电镀车间工艺设计与清洁生产

2002年6月29日颁布《中华人民共和国清洁生产促进法》以后，国家发展改革委员会和国家环境保护总局联合颁发了《清洁生产审核暂行办法》，有关政府部门也相应地发布了不少法规，清洁生产已进入正式实施阶段。电镀工厂属于污染环境的行业，必须严格执行这些法律和法规，实施清洁生产。
清洁生产是世界工业发展的一大趋势，是相对于粗放的传统工业生产模式的一种崭新的生产模式。国际上提出的清洁生产是一种新的创造性的思想，它将整体预防性的环境战略持续地应用于生产流程、产品和服务等全过程中，以增加生态效率和减少对人类及其生存环境的风险。
清洁生产对生产过程要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，减少所有废弃物的数量和毒性；对产品则要求减少从原材料提炼到产品处置的全生命周期的不利影响；对服务的要求，就是要将环境因素纳人产品设计和所提供的服务过程中去。
我们可以将清洁生产的要求概括为：低消耗，低污染，高产出。这将从下面几个方面去体现：①生产过程应当采用无污染或低污染的原材料；②选用先进的工艺以减少有害废弃物，并对排放物加以综合利用；③向社会提供清洁的产品，使它对人体和环境的污染减少到最低程度；④产品可以回收利用，不存在对环境的潜在威胁；⑤生产过程中要有完善的清洁生产操作规程及其保障与监督机制。
从以上对清洁生产的阐述可以看出，电镀工厂要满足清洁生产的要求，其难度是相当大的，在工厂或车间的建设与技术改造设计过程中，自始至终必须予以高度重视。

电镀工厂或车间建成投产后能否满足清洁生产的要求，关键在于工艺设计所作出的若干原则性决定的正确性。如采用工艺是否先进无污染、选定的设备是否高效节能环保、厂房布置是否合理、对通风和建筑的要求是否恰当等，都影响投产后的综合效果。因此，新建和改建电镀工厂或车间的设计过程中，必须把工艺设计放到首要位置来认真研究，并在整个设计和建设过程中始终贯彻工艺设计意图，才能达到预期的建设和改造目标。
(1)电镀生产的源头就是电镀工艺和完成工艺流程的相关技术。建设项目所选用的生产工艺和技术，必须是先进、高效、节能、节水、节约原料和低污染或无污染的行之有效的符合清洁生产要求的工艺和技术。 、
从20世纪70年代开始，我国电镀和环境保护工作者对节约能源和减轻环节污染的电镀工艺和槽边处理与回收技术进行了大量研究工作，已有不少行之有效的低污染、低消耗、高质量、高效率的电镀新工艺、新技术、新材料和新设相继应用于生产，收到了良好的技术经济效益和环境效益。如：镀前处理及化学处理工艺中的中温和常温除油、液体喷砂、振动研磨和涡流磨光、无黄烟铝件和铜件化学抛光、钢件中温和常温磷化、钢件常温氧化(发蓝和

发黑)、铝件常温阳极氧化等；镀后处理工艺中的铜合金钛盐钝化、镀锌层低铬和微铬钝化、三价铬钝化、镀银层的三氮唑／四氮唑和BY-2防变色处理等；电镀工艺中的低氰和微氰镀锌、碱性锌酸盐镀锌、氯化物镀锌、柠檬酸盐镀金、亚硫酸盐镀金、亚氨基二磺酸铵(Ns)镀银、磺基水杨酸镀银和烟酸镀银等。为了减低污染，还研究了许多代用镀层及相应的电镀工艺，如：代铬镀层、代镉镀层无铅可焊性锡合金镀层、浸银或预镀银替代汞齐化、预镀镍替代氰化预镀铜等。在产品设计上，设计人员应用耐磨磷化化学镀镍磷和其他合金、离子镀氮化钛、复合镀耐磨／减磨镀层等来替代工模具、液压件和柱塞等机械设备零部件过去沿用的镀硬铬和氰化镀铜锡合金镀层。
在不影响镀层和溶液性能的前提下，有条件的镀种应在槽液内添加相应的气雾抑制剂(如酸雾抑制剂、碱雾抑制剂和铬雾抑制剂等)，减缓有害气体挥发，提高净化处理装置的效率。
采用先进的清洗技术和溶液回收与再生技术，是减少资源流失和对环节的污染的有效措施。
对清洗技术的研究是国际上许多行业长期关注的重要课题，对于水资源匮乏的中国尤为重要。多级间歇逆流清洗技术是国际上公认的节水技术，几十年来不断有新的发展，可以使清洗水量与镀槽蒸发量达到或接近平衡，再配合相应的水质净化措施，就可在电镀生产线上实现水闭路循环。

