关于切削液(冷却液)的洁净
近几年来,我国切削液生产发展较快,新产品不断推出,但归纳起来,它们的基本成分都是由油、水和各种化学添加剂配制而成。生产中常用的切削液有切削油、乳化液和水溶液三大类。切削油润滑和防锈性好,但冷却和清洗性较差,切削时在切削区会形成油雾,造成环境污染,同时油资源消耗多,生产成本高。水基切削液的冷却和清洗性较好,但防锈性较差。乳化液具有一定的润滑性、冷却性、清洗性和防锈性,是目前生产中使用最广泛的一种切削液。但它的使用寿命短,废液多,排放时水质污染较严重,因此必须进行净化和废液回收处理。 现就乳化液的组成及其净化方法,废液的回收处理,以及如何延长乳化液使用寿命等问题,介绍如下:
近年来研究表明,如将切削液中的杂质(如碎屑、砂轮粉末等)从 40μm 降低到 10μm ,刀具耐用度可延长 1~3 倍。由于人们的肉眼看不见小于 40μm 的微粒,所以当切削液中的杂质,尺寸小于 20μm ,常被人们所忽视,然而这些不可见的杂质对金属切削加工有着不可低估的影响。在切削加工时,它们将进入到刀具前刀面与切屑以及刀具后刀面与工件接触区的界面上,产生强烈摩擦,使切削温度增加,并使刀具耐用度大大降低,同时使加工表面质量变差。另一重要原因就是切削液中浮油的产生,促生了微生物的繁殖。加快了切削液的变质。因此,目前的研究认为,无论是精密加工,还是在钻削、扩孔、铰孔和镗孔等普通加工中,为了提高刀具耐用度和可靠性,改善零件加工质量,均应使用净化的切削液。此外,清洁的切削液还可防止微生物的生长。乳化液的使用寿命短、易变质,与在乳化液中微生物的生长有重要关系。在乳化液中微生物的繁殖十分惊人。乳化液含细菌量的标准是不超过1000 个 /mL ,当细菌繁殖到大于 0.1×10 5 ~1×10 6 个/mL 时,乳化液就会变质发臭,并会污染周围环境,使空气中含有硫化氢和二氧化碳等有害气体,影响工人健康。保持乳化液的清洁可以将细菌繁殖降至最低。
含油废水的来源
含油废水的来源很广,石油工业的采油、炼油、贮油运输及石油化学工业都产生含油废水,油轮压舱水、洗舱水、机械工业的冷却润滑液、轧钢水,以及食品工业等的废水中都含有大量的油。含油废水中的含油量及其特征,随工业种类不同而异,同一种工业也因生产工艺流程、设备和操作条件等不同而相差较大。污水中不同形态的油有着不同的理化性质,在很大程度决定了相应处理方法的选择。通常油类在水中主要以五种状态分布。
1、浮油:这种油在水中分散颗粒较大,油粒径一般大于100μm,静置后能较快上浮,以连续相的油膜漂浮在水面。
2、分散油:油在水中的分散粒径为10~100μm,以微小油珠悬浮于水中,不稳定,静止一定时间后往往形成浮油。
3、乳化油:油珠粒径小于10μm,一般为0.1~2μm。往往因水中含有表面活性剂使油珠形成稳定的乳化液。乳化油的稳定性取决于废水的性质及油滴在水中分散度,分散度愈大愈稳定。
4、溶解油:油以分子状态或化学方式分散于水体中,形成稳定的均相体系,粒径一般小于几微米。
5、固体附着油:吸附于废水中固体颗粒表面的油。
混入废水中的油类多数以几种状态并存,极少以单一的状态存在。一般需采用多级处理方法,经分别处理后才能达到排放标准。
含油废水处理的难易程度随其来源及油污的状态和组成不同而有差异。其处理方法按原理可分为:物理法 ( 沉降、机械、离心、粗粒化、过滤、膜分离等 ) ;物理化学法 ( 浮选、吸附、离子交换、电解等 ) ;化学法 ( 凝聚、酸化、盐析等 ) ;生物化学法 ( 活性污泥、生物滤池、氧化塘等 ) 。下面介绍几种国内外常见的处理方法 。
