清洁生产技术在镀锌生产线的应用

摘要：研究并设计实施了清洁生产技术在镀锌生产线各个工序上的应用，经实践证明，清洁生产技术的应用，不仅大大降低了污染物的排出量，而且减少了原料耗费量，节约了能源，降低了生产成本，使资源利用率不断提高，产生了很好的经济效益和环境效益，并可推广到其他电镀生产线上。

关键词：清洁生产;镀锌;环境保护

《中国21世纪议程》对清洁生产的定义是：既可满足人们的需要，又可合理使用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法和措施，其实质是一种物料和能耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害化，或消灭于生产过程之中。清洁生产是一种新的污染防治战略，它是一种工业与环保相结合的生产方式，着眼于利用源削减和再循环手段将先前的污染末端治理转向，把污染降低或消除在生产到消费的过程中，它包括清洁的能源、清洁的生产过程和清洁的产品。

1某公司镀锌生产线改善前的状况

某公司镀锌生产线建于20世纪90年代中期，相比现在的生产工艺落后，所使用的原材料对环境和人体健康存在危害，对产生的废物进行的末端治理费用昂贵。

1.1电镀液仍然使用氰化镀锌溶液

氰化物在电镀中是最优良的络合剂，其均镀能力和深镀能力好，能得到光滑细致的镀层。此外，其对电镀车间设备腐蚀的作用很小，因而在生产中被长期广泛的采用。但由于氰化物(氰化合物)有剧毒，不仅对人体健康产生危害，对环境的污染也很严重。人体直接接触氰化物会引起中毒，严重的甚至会导致死亡。对于处理含氰废水，其反应复杂，多采用碱性氯化法，需要经过两个氧化阶段，才能将有毒物质转变为无毒物质。该方法需要大量的氧化剂，会产生较多的污泥沉渣，既污染环境，其治理费用也很高，因此，无氰电镀是本次清洁生产技术应用的重中之重。

1.2镀锌前处理为增强除油效果，往往使用三氯乙

烯进行零件清洗三氯乙烯作为金属脱脂剂，它能高效将工件表面的油污去除，是最佳的金属脱脂洗剂。然而，三氯乙烯对人体健康存在极大的危害，严重可致死。该物质DOI:10.14099/j.cnki.tjkj.2017.03.013对环境也有严重危害，应特别注意对空气、水环境及水源的污染。国际多个法规制定机构及政府皆承认三氯乙烯属于第二类致癌物质。因此，寻找一种既经济实用又能替代含氯溶剂的环保型清洗剂势在必行。

1.3为了提高镀锌层的抗蚀能力，镀锌后需在重铬

酸盐溶液中进行钝化钝化使镀层表面生成一层化学稳定性较高的铬酸盐膜，形成钝化膜。钝化处理不仅能大大提高镀锌层的抗蚀能力，而且还能使表面光泽美观。六价铬钝化有很高的耐蚀性和自我修复的自愈力，且价格低廉，但属于强致癌物，对环境和人体健康存在严重的危害性。三价铬钝化是取代六价铬钝化很好的选择。

1.4在进行工件前处理时，浸蚀工序采用盐酸

浸蚀后的零件表面残渣较少，质量较高。但盐酸易挥发，致使车间弥漫着大量的酸雾，气味也大，不仅对环境造成严重污染，而且还危害人体健康；同时，酸雾还对车间设备、设施产生强烈的腐蚀。盐酸抑雾剂的使用必不可少。

1.5清洗水采用长流水

清洗是电镀工程中不可缺少的重要工序，无论是镀前清洗还是镀后清洗，都会影响镀层的质量。为充分洗净工件上残留的药液，水洗槽采用了长流水形式，以保证工件清洗时水是流动的，使工件清洗效果得到很大改善，但由于长时间流水，也浪费了宝贵的水资源。节约能源也是清洁生产的内容之一。上述各个方面，为本次清洁生产技术应用的改善重点。

2镀锌线体改造的基本依据

本次镀锌线体改造以清洁生产的标准作为依据，从源头抓起。主要体现在以下几个方面：①尽量使用低污染、无污染的原料来替代有毒有害的原料；②采用清洁高效的生产工艺，使物料能源高效地转化成产品，减少对环境有害的废物；③向社会提供清洁的产品，这种产品从原材料提炼到产品最终处置的整个生命周期中，要求对人体和环境不产生污染危害或将有害影响减少到最低限度；④在商品使用寿命终结后，能够便于回收利用，不对环境造成污染或潜在威胁。

3改善方案

3.1碱性锌酸盐镀锌

将氰化镀锌溶液改为无氰碱性锌酸盐镀锌。根据最近的调查，我国目前氰化物镀锌仅占20%,左右，碱性锌酸盐镀锌占30%,，氯化物镀锌占45%,，其他镀锌占5%,。从国外镀锌情况看，氯化物镀锌占50%,，碱性镀锌占30%,，氰化物镀锌仅占20%,，还在不断下降。可见无氰化镀锌的进展是非常迅速的。由于新型添加剂的研究和应用，无氰镀锌的质量有了明显的提高。我们选用了碱性锌酸盐镀锌，添加剂和光亮剂使用的是某化学药品公司生产的添加剂A、B和光亮剂C。工艺条件及工艺验证分别见表1和表2。结果表明，碱性锌酸盐镀膜与氰化物镀锌镀膜性能接近，从镀层质量上显示，碱性锌酸盐可以作为氰化物镀锌的替代工艺。碱性锌酸盐的废水处理工艺简单，处理方法常采用物化法。经实践证明，应用调节pH值的方法，即适宜的pH值范围为9.0～11.0，再加入一定量的絮凝剂，去除废水中的总锌，效果显著。处理后的水可达到排放标准，其处理费用也明显降低。由此可见，碱性锌酸盐镀锌不仅能得到令人满意的优良镀层，对环境、人体健康的危害及废水处理费用都大大降低，是氰化物镀锌很好的替代品。

3.2环保型碳氢清洗剂

碳氢清洗剂选用的是A厂家提供的F环保型碳氢清洗剂，其清洗性能及洗净力强，清除油污和脂渍尤为有效，润湿及渗透性能优秀，可有效清洗微型精密零件，通常能与多种金属、弹性体和塑料很好地相容。F清洗剂蒸发速率低，使其化学品消耗降低，并且经过滤后能以高回收率回收清洗剂，反复循环使用，成本大大降低，并且对人体及环境的影响较小。已证实，该清洗剂没有致癌作用，气味清淡，操作人员备感舒适，不消耗臭氧，在空气中能迅速降解，对环境无危害，如表3所示。由此可见，环保型碳氢清洗剂F在清洗能力上和三氯乙烯是相当的，对人体健康和环境无危害且经济实用，是很好的替代品。

3.3三价铬取代六价铬钝化

三价铬钝化最主要的优点是，它是环保型药剂，而且易于处理，是一种代替广泛使用但严重污染环境的六价铬的最具有前途的电镀工艺之一。发达国家已经减少六价铬钝化直至完全取消，就是得益于三价铬钝化等环保型的新工艺技术。我们在考察期间，对多家药液厂家进行了调研，最终选择了由J化学公司生产的T钝化液。该钝化液是一款低浓度的三价铬转换膜，不含对人体和环境有危害的六价铬，且该钝化液废液处理工艺简单，采用物化法，将pH值调整到9～10，加入絮凝剂，去除废水中的三价铬，效果显著，省去了将六价铬转化为三价铬的步骤，处理后的水可达到排放标准，其处理费用也明显降低。其处理工艺如表4所示。通过盐雾试验和高温潮湿试验对三价铬和六价铬钝化膜性能进行比较，如表5、6所示。由此可见，三价铬钝化膜与六价铬的钝化膜的耐蚀性相同或比其更高，是取代六价铬钝化很好的工艺。

3.4添加盐酸抑雾剂

在浸蚀工序中添加抑雾剂，盐酸抑雾剂用于抑制盐酸酸雾的挥发产生，同时促进盐酸酸洗金属过程中清除各种油污，减缓或抑制盐酸对金属的腐蚀。我们和三氯乙烯是相当的，对人体健康和环境无危害且经济实用，是很好的替代品。使用的是由高效烟雾抑制剂、酸雾吸收剂等复配而成的溶剂，其性能稳定、用量小、效率高、费用低、无毒无臭、对环境无污染，使用安全。经实践证明，盐酸抑雾剂的使用不仅改善了工件的清洗效果，电镀车间的环境也得到明显的改善。

3.5水洗槽安装电磁阀

在清洗水槽中增加电磁阀。为使工件水洗彻底，水洗槽常处于长流水状态，造成了一定的浪费。在水洗槽边的水管上安装电磁阀，通过感应程序，当第1个工件进入水面时，电磁阀自动开启，水管进水，当最后1个工件离开水面30,s后，电磁阀自动关闭，水管停止进水，达到节水的目的。为计算节水量，分别在装有电磁阀和未装电磁阀的水槽各装一块水表用来记录1,d的用水量，流量均设定为0.3,m3/h，即0.005,m3/min。程序设定水洗时间为2,min，一天工作时间8,h。如表7所示。由此可见，增加电磁阀比未增加节水59%,。为验证上述结论进行理论计算：装有电磁阀水槽：节拍11次/h，每次水洗时间2,min/次；11次/h×2,min/次×8,h/d×0.005,m3/min×12＝10.56,t/d60,min/h×8,h/d×0.005,m3/min×12＝28.8,t/d节水率：(28.8-10.56)/28.8×100%＝63%,综上所述，理论和实践比较，节水率在60%左右。

4结论

通过清洁生产的引用，利用源削减手段将先前的污染末端治理转向把污染降低或消除在生产到消费的过程中，如碱性锌酸盐替代含氰镀锌，环保型清洗液替代三氯乙烯，三价铬替代六价铬镀锌，使用安装电磁阀控制用水量及盐酸抑雾剂等手段，不仅改善了产品品质，同时也保护了环境，实现了经济效益和环境效益的双丰收。这一应用可推广到其他电镀生产线上。

作者:陈静  单位:天津三国有限公司

参考文献

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