清潔生產與電鍍技術發展

鄒森

（中國電子科技集團公司第二研究所 山西太原 030024）

電鍍企業實施清潔生產是解決這些問題的主要手段。清潔生產是將環境保護持續地貫穿于生產過程、產品和服務中，以減少對人類和環境的風險性和危害性。對生產過程而言，清潔生產包括節約原材料和能源，淘汰有毒原材料并在全部排放物和廢物離開生產過程以前減少它的數量和毒性。進行清生產審核，就必須有可靠的清潔生產技術作為支撐。

1 清潔生產概述

1.1 清潔生產的定義

在《中華人民共和國清潔生產促進法》中明確規定，所謂清潔生產，是指不斷采取改進設計，使用清潔的能源和原料，采用先進的工藝技術與設備，改善管理、綜合利用，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或者避免生產、服務和使用過程中污染物的產生和排放，以減輕或者消除對人類健康和環境的危害，并對清潔生產的管理和措施進行了明確的規定。

1.2 清潔生產要達到的目標

清潔生產要達到的目標有兩個：①過資源的綜合利用、短缺資源的代用、二次能源的利用以及節能、節水、省料，以實現合理利用資源，減緩資源和能源的枯竭；②在生產過程中，減少或消除廢棄物和污染物的產生和排放，促進工業生產和產品消費過程與環境的相容性，減少產品在整個生命周期對人類和環境的危害。

2 實現清潔生產的技術基本途徑

2.1 逆流清洗技術

電鍍逆流清洗技術是大家所熟悉的一種從改革清洗工序著手的防止電鍍污染技術。這項技術不但能夠有效地防止電鍍污染，而且能夠回收水和化工原料，實現電鍍清洗水的閉路循環。

電鍍行業從廢水中排放的重金屬占原材料的比率是很可觀的，電鍍過程中沉積到鍍層上去的重金屬只占重金屬消耗量的很少部分。以鍍鉻為例，鉻酐作為鍍鉻層沉積僅占總量的15～25%，而排入大氣、水環境中的要占75～85%，其中40～50%的鉻酐是在零件清洗過程中流失的。如果我們能夠對清洗工序進行改革，把敞開式的清洗系統改變為封閉式清洗系統，不僅可以實現不排或少排清洗水，而且可以將進入這一工序的溶液返回到電鍍工序中重復利用。這是一種從改革清洗工序著手進行積極預防電鍍廢水污染的措施之一。

電鍍逆流清洗就是基于這一想法發展起來的新技術。它是節約清洗水量，實現閉路循環的一種比較理想的方法。因此，自美國學者J.B.Kushner提出逆流清洗方法以來，受到各國電鍍界和環保界的普遍注意，并得到迅速發展。我國對逆流清洗技術也進行了大量的試驗研究，于20世紀80年代應用了逆流清洗、逆流反滲透、逆流清洗——化學處理等技術。并由這些防治手段組成的電鍍廢水閉路循環系統或半閉路循環系統已成為我國電鍍行業防治電鍍廢水的主要發展趨勢。近年來，人們在電鍍連續清洗技術和清洗理論計算等方面也取得了一定的進展。通過對電鍍連續清洗的理論計算推導公式，為連續電鍍生產線的設計提供理論依據，達到即回收貴重金屬，又實現無污染排放，保護環境的目的。

2.2 低毒無毒工藝

電鍍生產的原輔材料中往往含有毒性較大的氰化物和重金屬，對環境的破壞非常嚴重，而且還隨時危及到我們的生活生存。所以，在預防電鍍污染的措施中，采用低毒無毒為原料的清潔工藝，是一項十分重要的工作，它從源頭削減了污染，減少或改變了廢物的毒性。目前，電鍍企業提倡的低毒無毒工藝包括：無氰電鍍、三價鉻電鍍等，都是電鍍行業進行清潔生產的有效途徑。這里重點介紹無氰鍍銅。包括HEDP工藝和BF工藝。

2.2.1 HEDP堿性鍍銅

HEDP堿性鍍銅是取代劇毒氰化物鍍銅、實現無氰電鍍的一個鍍銅工藝。該工藝30多年來已趨成熟，特別是近幾年推廣應用速度加快，廢水處理問題也已解決，而且簡單可行（寧波某五金公司：先將鍍銅液或鍍銅廢水調pH值到4.4，然后加入CaCl2溶液即可沉淀清澈）。該工藝經工廠應用，無論在鋼鐵件掛鍍與滾鍍都取得了良好效果，鋅合金、鋁合金電鍍上也有應用。它既不用氰化物，又比預鍍暗鎳省了許多投資及日常維護費。