1、重力分离法:利用油水两相的密度差及油和水的不互溶性进行分离。沉降分离在隔油池中进行,常见的有平流式 (API) 、平行板式 (PPI) 、波纹板式 (CPI) 等型式。平流式隔油池的设计主要基于斯托克斯公式,由公式可求得一定表面积的隔油池所能除去的最小油珠粒径。隔油池水流状态对除油能力和效果也有很大影响,最好的水流状态是层流状态,它有利于油珠的上升和固相的沉降。根据以上理论,进而设计出了 PPI 式、 CPI式、 IPI 式 ( 斜板式 ) 等更为高效隔油池。这几种型式的隔油池与 API 式相比较,占地面积省,去油能力、排油能力及安全程度等方面明显提高,因此已被广泛应用。该类方法设备结构简单,易操作,除油效果稳定,但对溶解性油类或乳化油是不适用的。
2、聚结法 ( 粗粒化法 ) :利用油水两相对聚结材料亲和力的不同来进行分离,主要用于分散油的处理。此法的技术关键是粗粒化材料的选择,许多研究者认为材质表面的亲油疏水性是主要的,而且亲油性材料与油的接触角小于 70 °为好。常用的亲油性材料有蜡状球、聚烯系或聚苯乙烯系球体或发泡体、聚氨酯发泡体等。粗粒化法可以把 5 ~10 μm粒径以上的油珠完全分离,无需外加化学试剂,无二次污染,设备占地面积小,基建费用较低。但对悬浮物浓度高的含油废水,聚结材料易堵塞。
3、凝聚法:也就是用絮凝剂除油的方法。常用的无机絮凝剂是铝盐和铁盐,特别是近年来出现的无机高分子凝聚剂,如聚硫酸铁、聚氯化铝等,具有用量少、效率高的特点,而且使用时最优 pH 也较宽。虽然无机絮凝剂法的处理速度快,但药剂较贵,污泥生成量多。有机高分子凝聚剂的研究发展很快,但目前有机高分子絮凝剂在含油废水处理方面的应用仍然主要是用作其它方法的辅助剂。
4、气浮法:通常采用的主要是加压溶气浮选法去除乳化油。因为空气微泡由非极性分子组成,能与疏水性的油结合在一起,带着油滴一起上升,上浮速度可提高近千倍,所以油水分离效率很高。常在含油废水中加入絮凝剂,还会进一步提高油水的分离效果。目前该法已被广泛应用于油田废水、石油化工废水、食品油生产废水等的处理,但动力消耗较大,构造复杂,维修保养困难。
5、生物法:含油废水经隔油、浮选等处理后,出水油含量一般仍高达20 ~ 30mg/L ,若废水中存在溶解性有机物,则 COD 和 BOD5 也很高,都达不到国家规定的排放标准,尚需进行二级处理。二级处理主要采用活性污泥法和生物滤池法。生物处理法近年来已有不少改进,新的发展包括曝气塔、深井曝气、纯氧曝气以及循序间歇式生物处理等,这些方法都不同程度地提高了对含油废水的处理效率。
6、电絮凝法:以金属铝或铁作阳极电解处理含油废水的方法,主要适用于机加工工业中冷却润滑液在化学絮凝后的二级处理 。国内外使用较多的是小间隙 ( 1mm ) 高流速旋转电极装置,但此种方法存在着阳极钝化问题。电絮凝法具有处理效果好、占地面积小、操作简单、浮渣量相对较少等优点,但是它存在阳极金属消耗量大、需要大量盐类作辅助药剂、耗电量高、运行费用较高等缺点。
7、膜分离方法:膜分离法是 S.Sourirajan 所开拓并在近 40 多年迅速发展起来的分离技术,用超滤法处理原油废水以及结合盐析用反渗透法处理乳状液废水的研究已有不少报道,若采用反渗透和超滤联合处理,则在除油的同时还可降低 COD 和 BOD 。膜分离技术关键是膜组件的选择。在分离过程中极易由浓差极化等原因造成膜污染,而使通量降低,膜的使用寿命短,膜清洗困难,操作费用高。
8、磁分离法:将磁性颗粒与含油废水混合,油珠被磁性粒子吸附,然后用磁分离装置将含油磁粒分离,污水便可得到净化。针对钢铁企业废水含有氧化铁皮磁性颗粒的特点,已研制出高梯度磁分离器和磁过滤器等装置,不仅可除去废水中悬浮物的油,还有一定的防垢除藻作用。但因设备昂贵,动力消耗大,磁种回收循环使用困难,应用尚不广泛。
