Способы очистки металлов химия

MetalloPraktik.ru

Технология производства металлопроката | Опыт. Исследования. Результаты.

Химические методы очистки поверхности

Очистка металла является одной из неотъемлемых операций производства металла под покрытие. Поэтому, одним из основных факторов, определяющих качественные и количественные показатели работы цеха жести, является работа агрегатов для очистки металлической поверхности.

На поверхности жести после стана холодной прокатки находятся остатки технологической смазки и продуктов износа полосы и валков количеством порой достигающем 1000 мг/м 2 . В то же время загрязненность металла перед отжигом должна быть не более 50 мг/м 2 . Это связано с тем, что остатки смазки во время отжига превращаются в соединения, которые вкатываются в поверхность полосы при дрессировке и не удаляются перед лужением.

Выбор метода очистки металла зависит от характера загрязнений и условий производства. Самым распространенным вариантом удаления загрязнений с поверхности является химический способ очистки загрязнений с поверхности металла.

Химические методы очистки металла основаны на взаимодействии органических растворителей, растворов щелочей, кислот, расплавов солей с частицами загрязнений с поверхности металла.

Одним из наиболее эффективных химических методов очистки металла считается обезжиривание в водных растворах щелочей. Технология очистки методом обезжиривания в щелочах получило более широкое распространение, чем обезжиривание с использованием органических соединений вследствие низкой стоимости, высокой производительности и меньшей агрессивности. К недостаткам этого метода относится плохая регенерируемость отработанных растворов щелочей. А также необходимость поддерживать относительно высокую температуру обезжиривания.

Основными процессами при обезжиривании щелочами является эмульгирование и омыление жиров животного и растительного происхождения.

Одним из важных условий отделения жировых загрязнений с поверхности металла является понижение свободной межфазной энергии на границе раздала загрязнение — обезжиривающий раствор, то есть смачиваемость очищаемой поверхности раствором. В чистых растворах щелочей при соприкосновении их с маслами происходит образование мыл, которые понижают свободную энергию раствора щелочей.

Рассмотрим омыление при взаимодействии стеарина со щелочью:

Полученный в результате реакции мыло (стеарат натрия) образует в присутствии воды коллоидный раствор. Твердые частицы различного вида удаляются с металлической поверхности вместе с жировыми загрязнениями в обезжиривающий раствор.

Качество очистки поверхности стали зависит от характера загрязнения, химического состава очищающего электролита, характера поверхности металла, температуры, жесткости применяемой воды, интенсивности механического воздействия.

Источник

Очистка металлических поверхностей. Химический способ

Подготовка металлической поверхности к окрашиванию — этап, которым нельзя пренебрегать, поскольку именно от подготовки зависит дальнейшая функциональность покрытия и его долговечность. Существует несколько разных способов, которыми может быть выполнена очистка металлических поверхностей. Химический способ сегодня считается наиболее простым и технологичным, однако многие считают его неэффективным, предпочитая ему механическую или термическую очистку. Действительно ли это так и какой способ в итоге лучше?

Термический и механический способы очистки

Механическая очистка металла от краски и ржавчины не так сложна и требует наличия довольно простых инструментов — наждачной бумаги, щетки с металлическим ворсом, острого скребка. Этот способ подходит для очистки металла от краски и ржавчины, но актуален лишь в случае, когда работа предстоит на небольшом участке.
Если же надо очистить несколько квадратных метров металла, не обойтись без такого электроинструмента, как дрель или болгарка со специальными насадками. Минусы процесса — высокая степень трудозатрат, а также невозможность гарантированно достигнуть нужного результата.

Следующий способ — это термический, который реализуется путем нагревания поверхности при помощи строительного фена для того, чтобы нагретая краска отслоилась и ее можно было счистить простым шпателем. Прообразом этого метода было использование утюга, которым краску нагревали через алюминиевую фольгу, и это было крайне медленно, к тому же не всегда результативно. Строительный фен способен нагреть поверхность быстрее и эффективнее, но вот стоит ли приобретать это дорогой инструмент, если вам потребовалось снять краску с металла один-единственный раз?

Химический способ очистки и его преимущества

Современные производители могут предложить широкий спектр смывок для краски, в том числе и специализированные составы для работы по металлу, которыми и производится очистка металлических поверхностей. Химический способ не требует специальных инструментов, а кисти и малярные валики для нанесения состава можно легко и не затратно купить в любом строительном магазине. Применение смывки чем-то похоже на процесс окрашивания, с той лишь разницей, что смывка наносится гораздо более толстым слоем, чем красящий состав.

