Защита металлов от коррозии. .

На практике применяются следующие способы защиты металлических изделий от коррозии: нанесение металлических и неметаллических покрытий; применение ингибиторов коррозии; использование электрохимической защиты.

Металлические покрытия наносят следующими способами:

· горячий способ ‑ погружение в расплавленный металл;

· металлизация ‑ нанесение расплавленного металла в газовом пламени или в электрической дуге сжатым воздухом или газом;

· плакирование ‑ получение биметаллической ленты, листов, проволоки (основной металл совместно с защитным подвергается прокатке, при которой в результате диффузного взаимодействия создается прочное покрытие);

· гальванический способ.

Гальванотехнические методы применяют главным образом для получения защитных, декоративных или обладающих определенными свойствами покрытий из хрома, никеля, меди, цинка, олова, кадмия, а также серебра, золота и других благородных или редких металлов. Гальванические покрытия получают при осаждении на изделии (катоде) положительно заряженных ионов металлов из электролитов при пропускании через них постоянного тока. В качестве анодов применяют металлы покрытия (хром, никель, медь, цинк, олово, серебро, золото), которые в ходе процесса растворяются в электролите и пополняют его катионами, разряжающимися на катоде.

 

К неметаллическим относятся покрытия лаками, красками, эмалями, а также резиной и эбонитом. Лакокрасочные покрытия имеют самое широкое применение для защиты металлоконструкций. Технологический процесс нанесения покрытия заключается в подготовке поверхности, приготовлении лакокрасочных материалов, нанесении покрытий и сушке. Лак ‑ пленкообразующие вещества, растворенные в органических растворителях. При добавлении к лакам пигментов (охра, сурик железный, белила цинковые и свинцовые, окись хрома) получают эмалевые краски.

Для снижения коррозии металлических изделий непосредственно в агрессивную среду вносят ингибиторы коррозии.

Электрохимическая защита состоит в искусственном создании на поверхности изделий защитных неметаллических пленок. Чаще всего наносятся оксидные пленки за счет окисления поверхностного слоя металла. Этот процесс называется оксидированием. Наведение оксидных пленок на железе и стали называется воронением в связи с сине-черным цветом покрытия. Для воронения стали наиболее распространен способ погружения заготовок в растворы азотно-кислых солей при 140 ^оС. Кроме оксидных пленок на стальных изделиях наводят пленки фосфорно-кислых солей железа и марганца (фосфатирование).

В воздухе, удаляемом из гальванических цехов, вредные вещества находятся в виде пыли, тонкодисперсного тумана, паров и газов. Так, при фосфатировании изделий выделяется фтористый водород, концентрация которого в отводимом воздухе достигает 1, 2-15 г/м³. Концентрации HCl, H₂SO₄, HCN, Cr₂O₃, NO₂, NaOH и др. в удаляемом от гальванических ванн воздухе колеблются в значительных пределах, что требует специальной очистки воздуха перед выбросом в атмосферу (локальная очистка). При проведении подготовительных операций в гальванических цехах (механическая очистка и обезжиривание поверхностей) выделяются пыль, пары бензина, керосина, трихлорэтилена, туманы щелочей.

Анализ дисперсного состояния показал, что размер частиц находится в пределах 5-6 мкм при травлении, 8-10 мкм при хромировании и 5-8 мкм при цианистом цинковании.

Токсичные вещества в окрасочных цехах выделяются в процессе обезжиривания поверхностей органическими растворителями перед окраской, при подготовке лакокрасочных материалов, при их нанесении на поверхность изделий и сушке покрытия. Воздух, удаляемый вентиляционными отсосами от окрасочных камер, сушильных установок и других устройств, всегда загрязнен парами растворителей (до 10 г/м³), а при окраске распылением еще и окрасочным аэрозолем (до 1 г/м³). При окраске изделий порошковыми полимерными материалами в вентиляционном воздухе содержится пыль. Концентрация вредных веществ в вентиляционных выбросах, удаляемых с мест окраски, зависит от состава и расхода лакокрасочных материалов, способа их нанесения на окрашиваемую поверхность, устройства вентиляции, окрасочного оборудования, метода окрашивания.

