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再議EDRO在電泳涂裝后清洗工藝中的應(yīng)用張智
2017-07-16
長春安特涂裝技術(shù)工程有限公司 張智 趙旭
{摘要}:電泳涂裝工藝由于具有自動化程度高,可用于流水作業(yè)、可操控性強(qiáng)、泳透力好、涂料利用率高、低污染性及高安全性等優(yōu)點[1],在汽車工業(yè)領(lǐng)域扮演者舉足輕重的角色。隨著綠色涂裝理念的提出,以及國家節(jié)能減排環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格,各涂料制造商、設(shè)備廠家等也在不斷改進(jìn)和提高自身產(chǎn)品的質(zhì)量。其中,EDRO封閉清洗回收技術(shù)真正滿足了回收電泳涂料、節(jié)約純水資源、無污水排放等要求,在電泳涂裝后清洗工藝中已被廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用,實現(xiàn)了電泳涂裝發(fā)展歷史中一次重要的變革。
{關(guān)鍵詞}:電泳涂裝 EDRO 綠色涂裝 節(jié)能 環(huán)保
引言
電泳涂裝是金屬工件浸沒在水溶性電泳涂料槽液內(nèi),在電場作用下,經(jīng)過電解、電泳、電沉積、電滲等反應(yīng)從而在工件表面析出均一涂層的一種浸沒式涂裝方法。而一般完整的電泳涂裝設(shè)備由電泳槽、循環(huán)過濾系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、電極和極液循環(huán)系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)、直流電源及相應(yīng)電裝置、純水及清洗裝置、烘干裝置等[2]組成。
超濾系統(tǒng)與純水及清洗裝置是電泳系統(tǒng)的重要組成部分,而EDRO裝置實現(xiàn)了超濾及純水供應(yīng)、清洗的有效結(jié)合。其原理是:首先電泳被涂物經(jīng)過超濾系統(tǒng)清洗后,沖洗下來的含電泳涂料(固體含量一般≤0.5%)的濃縮液返回電泳槽,部分透過液(即超濾液)可用于出電泳槽的線上清洗,其它超濾液經(jīng)過RO分離后制得純水,用于電泳后清洗,這樣就形成了后道工序返回前道工序的一個封閉清洗系統(tǒng),過程中無污水排放,從而確保電泳涂裝被涂物帶出的電泳涂料被槽液自身分離出來的超濾液和純水沖洗干凈,實現(xiàn)循環(huán)封閉清洗回收,提高純水利用率,減少新鮮水的用量,實現(xiàn)ED“0”排放。
1 傳統(tǒng)電泳涂裝后沖洗工藝流程
電泳涂裝后清洗的主要目的是沖洗掉附著在被涂物上的槽液和改善涂膜的表面質(zhì)量,同時防止附著的浮漆對涂膜有再溶現(xiàn)象。只有后清洗徹底、干凈,才能夠確保最終形成的電泳涂層平整光滑, 滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,這是電泳涂裝后清洗的初衷,也是重中之重。但隨著涂裝工藝的綠色化、節(jié)能減排的要求,沖洗下來的附著的電泳涂料也要考慮到合理的回收利用,以降低材料成本,同時也要避免對環(huán)境產(chǎn)生污染。
EDRO裝置應(yīng)用前,傳統(tǒng)的電涂裝后沖洗工藝流程如圖1所示。
圖1 傳統(tǒng)電泳涂裝后沖洗工藝
(0)工件出電泳槽時,用UF液在槽上淋洗,洗掉的部分電泳涂料直接落入電泳槽中;
(1)用循環(huán)UF液清洗,洗掉的電泳涂料返回電泳槽內(nèi);
(2)用潔凈的UF液清洗,洗掉的電泳涂料落入上一道循環(huán)UF槽液內(nèi),再返回電泳槽中;
