Технология регенерации трубопроводов

ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБНЫХ МОДУЛЕЙ

Эта технология восстановления внутренней поверхности изношенных безнапорных (самотечных) трубопроводов из керамики, асбестоцемента, бетона, чугуна и стали внедрена в практику в 1992 г. и широко применяется более чем в 30 городах России, где с ее использованием восстановлено более 200 км ветхих водоотводящих трубопроводов, в том числе в Москве более 80 км.

Технология разработана Институтом горного дела СО РАН и ООО «Научно-производственная компания “Комбест”» (г. Новосибирск), которое имеет богатый опыт ее применения в Москве, Санкт-Петербурге, Волгограде, Екатеринбурге, Перми, Новокузнецке, Томске, Омске, Владивостоке и других городах. Оборудование для производства работ по данной технологии серийно выпускается на омском ПО «Полет», новосибирских заводах ОАО «Сиблитмаш» и ЗАО «Сибгормаш». Ведущей организацией по применению данной бестраншейной технологии в Москве является ООО «Фирма “Прогресс”». Объемы внедрения технологии восстановления водоотводящих трубопроводов путем использования полимерных трубных модулей постоянно растут.

Основным достоинством данного метода реновации является возможность восстановления сильно разрушенных трубопроводов путем прокладки нового трубопровода (например, полиэтиленового низкого давления с резьбовым соединением) на месте старого. Метод наиболее перспективен в тех случаях, когда необходима полная замена участка трубопровода с увеличением его диаметра, что ведет к повышению его пропускной способности.

Длина полимерного модуля в большей степени определяется размерами смотровых колодцев на ремонтном участке сети, в которых предполагается производить сборочные работы, и в меньшей степени — наружным диаметром самих модулей. Особое внимание в процессе проталкивания модулей должно уделяться обеспечению и сохранению их герметичного соединения при относительно малых усилиях сборки, осуществляемых вручную или с использованием подручных средств малой механизации. Замковые соединения модулей должны выдерживать осевые растягивающую и сжимающую нагрузки при проталкивании труб.

Метод восстановления инженерных коммуникаций полимерными модулями используется для нанесения сплошного защитного покрытия на внутреннюю поверхность трубопроводов из различных материалов при любой глубине заложения труб в грунте и не зависит от типа грунтов, окружающих трубопровод. Он наиболее эффективен при следующих видах повреждений: трещины (продольные, поперечные, винтообразные И Т.Д.), абразивный износ, свищи, раскрытые стыки, смещение труб в стыках и т.д. — и используется для бестраншейной реконструкции ветхих водоотводящих трубопроводов (длина участков до 50 м) из керамики, асбестоцемента, чугуна, бетона и стали путем замены их на полиэтиленовые диаметром от 225 до 500 мм.

Протаскивание нового трубопровода из отдельных полимерных модулей с параллельным разрушением старого производится с помощью пневмоударных машин (пневмопробойников, пневмомолотов) и расширителей (рис. 11.1).

При работе ударного механизма удар передается на расширитель и через него на ветхую трубу. При этом происходит разрушение ветхой трубы и расширение грунта до наружного диаметра расширителя. Разрушение стальных труб приводит к образованию полости с плавными очертаниями, копирующими в основном рабочую поверхность корпуса пневмопробойника, а разрушение стенок труб из хрупких материалов (например, из керамики) ведет к образованию хаотических осколков различной величины и формы. В образовавшуюся полость при движении расширителя

Рис. 11.1. Устройство для протаскивания полимерных труб на место старого

трубопровода после его разрушения:

  • 1 — режущий наконечник; 2 — пластмассовый модуль; 3 — пневмомолот;
  • 4 — расширитель

затягивается новый трубопровод, который наращивается секциями в рабочем колодце.

