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针对淬火油清洗困难、碱液含油量高、不易回收等一系列问题，提出了热碱水及气浮分离技术，并确定各项参数。结果表明，碱液浓度8%，温度70℃，喷淋速率5m/s及气浮分离时间20min条件下，淬火工件清洗效果较好，淬火油回收效率高，废水排放少。 在热处理生产过程中，淬火是较为重要的一种工艺，其中淬火油作为优异的冷却介质得到了广泛应用。但由于淬火油自身特性，如运动粘度较高(20～40mm2/s)，在淬火结束后容易附着在工件表面随工件带出。随工件带出的淬火油不仅造成资源浪费，随意滴洒也同时污染环境。因此，如何解决上述问题，同时有针对性地合理确定油淬清洗机的各项工艺参数是本文的研究重点。本文采用热碱水溶解洗涤及气浮分离脱油技术，研究了淬火油清洗及回收的可行性。 1、油清洗机清洗工艺 本文选用渗碳淬火过程中常用的快速淬火油，碱水配比为5%～10%的Na2CO3溶液，选用小型工件以利于试验。油清洗机的清洗工艺流程见图1。清洗前对碱液槽中碱液加温至一定温度，淬火后工件放置在工件区域后，循环泵启动，碱水从碱液槽经管道送至喷淋管对工件进行喷淋，含油喷淋回水通过管道回流至碱液槽。喷淋结束后，空压机启动，空气经过储气罐通过管路进入碱水槽，空气通过设置在槽底的微孔管分散成微小气泡。空气气泡在上升过程中与碱液中悬浮油颗粒粘附，夹杂气泡的颗粒浮至水面，从而起到净化碱液，分离油水的目的。分离后的淬火油漂浮在碱液表面，再利用机械履带式油水分离器将油从碱液槽中取出。
热碱水溶解清洗及气浮分离工艺流程图
图1 热碱水溶解清洗及气浮分离工艺流程图 2、清洗工艺影响因素 2.1、碱液浓度 为达到良好的洗涤效果，在喷淋清洗过程中，需要将附着在工件表面的淬火油溶解在碱液中形成乳化液随水流带走。通过试验发现随着碱液浓度增加，淬火油脱油率也随之增加，当碱的质量分数大于8%以后，脱油率基本稳定无明显变化(见图2)。因此，在工艺选择中，选用8%浓度碱液作为清洗碱液，在取得良好脱油效果的同时合理控制了碱液成本。
碱液浓度对脱油率的影响
图2 碱液浓度对脱油率的影响 2.2、碱液温度 选定了碱液浓度以后，需合理确定碱液温度以加强洗涤效果。在具体操作过程中，发现在不同温度下，工件表面油量变化明显。温度较低时，淬火油在工件表面附着时间较长，随着温度的不断升高，油从工件表面剥离速度显著加快;当水温升高至75℃时，油虽然持续脱离，但碱水蒸发明显，此时应该考虑为碱液浓度持续增加与碱液温度增加对脱油共同影响所致。即伴随着温度的升高，由于水分蒸发明显，碱液浓度随温度持续上升。通过试验所得碱液温度与工件表面含油量的关系见图3。为避免水温过高造成碱液浓度过高导致pH值增加，同时从节能减排角度考虑，选定碱液温度为7 图3 碱液温度对脱油率的影响 2.3、喷淋流速 利用液体对油膜的冲刷，碱水高速冲洗能有效将油从工件表面剥离。因此，流速越快越好。但流速的增加必然导致系统阻力增加，增加的系统阻力必须由循环泵扬程来抵消，从而使得整个喷淋系统成本显著升高。按GB50084—2001《自动喷水灭火系统设计规范》9.2.1规定管道内的水流速度宜采用经济流速，即尽量不超过5m/s。在此选用5m/s作为喷淋流速。 2.4、气浮分离时间 气浮的目的是将液体中的碱液与油分离出来，其原理为在待处理的工业废水中通过产生大量微气泡，水中的细小微粒粘附在气泡上，形成密度小于水的气浮体，在液体浮力和界面张力的共同作用下，上浮到水面形成浮渣与水分离。为降低设备初始投资，减少设备采购成本，选用分散空气气浮工艺。 在碱液浓度、温度一定的情况下，影响分离效果的因素主要为气泡大小及流速、气体通入时间。在此工艺及设备条件下，气泡大小在1mm左右，因此主要确定气体通入时间。在试验中主要依据上浮气泡颜色确定油水分离率，以气泡全是白色确定油水分离率为100%，其关系见图4。综合考虑气浮时间与油水分离的关系，确定气浮分离时间为20min。
图4 气浮时间对油水分离率的影响 3、实际应用 按照试验所得结果及数据合理配比清洗工艺过程中各部件参数。同时为取得良好的回收油效果，机械履带式油水分离器在气浮开始时开启，利用气泡流动性增强油水分离效果。基于此试验数据，已成功开发出箱式、井式等多种清洗机型，其工件表面除油、回收油效果明显，清洗后的工件表面光亮。与传统清洗机相比，减少了废水排放，提高了淬火油回收率，经济效果显著。同时针对市场上新开发的各种淬火油清洗剂，只需改变清洗液浓度即可达到良好的清洗效果。 4、结论 应用热碱水清洗油淬工件、气浮分离回收清洗后碱液中的淬火油，确定碱液浓度8%，温度70℃，喷淋速率5m/s及气浮分离时间20min，采用此工艺清洗效果好、设备成本低、节能环保，同时具有易维护等特点。 | 
发表于 2015-7-23 11:10:49
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