Воздействие смывки заметно визуально, поскольку ее проникновение в краску сопровождается вздутием покрытия и его отслаиванием. Разные марки смывки имеют разное время воздействия, поэтому обратите внимание на инструкцию, где сказано об этом самом времени. После того, как состав подействует на краску, ее можно будет просто снять шпателем или щеткой по металлу. Хорошие составы способны очистить поверхность с первого раза, так что лучше не экономить на смывке, иначе придется наносить состав несколько раз.

Источник

Очистка химическими очистителями

Очистка химическими очистителями на сегодняшний день охватила практически все сферы деятельности, в которых зачастую не представляется возможным выполнить очистку без ее применения.

Основные применения профессиональных химических очистителей:

Профессиональные моющие и дезинфицирующие средства, для пищевой промышленности, позволяющие удалять животные и растительные масла, белки, смоляные отложения и нагар с технологического оборудования и инвентаря. Очистка при помощи химических очистителей широко используется на молочной, рыбной, пивной, мясной, кондитерской, винно-водочной и безалкогольной промышленности. Наша компания имеет большой опыт в применение различных экологически безвредных и эффективных очистителей на вышеперечисленных предприятиях.

Пожаро-взрывобезопасные средства для машиностроения и нефтехимической промышленности.

Пожаро-взрывобезопасные средства для машиностроения и нефтехимической промышленности, обеспечивающие эффективные решения от обезжиривания поверхностей, удаления коррозии и пассивации металла, до безопасной очистки от нефтяных и мазутных загрязнений. Особую роль химические очистители, заняли в очистке пластинчатых теплообменников от солевых и других загрязнений. Благодаря комплексу химических очистителей повышается энергоэффективность использования оборудования. Мы готовы рассмотреть и провести демонстративную очистку от любых загрязнений наружных и внутренних поверхностей, с применением химических очистителей ведущих мировых производителей на предприятиях нефтегазовой и химической отрасли.

Источник

ХИМИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ

Химические способы очистки металлов наиболее широко распро­странены в промышленности при окрашивании мало — и среднегаба­ритных изделий. Это связано с их доступностью, универсальностью, экономичностью. Их используют при обезжиривании поверхности, удалении оксидов металлов (травлении) и снятии старых покрытий.

Обезжиривание. На поверхности металлов могут присутство­вать как омыляемые (компоненты смазок, полировочных паст, следы от кожи рук), так и неомыляемые (консервационные смазки, эмуль­сионные составы и др.) «жировые» загрязнения. Различают три сте­пени загрязнения в зависимости от количества примесей на единице поверхности: слабая — не более 1, средняя — не более 5 и сильная — более 5 г/м2.

Химическое обезжиривание основано на растворении, эмульги­ровании и разрушении (омылении) жиров и масел. В качестве обез­жиривающих веществ нашли применение: органические растворите­ли, водные моющие растворы и эмульсии растворителей в воде (эмульсионные составы). Наибольшее применение в нашей стране получило обезжиривание водными моющими растворами как наи­менее токсичный, дешевый и пожаробезопасный способ.

Обезжиривание водными растворами основано на химическом разрушении омыляемых жиров и масел и солюбилизации и эмуль­гировании неомыляемых загрязнений. Последний процесс схемати­чески можно представить в виде последовательных стадий (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Схема процесса удаления (эмульгирования) масляного слоя щелочным раствором:

Р — раствор; М — масло; Э — эмульсия; П — подложка

Вода обладает слабым мою­щим действием по отношению к масляным загрязнениям. Из-за большого поверхностного натя­жения и несовместимости с мас­лами она плохо смачивает зажи — ренные поверхности и не образует стабильных эмульсий. Обезжи­ривание ускоряется при повы­шении температуры, механическом воздействии, использовании элек­тролитов, повышении pH среды, применении ПАВ. На принципе со­четания температурного и механического воздействий разработан и применяется способ пароструйной очистки. Поверхность обрабаты­вают водяным паром под давлением 0,6-4,0 МПа или теплой водой, выходящей из насадок под давлением 16-18 МПа.