Важнейшим условием эффективной работы по протягиванию полимерных модулей в старый трубопровод является правильный подбор расширителей (его длины и материала, угла захода, наличия и количества режущих ножей определенной формы, остроты лезвия и т.д.). В зависимости от вида трубы (прочности ее стенки) могут использоваться расширители с гладкой заходной частью либо оснащенные режущими продольными или роликовыми ножами. Опыт показывает, что при правильно подобранных конструкции и параметров частей расширителей удается производить разрушение старых трубопроводов без нанесения заметного вреда пластмассовым модулям как в процессе их протяжки, так и при длительной последующей эксплуатации в разных грунтовых условиях и при разной глубине залегания труб.

Работы по восстановлению ветхих участков трубопроводов проводятся в соответствии с технологическим регламентом, включающим подготовительные, основные (монтажные) и заключительные (демонтажные) работы. Скорость проведения основных работ составляет 6 м/ч при протаскивании пластмассовых труб из полиэтилена низкого давления типа С диаметром от 225 до 500 мм (длина секций труб при работе из колодца в колодец 700—750 м). Диаметр расширителя для труб диаметром ПО мм — 130 мм, 160 мм — 180 мм, 225 мм — 250 мм и 315 мм — 340 мм.

Минимальный диаметр колодца при этом должен быть для труб диаметром 225 мм — 800 мм, для труб диаметром 280—315 мм — не менее 1000 мм и для труб 400—500 мм — не менее 1500 мм. Расход воздуха, нагнетаемого компрессором, не более 10 м 3 /мин при рабочем давлении 0,5—0,6 МПа, минимальное тяговое усилие лебедки 30 кН.

С помощью комплекта серийно выпускаемого оборудования достигается производительность работ в зависимости от конкретных условий 150—200 м/мес, а в некоторых случаях — 500 м/мес. При этом обслуживающая бригада насчитывает 5—7 человек.

Реализация технологии восстановления трубопровода требует проведения предварительных, основных (монтажных) и заключительных (демонтажных) работ.

Предварительные работы включают следующие операции:

  • • телеобследование трассы и осмотр колодцев;
  • • прочистка (промывка) от наростов ржавчины, уплотненных наносов и посторонних включений участков трубопровода

и колодцев, подлежащих реновации; в случае разрушения трубопроводов промывка не предусматривается;

  • • разрушение бетонных лотков колодцев и мест примыкания торцов труб к смотровым колодцам;
  • • пропуск троса лебедки от приемного до рабочего колодца через подлежащий восстановлению участок трубопровода.

Основные (монтажные) работы заключаются в выполнении следующих последовательных операций:

  • • установка и закрепление анкеров;
  • • установка на горловине приемного колодца лебедки с воздухоподводящими шлангами;
  • • включение/выключение лебедки для протягивания троса в рабочий колодец;
  • • включение/отключение пневмомолота и затягивание первой секции нового трубопровода до положения, удобного для монтажа последующей секции;
  • • подача в колодец новой секции, нанизанной на шланг, и пропуск крючка с тросом через внутреннее отверстие секции трубы;
  • • вставка секций трубы одна в другую с закручиванием трубными ключами до упора; при проведении данной операции используют устройство для подтягивания труб.

Заключительные (демонтажные) работы осуществляются после выхода расширителя в приемный колодец и состоят из следующих операций:

  • • отключение лебедки и пневмомолота;
  • • ослабление троса лебедки, снятие его с троса анкера и вытягивание его в рабочий колодец;
  • • освобождение горловины колодца от лебедки;
  • • демонтирование анкера с удалением его составных частей из колодца;
  • • отсоединение шлангов от пневмолебедки и пневмомолота с установкой на них заглушек;
  • • сматывание шлангов в бухты;
  • • ремонт колодцев (восстановление днища и лотков, заделка места входа и выхода нового трубопровода и т.д.).
Читайте также:  10 способов сэкономить на замене электропроводки

В качестве стандартного оборудования для реализации метода используются:

  • • пневмомолот — служит для передачи ударной нагрузки на расширитель;
  • • расширитель — применяется для разрушения старого трубопровода и образования новой скважины путем утрамбовывания в грунт осколков разрушенного трубопровода; в задней части расширителя имеются пальцы для крепления секции нового трубопровода;
  • • устройство для подтягивания труб — предназначено для передачи усилия лебедки на торец затягиваемой трубы нового трубопровода и обеспечения передачи этого усилия по оси трубы;
  • • лебедка пневматическая — используется для передачи усилия натяжения троса на устройство для подтягивания секций нового трубопровода; устанавливается на горловине приемного колодца;
  • • анкер для изменения вертикального направления троса на горизонтальное;
  • • трубный ключ для соединения секций нового трубопровода между собой с помощью резьбового соединения.