9、水力旋流:属于离心沉降,利用不同密度、不互溶的两相在水力旋流器中高速旋转时相对产生的离心力的差异而达到分离的目的。这种分离器比传统的分离器处理效率高、占地少、结构简单,可单级和多级串联使用。其缺点是高流速产生的紊流将部分分散油剪碎,使之成为更细的分散物,从而使分离效率降低。其次运转费用很高 。
综上所述,含油废水的处理方法虽然较多,但各种方法都有其局限性,在实际应用中通常是几种方法联合分级使用,使出水水质达到排放标准。
工业矿物油的污染
1、粒子污染
由摩擦产生的金属粉末、碳或从透气孔进入油路的粒子及早已经存在于油中的杂质,是造成油压系统产生毛病的主要原因,所占比例高达80%-90%。在高压下各种粒子都变成微粒,油膜润滑受到影响而使摩擦加剧,金属面的喷沙现象都是在这种情况下造成的。油会缩短油压配件的使用周期,运行中使用新油的全新油压系统中亦发现有同样的问题。
2、水分污染
进入过多的水分和温差造成的自然水点凝结混合于油中,加速油路表面的侵蚀和磨损,造成凹陷。
3、酸度升高
油中的水份和污染粒子进行化学作用,产生硫酸和氯化氢酸。此酸等会破坏及分解油路配件的面层,引起侵蚀,应力龟裂等,最终造成机件失灵。
4、减低润滑性能
氧气经过机械的透气孔进入油路,慢慢溶于油中,降低油的润滑性能,并在高温下发生氧化反应,今金属表面被深棕色的黏性物体包围,增加磨擦及阻碍散热。
精密滤油机的应用
大家知道对于油压机械、自动化机械,油料就如同人类生命及活动之血液。如果油料中混入杂质、水分或者油料变质都会对设备造成不同程度的损坏(研究表明:80%-90%的液压系统故障起因于油品污染),而且对环境也造成一定程度的影响,不利于设备操作者的身体健康。可是如果我们经常换新油的话,成本又会急剧上升,不现实。这样的问题长久以来普遍存在于各种行业中,困扰着我们。
现在,M系列高精密滤油系统的出现能积极将油料中的污染物去除,藉此抑制运转中油料的恶化,可长期保持油品处于新油状态,从而大大降低机械的故障率。因此,M系列高精密滤油系统同时实现了生产现场之PM(生产保全),节省能源(延长换油料的周期),保护环境(大大降低废油),可说是一种能对润滑油管理有卓越贡献的油压机器之肾脏。
一般来说,促使运转油氧化恶化之四大因素如下:
A、温度(60℃以上会加速)
B、空气
C、水分
D、氧化触媒(特别是金属粉Fe、Cu等)
在这四大因素之中,M系列高精密滤油系统可大量去除水和氧化触媒使油时常保持NAS5-7级,水份值与新油相同。
隔除粒子
M系列高精密三段过滤滤芯,配合连续性的滤油系统,过滤精度达 0.1 MICRON( 红血球的体积是8MICRON)。过滤过程中连续不断的清除尘粒,水份及其他经透气孔进入油路的杂质。同时M系列滤芯的防闭塞设计确保其耐用性。
吸收水份
M系列三段过滤滤芯纤维 (C6H8O5) 能够吸收全部油中因温差造成的水份,吸量高达 2% 容积。
防止酸度升高
虽然有水分和污染的存在,液压油或润滑油中的添加剂的能够减慢酸度的提升。滤芯更将形成酸的两个基本元体:水份和污染粒清除。同时不影响添加剂的运作,保持油质不变。
保持润滑性能
M系列滤油系统保持油的黏度在一个理想的水平,故此油的温度亦不会太高,使氧化过程放缓,帮助保存油的润滑性能。
研究表明:
◆ 污染物缩短油品寿命至 1 年左右!
◆ 保持油品不含水份和杂质,可延长油品的寿命长达 10 年以上!
M超精密过滤系列为您提供全新解决方案:
过滤精度可达 0.1 微米,且有效滤除油中水份;
5 年以上不用更换新油;
延长设备使用寿命;
确保设备无故障连续运转。
适用油种:液压油、乳化油、切削油、防锈油、冲洗油、合成油、冲洗液、机油及各类润滑油等 |