(2)电镀设备是实现工艺流程的基础设施，生产过程的产量、能耗、原材料回收以及有无废弃物排放等，都与采用的设备水平有直接关系。因此，建设项目所选用的生产设备也必须是先进、高效、节能、节水、能回收原材料和无排放或少排放的先进设备。应该把污染尽量消除在生产工艺过程中，而不要全部留到生产的末端去处理。例如：长轴卧式镀铬可以采用封闭式综合回收处理设备，工件吊装人槽连接驱动夹头后，放下密闭排风罩即可接通直流电源开始镀铬。与此同时，程序控制器启
动耐腐蚀循环水泵和旋转机构，将已经事先预热调温到工作温度的镀铬槽液由储液箱经过滤后送往工件的喷液管，向工件表面喷洒并很快注满弧形镀槽，使槽液淹没轴体下半部，一边转动一边电镀。在整个电镀过程中，排风机从镀槽抽出的铬雾进入旁边的大气蒸发浓缩器，耐腐蚀循环水泵将储液箱中的镀铬液喷射到蒸发浓缩器的多层斜置栅网上，恰好与水平进入的铬雾气流交叉接触，铬雾微粒穿过多层镀铬槽液在网格上形成的薄膜即溶人槽液回流到储液箱，排气的温度较槽液温度低，在穿越槽液薄膜时既冷却了槽液，同时也使槽液蒸发水分，浓缩了槽液。达到预订安培小时后，自动关闭直流电源、循环水泵和排风系统，镀槽排液电磁阀自动打开，弧形槽排空后就开始用纯净水喷雾清洗。喷洗时间可由储液箱的液位计控制，使清洗水量与槽液蒸发量自动保持平衡。这种成套设备的设计构思，既适用于其他大型敞开的镀铬槽，也适用于其他自动连续进出料的小件电镀专用自动线上，既消除了铬雾，又冷却了槽液清洗水回用于补充槽液的蒸发损失量，节约了冷却用水，还不排放废水。今后还应多开发这类既节能又综合利用的槽边处理设备。

先进的生产设备必须要在一定经济规模条件下采用才是合理的。新建和改建电镀项目设计过程中，应严格计算该项目设计的技术经济指标，其主要指标应该达到同类工厂先进水平，投资回收期应在同行业的合理范围内，否则，应建议停建该项目，以免造成直接经济损失。为了全面落实清洁生产的要求，达到相关的考核指标，建设单位和相关主管部门都要严格掌握电镀工厂的生产规模，限制小规模电镀厂点的建设，对于无法改造达标的单位应强行关闭，还人类一个优良的生存环境。
(3)电镀工厂的各项配套工程都是为电镀生产服务的，工艺设计的主管人员必须要求建筑设计、供电设计、热能、通风、给排水、废气与废水处理及综合利用等方面的设计人员密切配合，共同为全面落实工程建设要求的清洁生产各项技术措施而协调合作。新开发的许多

废气净化与废水处理及综合利用设备都应当考虑到满足生产过程单机单槽治理污染与回收利用的需要。如：设计小型的与镀槽旁的回收清洗配合使用的金、银、铜、镍等稀贵金属连续回收设备，将多级间歇逆流清洗的热水冷水槽与离子交换纤维净水装置组合的镀槽清洗水喷淋回用设备以及各种规格的含氰废水槽边处理成套设备等，都是实现清洁生产所需要的。相关专业的设计人员应密切与工艺设计人员合作，推荐这类工序间单机治理的新装备，把污染尽量消除在生产工艺过程中。
电镀生产中对于失效溶液的再生、回收和利用与处理，是实现清洁生产的一个重大课题。这些溶液的浓度很高，如果不加控制任意倾倒，其污染物含量将大大超出废水处理系统的设计能力；如果对它们区别不同情况，分别加以再生、回收、利用和处理，也是对资源的浪费。因此，设计中要积极选用这类设备，促使制造厂形成批量生产能力，降低造价，进一步得到推广应用。
新建电镀工厂应尽量进入当地的工业园区，以便充分利用其配套设施，既节省建设投资，又能享受其优良装备的服务。
(4)新建和改建电镀工厂或车间的设计，应当为建成投产后落实清洁生产的日常监管机制创造条件。应有固定的办公场地和相应的信息管理设施和必须的基本装备，为指导全厂清洁生产及时提出各项数据资料。
实现清洁生产和治理环境，关键在于管理，各级管理人员必须高度重视这一点。有条件的工厂应实行计算机管理，各部门的人员应配备齐全，为通过IS014001认证建立完善的企业环境管理体系，推进清洁生产技术持续健康发展。