После выполнения всего комплекса работ осуществляется контрольный телевизионный осмотр, по результатам которого оценивается качество восстановительных работ и могут быть назначены гидравлические испытания на герметичность.

Для эффективного проведения ремонтно-восстановительных работ на безнапорной водоотводящей сети по этому методу необходимо временно отключить соответствующие участок или участки трубопровода, т.е. полностью или частично их перекрыть на период проведения всего комплекса мероприятий по восстановлению сети.

Перекрытие потока сточной воды, поступающей на ремонтный участок с вышележащих участков, достигается установкой на них специальных кордовых пневмозаглушек диаметром от 100 до 1200 мм. Эти пневмозаглушки имеют бочкообразную форму и выполняются по технологии изготовления автомобильных шин. Заглушки втягиваются в перекрываемый трубопровод с помощью троса через соседний колодец, затем накачиваются сжатым воздухом, раздуваются, плотно прилегая к внутренней поверхности трубы и перекрывая ее живое сечение, и удерживаются в трубе за счет силы трения на период производства ремонтных работ. Достоинством таких пневмозаглушек является многократность их применения с одновременной надежностью перекрытия, а недостатками — сложность перекрытия затопленных трубопроводов, а также необходимость разборки оголовков колодцев при использовании заглушек, диаметр которых больше диаметра люка.

С 1995 г. в отечественной практике ремонта безнапорных водоотводящих сетей используются эластичные пневмозаглушки (ЭПЗ) научно-производственного предприятия «Подземтехника» Санкт-Петербурга. Они выпускаются четырех типоразмеров, что позволяет перекрывать трубопроводы диаметром от 100 до 1300 мм. Самая большая эластичная пневмозаглушка диаметром 1300 мм имеет массу 22 кг. Для сравнения можно отметить, что кордовая заглушка такого же диаметра имеет массу 75 кг.

Эластичные пневмозаглушки легко устанавливаются, принимая любую форму, и легко снимаются двумя рабочими. Технология установки таких заглушек аналогична кордовым, однако при этом не требуется заполнять их водой при перекрытии затопленных участков, как это происходит с кордовыми заглушками. Независимо от диаметра используемой заглушки исключается также демонтаж горловины смотрового колодца, какого бы диаметра заглушка ни применялась.

Технология регенерации трубопроводов

Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Журналы, книги, сборники
▪ Архив статей и поиск
▪ Схемы, сервис-мануалы
▪ Электронные справочники
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Голосования
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте

Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Важнейшие научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь замечательных физиков
▪ Заводские технологии на дому
▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспекты лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любителям путешествовать – советы туристу
▪ Моделирование
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Опыты по физике
▪ Опыты по химии
▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
▪ Охрана труда
▪ Радиоэлектроника и электротехника
▪ Строителю, домашнему мастеру
▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
▪ Чудеса природы
▪ Шпионские штучки
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные фокусы и их разгадки

Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатный архив статей
(200000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:
▪ Ваши истории
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua


сделано в Украине

БЕСПЛАТНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ БИБЛИОТЕКА

В нашей Бесплатной технической библиотеке Вы можете бесплатно и без регистрации скачать статью Технология регенерации трубопроводов.

Воспользуйтесь поиском по Архиву, чтобы узнать, в каком журнале опубликована статья Технология регенерации трубопроводов. В результатах поиска запишите название журнала, год и номер. Затем нажмите на ссылку “скачать в Бесплатной технической библиотеке” и бесплатно скачайте архив с нужным Вам номером.

Для быстрого бесплатного скачивания можно сразу перейти в нужный раздел Библиотеки.