Особенно хороший эффект достигается при использовании вод­ных растворов щелочных электролитов и ПАВ. В качестве элек­тролитов применяются едкий натр (каустическая сода) ЫаОН, кар­бонат натрия (кальцинированная сода) N32003, силикат натрия (жид­кое стекло) На25Ю3, тринатрийфосфат Ыа3Р04, пирофосфат натрия Ма4Р207, гексаметафосфат натрия (ИаР03)6, триполифосфат натрия На3Р04*2ЫаР03. Эмульгирующее действие возрастает при введении ионогенных (мыла, алкил — и арилсульфонаты) и неионогенных (ок — сиэтиленовые эфиры алкилированных фенолов и др.) ПАВ. Нередко предусматривают добавки водорастворимых полимеров, например На-карбоксиметилцеллюлозы; их присутствие предотвращает оседа­ние загрязнений на очищаемой поверхности.

Для обезжиривания черных металлов обычно применяют рас­творы с общей концентрацией щелочи и щелочных солей 30-100 г/л, имеющие pH 10-13.

Составы для обезжиривания цветных металлов часто отличаются от составов, применяемых для очистки черных металлов. В боль­шинстве случаев они имеют более низкие значения pH.

В промышленности нашли применение в основном готовые со­ставы, выпускаемые в виде концентратов. Концентраты для обезжи­ривания стали (марки КМ-1, КМ-17, КМ-19, КМ-22, КМ-25), для обез­
жиривания цинка и алюминия (КМ-5 и др.), моющие средства (МСУ-1, БОК-5 и др.) изготовляют отечественные фирмы (ООО «Экохиммаш», ООО «Кемикс», НПФ «РИФТ» и др.). В основном они представляют собой порошковые смеси солей фосфорной, борной и других кислот с соответствующими ПАВ. Например, состав КМ-2 для обезжирива­ния алюминия состоит из динатрийфосфата, буры и соды. Для полу­чения растворов рабочей концентрации (обычно 5-15 г/л при струй­ном нанесении и 15-40 г/л при обезжиривании окунанием) компо­зиции растворяют в воде. У разных составов pH растворов может колебаться от 8 до 12.

Обезжиривание проводят при следующих режимах:

TOC o «1-5» h z Температура рабочего раствора, °С 50-60

При струйной очистке 1-5

При очистке погружением 5-15

Степень очистки поверхности при использовании промышлен­ных составов 94-98 %.

Обезжиривание органическими растворителями, в отличие от ще­лочного, основано на растворении масляных и жировых загрязне­ний. Этим способом удается достичь хорошей степени очистки по­верхности за короткое время. Применяют растворители, обладающие высокой активностью (растворяющей способностью) по отношению к загрязнениям, стабильностью (стойкостью к разложению), низким поверхностным натяжением, умеренной летучестью. В первую оче­редь получили распространение алифатические и хлорированные углеводороды:

Хлорированные углеводороды, в отличие от алифатических, не­горючи, однако они более токсичны (предельно допустимая концен­трация паров трихлорэтилена и пентахлорэтана составляет 10 мг/м3, уайт-спирита 300 мг/м3). Хлорсодержащие растворители, кроме того, склонны к гидролизу при действии воды. Особенно подвержены гид­ролизу трихлорэтилен и перхлорэтилен — наиболее широко приме­няемые для обезжиривания растворители. Образующийся при гид­ролизе хлороводород может вызвать коррозию изделий и аппарату­ры (ванн). Для локализации его действия в состав растворителей вводят ингибиторы коррозии и вещества, нейтрализующие хлорово­дород, например аммиак, триэтаноламин, уротропин (0,001 г/л) и др.

Обработку растворителями проводят как в жидкой, так и в паро­вой фазах. Особенно часто сочетают оба способа воздействия. Обез­жиривать растворителями можно практически любые металлы. Не рекомендуется применять трихлорэтилен, не содержащий ингиби­торов, для обезжиривания алюминия, магния и их сплавов во избе­жание нежелательных реакций с металлической поверхностью.

Органические растворители эффективно удаляют с поверхности масляные и жировые загрязнения при комнатной температуре, но не обеспечивают должной очистки от твердых минеральных загрязне­ний, таких как абразивы, остатки металлической стружки, песок. Ра­бота установок неизбежно связана с рекуперацией растворителей и, соответственно, со значительными энергозатратами.

Эмульсионное обезжиривание — комбинированный способ, соче­тающий многие достоинства очистки органическими растворителя­ми и водными щелочными растворами. Эмульсионное обезжирива­ние особенно эффективно при большом количестве механических загрязнений на поверхности. Вследствие пониженной токсичности и пожаробезопасности эмульсионные составы оправдали себя и при ручной очистке изделий взамен органических растворителей.

Применяют составы, представляющие собой эмульсии органиче­ских растворителей в воде, стабилизированные ионогенными или неионогенными ПАВ.

