они пригодны для обслуживания ванн практически любой длины и высоты. По сравнению с другими типами линий занимаемая ими площадь меньше на 20-30%, а металлоемкость – на 10-15%. В тех случаях, когда крепление направляющих путей к перекрытию цеха связано с определенными сложностями, их монтируют на вертикальных стойках, устанавливаемых на фундаменте или общей раме линии. Наиболее целесообразно использовать линии этого типа при массе транспортируемого груза в пределах от 200 до 2000кг.