Поиск по книгам, журналам и сборникам:

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

Технология холодной регенерации

РЕМОНТ ДОРОГ ПО ТЕХНОЛОГИИ ХОЛОДНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ

Суть технологии заключается в измельчении и перемешивании существующего асфальтобетонного покрытия и слоя нижележащего материала с добавлением связующих материалов с целью получения прочного, однородного дорожного основания. На это основание впоследствии укладывается новое асфальтобетонное покрытие. В результате получается новая дорога с улучшенными физико-механическими характеристиками.

Ключевая задача решается высокотехнологической техникой – ресайклером. Системы тонкой настройки ресайклера позволяют достигать высокого качества смешивания компонентов в правильной пропорции, что является залогом качественной реализации регенерации.

Проблемы ремонта дорожного покрытия

Суть технологии

Суть технологии заключается в измельчении и перемешивании существующего асфальтобетонного покрытия и слоя нижележащего материала с добавлением связующих материалов с целью получения прочного, однородного дорожного основания. На это основание впоследствии укладывается новое асфальтобетонное покрытие. В результате получается новая дорога с улучшенными физико-механическими характеристиками.

Плюсы технологии

Материал старой дорожной одежды полностью используется

Читайте также:  Светодиодный драйвер на ltc3454 + управление на attiny13a

– Отсутствуют затраты на вывоз старого асфальта
– Минимальный объем новых привозных материалов
– Нет необходимости в создании площадок для отвалов и хранения материалов
– Минимальный трафик большегрузной техники по окрестным дорогам

Монолитное дорожное основание рассчитано на предстоящие транспортные нагрузки

Отсутствие швов в основании и дорожном покрытии увеличивает срок службы дороги, снижает расходы на ее содержание

Возможность задать дороге необходимый профиль, расширить ее

Не нужно перекрывать дорогу – вся техника располагается в пределах 1 полосы

Скорость строительства до 7200 м 2 /смена

Скорость строительства до 7200 м 2 /смена

Сравнение дорог, отремонтированных с применением технологии холодной регенерации и «классическим» методом

Дорога, подлежащая ремонтуТекущий ремонт по «Классической» технологииКапитальный ремонт по «Классической» технологииКапитальный по технологии «Холодной регенерации» *

Примерная смета на строительство 1 км (6000 м 2 ) дорожного основания

(расчет призван наглядно показать разницу двух методов и не является коммерческим предложением)

880рм2 за ремонт с фрезерованием

Указать примерный расчет:

3150 тонн вывезенного материала

2880 тонн доставляемых новых материалов

144 грузовиков для ввоза-вывоза материалов

6 дней работ

2100 рублей цена за м 2

3 года гарантия

Указать примерный расчет:

Используется старый а-бетон

650 тонн доставляемых новых материалов

30 грузовиков для ввоза-вывоза материалов

3 дня работы

1250 рублей цена за м 2

5 лет гарантия

Экономия составляет 40%

Технологический

Лабораторный анализ образцов грунта:

  • гранулометрический состав грунта, процентное содержание глинистых частиц и пыли;
  • определение числа пластичности грунта;
  • контроль рН грунта в водной вытяжке;
  • оптимизация гранулометрического состава;
  • определение оптимальной влажности, -максимальной плотности;
  • предел прочности на сжатие образцов в сухом и капиллярном водонасыщении

!критически важно подобрать правильный состав!

!критически важно добиться внесения корректного количества вяжущих!

Подбор оптимального состава смеси
Практика показывает, что инженерный проект будущей дороги необходимо скорректировать после лабораторного анализа грунта и подбора рецептуры смеси. В 90% случаев проекты содержат ошибки и допущения, которые могу привести как к бесполезному перерасходу материалов, так и к преждевременному разрушению дорожного основания.
Распределение цемента по поверхности дороги
Использование распределителя с дозатором обеспечивает равномерное и корректное внесение, что является гарантом соблюдения рецептуры уплотняемой смеси. В своей практике мы встречали различные «фокусы» от мешков цемента, лежащих на земле до распыления прямо из трубы цементовоза. Ни о какой рецептуре и равномерном внесении тут речи не идет.
Регенерация на проектную глубину
  • Ресайклер в сцепке с битумовозом перемешивает старое дорожное покрытие с цементом и битумной эмульсией, обеспечивае равномерное смешивание в корректной пропорции

критически важно добиться равномерного перемешивания вяжущих!