(3)循環(huán)去離子水沖洗,洗掉的部分電泳涂料溢流至下水管道,經(jīng)污水處理后排放;
(4)潔凈的去離子水沖洗,洗掉的少量電泳涂料落入前道循環(huán)去離子水槽內(nèi)。
由傳統(tǒng)的電泳涂裝后沖洗工藝流程可以看出, UF液沖洗是可以完成部分回收的;但后續(xù)采用循環(huán)去離子水沖洗以及潔凈去離子水沖洗下來的部分電泳涂料不能回收返回到電泳槽內(nèi),要排放掉,這就帶來了一定程度的涂料成本增加,同時排放的電泳涂料后期污水處理亦是客戶都想避而遠(yuǎn)之的難點。
2 EDRO電泳涂裝后沖洗工藝流程
新形勢下,傳統(tǒng)的電泳涂裝后沖洗工藝已經(jīng)無法適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展及社會的要求,EDRO封閉清洗技術(shù)應(yīng)時而生,解決和完善了傳統(tǒng)工藝的不足。采用超濾裝置和反滲透裝置組合應(yīng)用,即從電泳槽中提取超濾液,再用專用反滲透裝置處理超濾液,使其分離出純水代替外用純水沖洗工件,這樣整個后沖洗系統(tǒng)用水會封閉在一個系統(tǒng)中。
EDRO封閉清洗回收系統(tǒng)工藝流程見圖2:
圖2 EDRO封閉清洗回收系統(tǒng)工藝流程圖
由圖2可以看出,EDRO封閉清洗回收系統(tǒng)不需要額外補(bǔ)加新鮮的純凈水到循環(huán)清洗槽中,溢流出的污水不需排放,既保證了循環(huán)純凈水的清洗效果,也避免了含電泳涂料污水的排放,實現(xiàn)了系統(tǒng)的封閉。在滿足后沖洗工藝要求的同時,降低了涂料成本,減少了環(huán)境污染。既保證工件清洗潔凈,又提高純水利用率,減少新鮮水的用量,實現(xiàn)ED“0”排放。
3 傳統(tǒng)電泳涂裝后沖洗工藝與EDRO的經(jīng)濟(jì)性分析
EDRO與傳統(tǒng)電泳涂裝后沖洗工藝的相比,如果說工藝上的優(yōu)勢還不夠明顯,那經(jīng)濟(jì)性方面足以讓人眼前一亮?,F(xiàn)以國內(nèi)某汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)為例,詳細(xì)介紹一下傳統(tǒng)電泳涂裝后沖洗工藝及改造應(yīng)用EDRO裝置后的經(jīng)濟(jì)性分析。
分析基準(zhǔn):
年生產(chǎn)綱領(lǐng): 2.88×106件
單件平均面積: 0.1㎡
電泳原漆固體份含量: 47%
電泳槽液固體份含量: 20%
電泳原漆價格: ¥25.00/Kg
工件帶液量: 120cc/㎡
3.1 傳統(tǒng)電泳涂裝后沖洗工藝相關(guān)費用計算
傳統(tǒng)工藝下,采用流動純水清洗,清洗水全部排放,純水用量約為2t/h。另外約定,年時基數(shù)取300天,設(shè)備開動率為80% ,實行兩班制,且純水價格 4元/噸,廢水處理費用0.80元/噸。
(1)電泳原漆排放量計算:
工件帶漆量: Q=120×0.1×2.88×106/106=34.56噸/年
折合原漆量: Q原=34.56×20%/47%=14.71噸/年
折合電泳原漆費用: W原=14.71×25×1000=367,750.00元
(2)沖洗槽純水用量計算:
沖洗槽純水用量:Q純=8×2×300×80%×2=7680噸/年
折合純水費用:W純=7680×4=30,720.00元
(3)廢水排放量計算:
廢水排放量:Q廢=Q純
折合廢水排放費用:W廢=7680×0.8=6,144.00元
(4)年綜合費用:W= W原+ W純+ W廢=40.5萬元
即在傳統(tǒng)的電泳涂裝后沖洗工藝下,由于電泳原漆排放、后清洗水的排放、廢水處理及純水消耗的年綜合費用為40.5萬元,僅電泳原漆排放浪費掉的就有36.78萬元,數(shù)據(jù)讓人嘆為觀止。
3.2 采用EDRO后沖洗工藝的相關(guān)費用計算