Растворителями служат алифатические, ароматические или хло­рированные углеводороды. Их массовая доля в готовых для приме­нения эмульсиях колеблется от 5 до 50 %. Для стабилизации эмуль­сий в их состав нередко вводят небольшое количество смешиваю­щихся с водой растворителей (спиртов, эфиров). Моющие составы, в которых массовая доля растворителей не превышает 10 %, считаются неогнеопасными при применении. Ниже приводится рецептура од­ного из составов на основе трихлорэтилена (в %):

Трихлорэтилен 20 Эмульгаторы 2,0

Пирофосфат натрия 0,5 (ОП-Ю, сульфонол)

Ингибитор (амин) 0,5 Вода 77

Известность получили двухфазные моющие средства «Эмульсол» (Польша), позволяющие проводить обезжиривание поверхности де­талей и изделий при пониженных температурах (35-40 °С), «вагск)- с1еап 1672/1» (температура 15-25 °С), а также отечественный концен­трат КФЭН (фирма ООО «Кемикс»), позволяющий производить обез­жиривание металлов при температуре 18-25 °С. КФЭН представляет собой кислый многокомпонентный препарат, включающий раство­рители, активаторы и ПАВ. Состав для обезжиривания готовят сме­шением концентрата с водой. Рабочая концентрация 10-50 г/л, про­должительность обезжиривания методом погружения 10-20 мин, ме­тодом распыления 1-4 мин.

Технологический процесс Обезжиривания включает следующие операции: обработка поверхности моющим составом, последующая промывка (в случае воднощелочных и эмульсионных составов) и сушка. Обработку водными растворами и эмульсиями проводят ли­бо способом погружения, либо распылением (струйный способ). Струйное обезжиривание более эффективно (процесс ускоряется в

3- 4 раза). Это объясняется тем, что к химическому воздействию до­бавляется механическое действие струи жидкости; кроме того, при распылении достигается лучшее перемешивание раствора. Темпера­тура рабочих растворов обычно составляет 50-60 °С.

Обезжиривание погружением проводят в стационарных ваннах, снабженных паровым, газовым или электрическим обогревом. Агре­гаты струйной очистки работают в непрерывном и периодическом режимах. Наиболее распространены агрегаты непрерывного дейст­вия. Изделия в них проходят на подвесных конвейерах последова­тельно три зоны: обезжиривания, первой и второй промывок. Если обезжиривание поверхности является завершающей стадией подго­товки поверхности, вторая промывка перед окрашиванием произво­дится деминерализованной водой. Температура воды для промывки 20-70 °С. Вода, как и обезжиривающий состав, подается на изделия через специальные насадки под давлением 0,15-0,20 МПа; продолжи­тельность обезжиривания 2-3 мин, промывки 1-2 мин.

Обезжиривание растворителями проводят в закрытых камерах или установках непрерывного действия. Загрязненные изделия на конвейере последовательно проходят через ванну с растворите­лем, зону облива и зону выдержки в парах. Общее время обезжи­ривания 2-5 мин. Загрязненный растворитель регенерируют пере­гонкой.

Ультразвуковое обезжиривание. Обезжиривание растворителями, щелочными и эмульсионными моющими составами ускоряется, а качество очистки поверхности возрастает, если процесс проводят в акустическом (ультразвуковом) поле. Ультразвуковая очистка нашла применение для изделий небольших размеров и сложной формы, от которых требуется высокая степень чистоты поверхности (детали часов и приборов, инструмент и т. д.). Крупные изделия требуют
больших по размерам ванн; входная мощность преобразователя при этом резко возрастает (на 4,5 л жидкости входная мощность состав­ляет примерно 100 Вт), что делает способ экономически малооправ­данным.

Ультразвуковую очистку проводят в специальных установках — ваннах (УЗВ-15м, УЗВ-1бм, УЗВ-18м), снабженных магнитострикци — онными, пьезокерамическими или ферритовыми преобразователя­ми. Полезный объем ванн 15-150 л. Очистку проводят при следую­щем режиме:

TOC o «1-5» h z Частота, кГц 20-40

Удельная мощность, кВт/м2 10-30

Температура воднощелочных и эмульсионных составов, °С 40-50 Температура растворителей, °С 20-40

Продолжительность очистки, мин 0,5-2,0

Электрохимическое обезжиривание. Водные растворы, используе­мые для электрохимического обезжиривания, содержат в основном те же компоненты, что и растворы, применяемые при химической очистке. Но, учитывая активную роль, которую играют в электрохи­мическом процессе выделяющиеся на электроде пузырьки газов, концентрация компонентов (как и в случае ультразвукового обезжи­ривания) может быть значительно понижена. Электрохимическим способом можно обезжиривать как черные, так и цветные металлы. Типовой состав электролита (в г/л):