На данном этапе крайне важно провести замер кислотности грунта, процента влажности, температуры протекания реакции и взять образцы для промежуточного лабораторного испытания.
Уплотнение получившегося дорожного основания
  • Качественное уплотнение тяжелым грунтовым катком с вибратором создает прочное дорожное основание из перемешанного грунта.

!критически важно добиться качественного уплотнения!

Из-за особенностей технологии неопытные подрядчики допускают следующие ошибки:
– недоуплотнение на всю глубину из-за неправильного подбора комплекта катков и режима работы
– разуплотнение из-за истечения времени схватывания или слишком большого количества проходов
Профилирование и финальное уплотнение
  • Придание необходимого профиля и придания уклона с помощью автогрейдера.
  • Профилирование производится катком на пневмошинах

!критически важно выдержать градус уклона для последующего влагоотвода!

Измерение качества получившегося дорожного основания
  • Проводится специализированным прибором Терратест 3000 с GPS привязкой к координатам места замера

!критически важно осуществить замер качества дорожного основания перед продолжением работы!

Регенерация травильных кислот в металлообработке

Нашей компанией разработана уникальная установка регенерации летучих травильных кислот и их смесей. Принцип действия данной установки основан на некипящей перегонке легколетучих кислот, таких как соляная, азотная, плавиковая. Установка целиком выполнена из полипропилена и полностью автоматизированна. При некипящей перегонке, отсутствует брызгоунос с паром, поэтому качество получаемой кислоты не ниже ХЧ.
Возможно так же, изготовление установок для повышения качества кислоты методом некипящей перегонки, тогда установки выполняються из чистого полипропилена без добавок, а качество получаемой кислоты соответствует ОСЧ.

Цены на установки очистки кислот вы можете посмотреть в нашем Прайс-листе.

Вообще, существует довольно значительное количество методов, применяемых при регенерации травильных кислот.

Краткий обзор методов регенерации травильных кислот и их смесей.

Травление — очень важная операция при нанесении поверхностных покрытий на металл различными способами: гальванопокрытие, горячее цинкование, нанесение конверсионных пленок (например, фосфатных) до последующей обработки (вытяжка / волочение и прессование), а также как окончательная или межоперационная обработка при прокатке листов, лент, проволоки, стержней и труб. В последнем случае речь идет главным образом об удалении окалины, т.е. устранении оксидов металлов, возникших на поверхности материала в ходе термической обработки. Кислоту для травления выбирают в зависимости от обрабатываемого материала.

Для углеродистой стали чаще предпочитают соляную, реже – серную кислоту. Травление нержавеющих сталей большей частью проводят в растворе из смеси азотной и фтористоводородной кислот. Для травления меди и медных сплавов до сих пор используют серную кислоту. Фосфорная кислота востребована преимущест венно не для травления, а скорее для фосфатирования или удаления ржавчины. В процессе травления удаляется окалина и продукты окисления поверхностных слоев материала при взаимодействии с водным раствором кислоты. При этом кислота растворяет не только окалину и продукты окисления, но и часть основного металла. Подавление указанного нежелательного эффекта достигается правильным выбором рабочих параметров травления – температуры и концентрации, а также применением при необходимости ингибиторов травления. Известно, что при травлении не удается использовать весь объем раствора в травильной ванне, в итоге в растворе помимо соли определенной кислоты (или солей кислот, если речь идет об их смеси) с металлом травленого материала остается существенное количество свободной кислоты (от четверти до трети первоначально введенного объема).