Для выбора технологии очистки сточных вод гальванотехнические операции чаще всего классифицируют, исходя из химического состава электролитов, являющихся источником образования стоков. Гальванические операции делят на три группы, соответствующие трем видам сточных вод:

– операции, при которых образуются растворы или промывные воды, содержащие цианистые соединения; к ним относятся основные процессы электрохимического выделения металлов из их цианистых солей (цинкование, кадмирование, меднение, серебрение), а также операции промывки после этих процессов;

– операции, при которых растворы или промывные воды содержат хромистые соединения; к ним относятся процессы хромирования, хромистой пассивации и операции промывки после этих процессов;

– операции, при которых растворы и промывные воды (имеющие преимущественно кислую реакцию) не содержат цианистых или хромистых соединений, к ним относятся некоторые вспомогательные работы ‑ обезжиривание и травление.

Химический состав и концентрация загрязняющих веществ в сточных водах варьируются в широком диапазоне в зависимости от характера производства. Около 40 % стоков составляют хромсодержащие сточные воды. По концентрации сточные воды гальванических цехов, аналогично стокам травильных отделений, разделяются на концентрированные (электролиты) и разбавленные (промывные воды). Количество первых значительно меньше, чем вторых, однако массовая концентрация загрязняющих веществ (200-250 г/л) в сотни раз выше, чем в промывных водах (100-200 мг/л), что обусловливает целесообразность регенерации содержащихся в электролитах ценных компонентов.

Концентрация примесей (органические растворители, масла, краски), поступающих в сточные воды из окрасочных отделений, колеблется в пределах 0, 1-0, 3 кг/м³.

 

Таким образом, анализ состава загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу машиностроительными предприятиями, показывает, что кроме основных примесей атмосферы (CO, SO₂, NO_x, C_nH_m, пыль) в выбросах содержатся и другие токсичные соединения, которые почти всегда оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Концентрация вредных веществ в вентиляционных выбросах часто невелика, но из-за больших объемов вентиляционного воздуха валовые количества вредных веществ, поступающие в атмосферу, весьма значительны. В течение суток выбросы производятся неравномерно. Из-за небольшой высоты выброса, рассредоточенности и, как правило, плохой очистки они сильно загрязняют воздух на территории предприятий. Поскольку ширина санитарно-защитных зон для машиностроительных заводов обычно не превышает 100 м даже при наличии в составе завода литейных цехов, то возникают большие трудности в поддержании чистоты воздуха зон, примыкающих к предприятию.

Основными загрязняющими веществами сточных вод машиностроительных предприятий, за исключением отделений травления и гальванотехнических покрытий, являются механические взвеси и минеральные масла.

6.2. Загрязнение почвы
отходами машиностроительных предприятий

Твердые отходы имеют ограниченную номенклатуру и довольно постоянны по составу, хотя количество отходов того или иного вида может колебаться в широких пределах в зависимости не только от масштабов производства, но также от характера применяемой технологии и выпускаемой
продукции.

 

Твердые отходы содержат амортизационный лом, образующийся при модернизации оборудования, инструмента; отходы от производства проката (обдирочная стружка, обрезки, стружки, окалины); отходы производства литья (литники, шлаки, сор и др.); отходы механической обработки (обрезки, стружки, опилки); шлаки, золы, шламы, осадки и пыли (отходы систем очистки воздуха). Твердые отходы составляют 260 кг на 1 т металла, иногда эти отходы составляют 50 % массы обрабатываемых заготовок. Безвозвратные потери на 1т потребляемых черных металлов составляют: 5, 4 кг ‑ при обдирке, шлифовке, распиловке и других видах обработки; 2, 1 кг – при ковке, горячей штамповке и термической обработке (потери от окалины); 14 кг – при травлении металла; 15, 2 кг ‑ за счет неполного сбора отходов. Окончательными отходами считаются такие, переработка которых нерентабельна из-за незначительного содержания в них металлов. Эти отходы переводятся в отвальные шлаки.

Шламы из отстойников очистных сооружений и прокатных цехов содержат большое количество твердых материалов, концентрация которых составляет от 20 до 300 г/л. После обезвреживания и сушки шламы используют в качестве добавки к агломерационной шихте или удаляют в отвалы. Шламы термических, литейных и других цехов содержат токсичные соединения свинца, хрома, меди, цинка, а также цианиды.

В небольших количествах промышленные отходы могут содержать ртуть, вылитую из вышедших из эксплуатации приборов и установок. Отходы производства, технология переработки которых еще не разработана, складируют и хранят до появления новой (рациональной) технологии переработки отходов.