Кальцинированная сода 40-50 Метасиликат натрия 3-5

Тринатрийфосфат 50-60 Синтанол ДС-10 1-2

Условия проведения процесса:

Плотность тока, кА/м2 Температура, °С

Продолжительность очистки, мин

Проблемными вопросами при обезжиривании поверхности яв­ляются снижение энергозатрат и повышение экологической чистоты применяемых материалов. Практика показывает, что обезжирива­ние существующими водными составами при низких температурах (25-30 °С) не обеспечивает высокое качество очистки поверхности. Хорошие результаты достигаются лишь при применении органиче­ских растворителей и эмульсионных составов, однако при этом страдает экология. Противоречие в известной степени снимается при применении пароводоструйного и термического способов обез­жиривания.

Положительным является также применение составов, не тре­бующих последующей промывки (например, БОК-5) или допускаю­щих сброс промывных вод без предварительной их очистки.

Травление. Окалину, ржавчину и другие оксиды чаще всего уда­ляют с поверхности металлов травлением в растворах кислот, кислых солей или щелочей. Очистка поверхности травлением сводится к растворению оксидов и поверхностного слоя металла, восстановле­нию оксидных соединений и их отрыву выделяющимся водородом. Травлению подвергают изделия, предварительно очищенные от ме­ханических и жировых загрязнений.

Травление черных металлов. В качестве травильных растворов для черных металлов наиболее широко используют серную, соляную и ортофосфорную кислоты с различными добавками и присадками.

При травлении кислотами на кинетической кривой уменьшения массы образца (рис. 9.2) можно выделить три периода: I — растворе­ние оксидов (окалины); II — появление анодных участков поверхно­сти, сопровождаемое одновременным растворением оксидов и ме­талла; III — растворение металла. Значения tg а и tg Р характеризуют скорость травления и растворения (коррозии) металла соответствен­но. Наилучшей является технология, при которой tg А максимален, а tg р минимален.

Серная кислота более активно взаимодействует с железом, чем с безводными ее оксидами (при травлении растворяется не более 20 % окалины). Проникая в поры и трещины окалины, кислота растворяет поверхностный слой металла и тем самым нарушает его связь с ока­линой. Поэтому травление в серной кислоте связано с образованием значительного количества шлама, наводораживанием стали, ее ох­рупчиванием. Поверхность металла в результате «растравливания» имеет высокоразвитый рельеф. Наиболее часто используют кислоту с концентрацией 150-200 г/л, процесс травления ведут при 50-80 °С.

В соляной кислоте удаление окалины происходит преимущест­венно в результате ее растворения (снижение массы окалины дости­гает 50 % и более). Вследствие этого поверхность металла после трав­ления в соляной кислоте оказывается более гладкой, чем в серной: снижается и степень шламообразования. Травление в соляной кисло­те удовлетворительно идет при температурах 20-60 °С, оптимальная концентрация кислоты 100-150 г/л. Применение соляной кислоты, однако, менее удобно и экономично, чем серной. Поэтому для трав­ления чаще применяют серную кислоту и смеси серной кислоты с соляной или хлоридом натрия. Присутствие последнего снижает ско­рость коррозии железа, не влияя на скорость растворения его окси­дов. Еще более эффективным в этом отношении является введение

Рис. 9.2. Зависимость уменьшения массы АС Образца от продолжительности т травления в

Химия и технология лакокрасочных покрытий

БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

Большинство лакокрасочных материалов содержат органические растворители и другие огнеопасные и вредные вещества, поэтому при работе с ними приходится применять специальные меры пре­досторожности. Многие органические растворители относятся к легковоспламе­няющимся и горючим …

УТИЛИЗАЦИЯ И ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ

Использование вторичных материальных ресурсов — необходи­мое условие роста экономики, совершенствования производства и уменьшения загрязнения окружающей среды. В окрасочных произ­водствах такими ресурсами могут служить отходы лакокрасочных материалов, осаждающихся в распылительных камерах, …

ЗАЩИТА ВОДНОЙ СРЕДЫ

При получении покрытий образуются разные загрязняющие вод­ную среду стоки. Наибольшее количество сточных вод образуется при подготовке поверхности металлов — щелочном обезжиривании, трав­лении, фосфатировании, оксидировании, пассивировании. Стоки воз­никают также при мокрой …

Продажа шагающий экскаватор 20/90

Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788

Источник