В случае слива отработанного раствора свободная кислота для последующего процесса травления не используется. Помимо этого при нейтрализации отработанного раствора известковым молоком (или же раствором гидроокиси натрия) окружающая среда загрязняется растворенными в воде кальциевыми или натриевыми солями (если речь идет о нейтрализации растворов с соляной или азотной кислотой).

Большинство используемых сегодня восстановительных процессов направлено главным образом на получение свободной кислоты из отработанных растворов и на ее возврат в процесс травления. Целью регенерации кислот и использованных травильных растворов, таким образом, является возврат в процесс травления максимально возможного количества первоначально введенной кислоты (кислот). Восстанавливать, вообще говоря, можно значительную часть неизрасходованной кислоты, которая составляет, как уже говорилось, от четверти до трети объема кислоты, первоначально введенной в основную ванну травления. Существует также возможность полной регенерации, однако на практике она находит применение только для ванн травления с соляной кислотой. Полная регенерация представляет собой разложение солей металлов с образованием кислоты и перевод металлов в соединения, приемлемые для последующей обработки, для нейтрализации или хранения на складе. При регенерации только свободной кислоты образуется раствор, который необходимо дополнить до требуемого рабочего объема и концентрации. Отработанный раствор в большинстве случаев затем нейтрализуют с получением осадков (шламов) нейтрализации, образованных гидроокисями металлов и нейтрализующих вод (в случае хлоридных или нитратных ванн травления – известковых солей). Полная термическая регенерация соляной кислоты. Идеальный восстановительный процесс должен был бы обеспечивать возврат всего (или как можно большего) количества первоначально введенной в процесс травления кислоты. Примером такого процесса может служить полная термическая регенерация соляной кислоты, при которой отработанную кислоту подвергают термическому разложению в реакторе с псевдоожиженым слоем, в потоке воздуха при температуре 550–800 °С. При этом происходит разложение раствора ванны травления на газообразный хлористый водород, воду и оксид железа. Газообразная фракция после конденсации вновь пригодна для использования в ванне травления. Степень регенерации может достичь свыше 95% первоначально введенной соляной кислоты.

Указанный процесс можно было бы считать практически безотходным, но только в том случае, если побочный продукт, т.е. оксид железа, снова использовать в процессе выплавки стали. В большинстве случаев этого, однако, не происходит. Собственно процесс регенерации является довольно энергоемким, его применение ограничивается определенным минимальным размером устройства травления (производительностью), а также содержанием некоторых других металлов в ванне травления (например, цинка). Это в значительной степени ограничивает или делает невозможным использование данного процесса в цехах горячего цинкования. Указанный способ регенерации используется как составная часть процесса травления в больших травильных цехах для ленты из углеродистых сталей.

Проводились эксперименты по использованию полной термической регенерации для смеси кислот в процессе травления нержавеющих сталей. Данный процесс, однако, осложняется рядом проблем, связанных с высокой коррозионной нагрузкой, которая определяется сочетанием высокой температуры и смесью паров азотной и фтористоводородной кислот. О прецедентах реализации подобного процесса данных нет. Не нашла применения и полная термическая регенерация ванн травления с серной кислотой.

Регенерация серной кислоты. Широко распространенное в прошлом травление в растворах серной кислоты сегодня встречается относительно редко. Для замены указанного процесса разработан восстановительный метод, основанный на использовании значительного изменения растворимости железного купороса (FeSO4·7H2O) в растворе серной кислоты в зависимости от температуры. Указанный способ регенерации представляет собой пример частичной регенерации отработанного раствора в ванне травления, поскольку позволяет вернуть в процесс травления только свободную серную кислоту. В самом простом случае использованную ванну достаточно просто охладить с рабочей температуры (+70 °С) до +(2–5) °С, декантировать или сепарировать выделенный железный купорос и остающийся маточный раствор кислоты, содержащий практически всю свободную серную кислоту, которую после доведения до требуемого объема, рабочей концентрации и нагрева снова можно использовать в процессе травления. Небольшое количество сульфата железа, определяемое его растворимостью при низкой температуре, во вновь подготовленной ванне не оказывает влияния на процесс. Данный способ регенерации оптимизирован для непрерывных линий травления лент из углеродистых сталей.