2.2.2 BF無氰堿銅

2013年11月18日，來自中國表面工程協會電鍍分會老專家工作委員會、浙江省環境監測中心、杭州電鍍協會等權威機構的多名專家齊聚杭州，對巴菲爾化學（衡州）有限公司自主研發的新型絡合劑暨BF無氰堿銅電鍍液成果進行評估。專家組認為，BF無氰堿銅電鍍液已具備替代氰化電鍍的技術條件。一份來自浙江省環境監測中心的環境監測報告顯示：BF無氰堿銅電鍍液不含氰化物，廢水經綜合處理可完全達標排放。另一份來自中科院寧波材料技術與工程研究所的檢測報告顯示：BF無氰堿銅電鍍液電鍍的產品結合力和氰化電鍍一致。

2.3 無氟、無鉛和代鎳電鍍

在電鍍中，有不少鍍種使用氟化物、氟硅酸鹽或氟硼酸鹽等有毒物質，這些物質具有很強的腐蝕性，對人體危害極大，且三廢處理比較困難。電鍍鉛、錫及其合金等工藝常用含氟鍍液體系，甚至高效、高速鍍鉻也用含氟的添加劑。由于鉛的毒性比較大，實際上很少有單位使用鍍鉛工藝。而鍍錫、鍍鉛-錫合金鍍液中氟化物和氟硼酸鹽還占有相當的比例。人們從環境保護和清潔生產出發，研究并開始應用無氟鍍液來代替氟化物鍍液。一種是氨基磺酸鍍液，可獲得結晶細致、平滑、光亮的鍍層，且沉積速度快，適合于高速電鍍；另外就是甲磺酸、酚磺酸鹽鍍液，成分簡單，容易維護，廢水處理簡單，可在高電流密度下工作，適合高速電鍍，但價格較貴。就連鍍鉻中的添加劑也已被含無氟的復合有機添加劑所取代。

2.4 低濃度工藝

電鍍車間廢水中的污染物主要是由于鍍件從鍍槽（或其它鍍前、鍍后處理槽）中帶出的溶液物質，一般說帶出物質的量與糟液的濃度成正比。這樣即浪費了原材料，又增加了處理廢水的負擔。為此，在電鍍的過程中，可通過控制電壓、溫度等條件，使電鍍所需濃度降低，這樣既減少了環境污染，又降低了生產成本，環境效益和經濟效益明顯。

針對著普通低鉻酸鍍鉻工藝存在著的一些不足，如槽電壓較高、能耗較大、電解液的深度和均鍍能力較差、對金屬和非金屬雜質敏感性較大、鍍液穩定性差等，近年來人們研究推出的使用稀土低濃度低溫度添加劑鍍鉻工藝也取得了成功。

2.5 中水回用技術

中水回用系統采用“砂濾+碳濾+保安過濾器+超濾+RO反滲透”工藝對廢水進行深度處理。砂濾系統為預處理裝置，濾除原水中懸浮顆粒物及膠原物質，可防止原水污染超濾膜和反滲透膜；碳過濾系統去除廢水中的有機膠體，確保反滲透系統的安全穩定運行；超濾系統進一步去除原水中的一切熱源和絕大部分雜質；反滲透部分是主要的除鹽裝置，去除原水中大部分的溶解固形物、膠體硅及有機物，保證出水指標指標達到回用水要求。

2.6 廢氣分類收集和處理

①酸霧廢氣酸霧廢氣經過車間收集罩收集后，在引風機負壓作用下，引入含堿液的洗滌塔內進行吸收中和后排放，吸收劑采用氫氧化鈉。堿霧廢氣用稀硫酸或稀鹽酸吸收液。②含鉻廢氣含鉻酸霧廢氣經過單獨的收集罩收集引到樓頂后，首先把含鉻酸霧廢氣經過還原劑還原后，產生的酸霧廢氣要經過中和洗滌塔吸收后才能達標排放，還原劑選用焦亞硫酸鈉，吸收劑采用氫氧化鈉。③含氰廢氣電鍍車間含氰化物廢氣經過單獨收集罩收集引到樓頂進行收集后，首先要把含氰廢氣經過氧化后破氰，破氰后的廢氣含有酸霧，因此破氰后端要設置一套中和洗滌塔把酸霧吸收后達標排放，氧化劑選用次氯酸鈉，吸收劑采用氫氧化鈉。

3 實現清潔生產的清潔原料和能源途徑

電鍍企業實施清潔生產的首要途徑是使用清潔的原料和能源。即在生產中能被充分利用，又很少產生廢物和污染的原材料和能源，清潔原料和能源主要措施包括：①采用天然氣、電能等清潔能源。②采用無污染、低污染的原料，替代有毒、有害的原材料。a.采用低溫除油、無磷除油劑、水基清洗劑及剝離型清洗劑；減少鹵代烴清洗劑用量、超聲波清洗技術。b.采用去離子水，用于溶液配制和清洗鍍件。c.采用酸性鹽進行弱腐蝕。d.鋅合金代替鎘；鎳合金代替硬鉻。e.采用紅外加熱、電熱膜等清潔能源加熱技術。

4 節水措施

4.1 設置回收槽

在清洗槽前設置一級或多級回收槽，配合逆流漂洗、噴淋清洗等組合清洗工藝，既可保證清洗質量，減少清洗水用量，又能回收鍍件帶出的重金屬，減少污染物排放。此方法對于金屬價格較貴的加熱型鍍種（如鍍鎳、鍍鉻等）尤為適用，如鍍后采用3個回收槽+間歇式三級逆流漂洗的清洗方式，用去離子水進行回收清洗和逆流漂洗，并配合定期翻槽等措施，可實現鍍后清洗廢水的微排放。為平衡回收槽中的鍍液濃度，可采用加熱濃縮回收液、增加回收槽數量或適當提升鍍液溫度等措施。為解決回收后鍍液中雜質積累的問題，可在鍍槽旁邊設置輔助槽，通過在線電解的方式凈化鍍液。

4.2 加強廢水回用

a.采用逆流清洗-反滲透，逆流清洗-離子交換，逆流清洗-離子交換-蒸發濃縮等技術實現生產過程中再利用，如淋洗水回用、工藝母液回用和沖洗廢水循環。b.廢水經末端治理后進行回收利用。綜合電鍍廢水經簡單的物理化學法處理后，采用膜分離技術等對廢水進行中水回用。

4.3 清洗水串級使用

在使用上述清洗方法的基礎上，可進一步采用一水多用的節水措施，如將酸洗或弱腐蝕后的清洗水泵送至脫脂或除油后的清洗工序，將鍍鉻后的清洗水串級回用至前處理粗化后的清洗，或將部分末級逆流清洗水串級回用至逆流清洗前的噴淋清洗等。

5 電鍍清潔生產管理

5.1 合理組織物料循環

企業內的物料循環分為下列幾種情況：①將流失的物料回收后作為原料返回流程；②將生產過程中生成的廢料經適當處理后作為原料或原料的替代物返回生產流程；③將生產中生成的廢料經適當處理后作為原料返用于其他生產過程中。如企業生產過程中的循環用水、含鐵塵泥、鋼渣、煤氣等的綜合利用，既節約了能源和資源，又大幅度減少了物料流失和廢液、廢氣、廢渣的排放。

5.2 產品體系改革

清潔產品的原則是節約原料和能源，少用昂貴或稀缺的原料；產品在使用過程中及使用后，不含危害人體健康和生態環境的因素；產品易于回收、復用和再生，易處置、易降解；賦予產品合理的壽命，考慮產品正常報廢的因素；簡化包裝，鼓勵采用可再生的材料制成包裝材料或便于多次使用的包裝材料。清潔產品在生產過程、使用過程中甚至使用之后，都對環境無害。

6 結束語

總之，電鍍行業是電子、信息、汽車、機械、家具等制造業不可或缺的配套產業，對我國經濟社會的發展起了很大的促進作用。但是，電鍍行業又是污染較重的行業，由于環境制約因素越來越突出，該行業面臨著環境的巨大挑戰。建設環境友好型、資源節約型社會是我國的國策，國家節能減排目標和環保要求的雙重壓力，對污染較重的電鍍行業是嚴重的挑戰。推行清潔生產，減少和消除電鍍生產給環境帶來的污染和危害，是電鍍企業生存和發展的必由之路。

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