進(jìn)行EDRO設(shè)備改造后, UF+RO整機(jī)功率取11KW,且EDRO裝置達(dá)到的工藝參數(shù)如下:
一次水洗槽濃度≤1.5%
二次水洗槽濃度≤0.3%
電泳原漆排放量計算:
工件帶液量: Q′=120×0.1×2.88×106/106=34.56噸/年
折合電泳原漆量: Q′原=34.56×0.3%/47%=0.22噸/年
折合電泳原漆費用: W′原=0.22×25×1000=5,500.00元
設(shè)備一次性投資: W′設(shè)=297,000.00元
EDRO裝置耗電量計算: (按全天無故障運(yùn)行)
年耗電量 Q′電=11×24×365=96,360 KWH
年電費 W′電=96,360×0.45=43,362元
當(dāng)年綜合費用:
W′= W′原+W′電+W′設(shè)=34.59萬元
3.3 傳統(tǒng)電泳涂裝后沖洗工藝與EDRO改造后相關(guān)費用對比分析
由3.1及3.2的計算過程可以看出,傳統(tǒng)電泳涂裝后沖洗工藝經(jīng)過EDRO裝置改造后,帶來了可觀的效益,見表1:
表1 傳統(tǒng)后沖洗工藝與EDRO裝置改造后年相關(guān)費用
傳統(tǒng)后沖洗費用EDRO應(yīng)用后費用節(jié)約值
第一年40.5萬元34.6萬元5.9萬元
第二年40.5萬元4.9萬元35.6萬元
第三年40.5萬元4.9萬元35.6萬元
……………………
由表1可知,EDRO裝置在投入第一年,與傳統(tǒng)后沖洗工藝相比,實際上就已經(jīng)實現(xiàn)了相關(guān)費用的節(jié)約,約5.9萬元,也就是相當(dāng)于給客戶帶來了等值的經(jīng)濟(jì)效益,且設(shè)備投入運(yùn)行后,隨著使用年份的增加,即使算上后期的耗材更換等費用(表中未計入),這個費用節(jié)約值累加起來也是每個企業(yè)都不敢忽略的存在。以上節(jié)約的費用都是有形的,同時EDRO裝置在應(yīng)用后,減少了污水的排放以及水資源的浪費,這種無法計量的無形利益更加體現(xiàn)了EDRO裝置在電泳涂裝應(yīng)用中的優(yōu)勢[3]。
4.結(jié)語
EDRO封閉槽清洗技術(shù)目前已經(jīng)成為趨于成熟的電泳涂裝后沖洗工藝,這是無數(shù)涂裝人在不斷探索和鉆研下取得的長足進(jìn)步。其中長春安特體涂裝技術(shù)工程有限公司參照國外同類技術(shù),于2000年4月首次在國內(nèi)電泳涂裝線上應(yīng)用EDRO裝置,并于2003年1月29日獲得國家專利。如今,公司經(jīng)過10幾年的發(fā)展,在舊電泳涂裝線改造以及新建電泳線項目上應(yīng)用EDRO的案例已舉不勝數(shù),而縱觀整個電泳涂裝行業(yè),EDRO也日趨普及[4],這是大勢所趨,是電泳涂裝發(fā)展的必然。即使這樣,當(dāng)前的涂裝工藝現(xiàn)狀仍然存在諸多問題,有著很大的提升空間,如前處理液的循環(huán)回收等,作為涂裝人,我們?nèi)匀蝗沃氐肋h(yuǎn),綠色涂裝仍需要我們每個人的努力和付出!
參考文獻(xiàn):
[1]宋華主編.電泳涂裝技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2008
[2]王錫春文集之三《談綠色涂裝》,2015年7月
[3]王錫春主編.涂裝車間設(shè)計手冊(第二版).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013
[4]張智.“鋁型材電泳涂裝中封閉清洗回收系統(tǒng)”,《輕合金加工技術(shù)》,2001年02期
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