Аналогичный способ регенерации можно использовать, например, при травлении меди в серной кислоте (за счет охлаждения использованной ванны происходит кристаллизация медного купороса – CuSO4·5H2O). Проблемы с регенерацией могут возникнуть при травлении сплавов меди.

Для регенерации травильных кислот также можно использовать ионообменные процессы.

Ионный обмен. При простом ионном обмене происходит замена ионов металлов, содержащихся в солях в ваннах травления, ионами H+ ионообменной смолы. После истощения емкости ионита его необходимо регенерировать. Вытесненные из солей металлы необходимо нейтрализовать. Указанный метод можно использовать в случае дорогостоящей травильной и дешевой восстановительной кислот. В данном случае можно говорить практически о полной регенерации первоначально введенной кислоты, поскольку соли металлов после замены ионов металла ионом H+ переводятся обратно в свободную кислоту. Собственно процесс регенерации необходимо чередовать с восстановительными циклами ионита для возможности повторного его использования.

Процесс замедления. Замедление, используемое для регенерации травильных кислот, основывается на различной скорости прохождения ионов металлов и ионов водорода через специальный ионообменный слой. При этом снижается содержание солей металлов в травильной ванне.

Кислота затем вытесняется преимущественно в противоточном режиме при промывании водой, а после дополнения концентрированной кислотой до технологического уровня ванна становится вновь пригодной для травления.

В этом случае в ходе регенерации необходимо чередовать удаление металлов и вытеснение кислоты. Указанную регенерацию широко применяют в случае травления нержавеющих сталей в смеси азотной и фтористоводородной кислот в таком режиме, когда в ванне травления поддерживают постоянные рабочие (концентрационные) условия. Данный процесс также обеспечивает реутилизацию только свободной кислоты. Раствор солей необходимо нейтрализовать.

Диффузионный диализ – это еще один из мембранных процессов. Его принцип заключается в протекании отработанного раствора травления через ионообменную мембрану, с другой стороны которой находится проточная вода. При таком расположении элементов происходит разделение свободных кислот и солей металлов. В результате получаются, с одной стороны, растворы солей металлов

с небольшим количеством свободных кислот, а с другой – раствор, содержащий только остаточные свободные кислоты, которые после доведения до технической концентрации – можно снова использовать в процессе травления.

Данная технология является полностью непрерывной и используется, например в травильных процессах нержавеющих сталей с использованием смеси кислот.

Последние два варианта регенерации возвращают в технологический процесс травления только свободную, неизрасходованную кислоту, которая в противном случае была бы нейтрализована. Оба способа дают высокую степень регенерации (свыше 90%).

Заслуживает внимания и возможность получения свободных кислот для возврата в процесс травления с использованием вакуумного испарения и конденсации паров. Сгущенный раствор солей потом можно нейтрализовать.

Данный метод применим только для летучих кислот. Как отмечалось выше, использование растворов кислот для ванн травления и уровень их регенерации оказывают воздействие на окружающую среду. Традиционно используемые нейтрализующие средства (водные растворы гашеной извести, гидроокиси натрия) образуют с отработанными кислотами практически нерастворимые в воде гидроокиси металлов (Fe, Cr, Ni и др.), которые нейтрализуются, а образующийся осадок удаляется. Пока что таким образом осаждают только сульфаты, фториды и фосфаты.

Самыми распространенными травильными кислотами являются соляная и азотная, при этом все хлориды, а также нитраты, содержащиеся в травильных растворах кислот или их солях после нейтрализации переходят в форму растворимых. По этой причине довольно большое значение имеют процессы частичной регенерации, поскольку снижают уровень засоления. Однако процессы имеют существенные недостатки, прежде всего высокую энергоемкость.

В настоящее время не существует универсальной технологии регенерации. В каждом конкретном случае необходимо выбирать технологию с учетом целого ряда факторов, влияющих на ее пригодность. При этом желательно учитывать и необходимость снижения неблагоприятного воздействия на окружающую среду.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector