PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備在硬質(zhì)合金磨削液集中凈化處理中的應用

PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備在硬質(zhì)合金磨削液集中凈化處理中的應用一種新型微濾設(shè)備在硬質(zhì)合金磨削液集中凈化處理中的應用摘要：本文介紹了一種新型微濾設(shè)備（簡稱為PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備），該設(shè)備選用性價比較高的聚乙烯（PE）燒結(jié)膜微濾芯為主要過濾元件，采用低能耗的“終端過濾+反吹/反洗”防污堵措施，首次對硬質(zhì)合金水基磨削液進行了集中凈化處理。并從經(jīng)濟性角度與高能耗、昂貴的無機陶瓷膜微濾設(shè)備進行了比較。工業(yè)應用結(jié)果表明，達到40m3/h過濾流量和1μm過濾精度，無機陶瓷膜盡管采取“錯流過濾+脈沖反吹/反洗”的防污堵措施，仍難于有效地防污堵，設(shè)備化學清洗周期短（只有2周），且每次清洗產(chǎn)生近10噸清洗廢水；而PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備只須采用簡單的“終端過濾+反吹/反洗”防污堵措施，設(shè)備連續(xù)運行3個月，仍未見流量衰減跡象。無論從膜初投資還是年電耗考慮，PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備的經(jīng)濟性遠勝于無機陶瓷膜微濾設(shè)備。因此，PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備是一種節(jié)能減排的設(shè)備，完全能滿足硬質(zhì)合金磨削液集中凈化處理要求。關(guān)鍵詞：微濾；磨削液；集中凈化；處理效果；PE燒結(jié)膜1、引言硬質(zhì)合金磨削加工的特點是：（1）磨屑顆粒?。ㄍǔ槲⒚准墸w粒密度大；（2）硬質(zhì)合金價格昂貴，磨屑必須回收；（3）硬質(zhì)合金硬度高，脆性大，劇烈的摩擦使刀片或工件表面產(chǎn)生局部高溫，形成附加熱應力，極易引起熱變形和熱裂紋，直接影響刀具使用壽命和工件加工質(zhì)量[1]。因此，針對硬質(zhì)合金磨削加工，通常采用全合成水基磨削液，通過磨削液的冷卻、潤滑、洗滌和防銹作用[2]，達到提高磨削效率、延長刀具使用壽命的目的。然而，硬質(zhì)合金磨削加工存在的主要問題是：（1）磨削液內(nèi)雜質(zhì)含量多，影響工件磨削加工質(zhì)量；（2）磨削液使用壽命非常短，基本上是每月需要對全部磨削液進行更換，增加加工成本；（3）頻繁的磨削液更換，工廠廢水排放量增大，給環(huán)境帶來破壞；（4）磨屑粒度過小，造成磨屑回收困難；（5）磨削液凈化處理如采用單機方式處理，則磨屑回收的勞動強度過大。為此，有必要對磨削液進行集中凈化處理，從而提高磨削液品質(zhì)，延長磨削液使用壽命，減少污水排放，實現(xiàn)磨削加工的清潔生產(chǎn)，并有利于昂貴的磨屑回收。硬質(zhì)合金磨削加工產(chǎn)生的磨屑，其粒徑處于微米級。因此，采用微孔過濾設(shè)備可對硬質(zhì)合金磨削液進行集中凈化處理。其中，微孔膜過濾設(shè)備具有磨屑回收容易、操作簡便等特點。本文介紹了一種新型微濾設(shè)備（以下簡稱為PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備），該設(shè)備選用性價比較高的聚乙烯（PE）燒結(jié)膜微濾芯為主要過濾元件，采用低能耗的“終端過濾+反吹/反洗”防污堵措施，首次對硬質(zhì)合金水基磨削液進行了集中凈化處理。并從經(jīng)濟性角度與高能耗、昂貴的無機陶瓷膜微濾設(shè)備進行了比較。2、PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備介紹2.1PE燒結(jié)膜微濾芯的特點PE燒結(jié)膜微濾芯的主要特點是[3]：（1）超大流量：高孔隙率(60%)，保證了單位面積流體流量更大。（2）外表面光滑：光滑的外表面，雜質(zhì)不易粘著，反沖洗容易徹底。（3）抗污能力強：外小內(nèi)大的孔徑結(jié)構(gòu)使雜質(zhì)難以進入濾芯體內(nèi)。（4）耐強酸、強堿的腐蝕，耐有機溶劑的溶解。（5）良好的韌性，濾芯不易斷裂。（6）反沖反吹容易重復使用，無脫?，F(xiàn)象。（7）耐壓能力強。（8）優(yōu)異的性價比：該濾芯采用超高分子量PE工程塑料，綜合性能優(yōu)異，價格適中。2.2系統(tǒng)組成及主要工作原理PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備由磨削液輸送系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、反吹/反洗系統(tǒng)、化學清洗系統(tǒng)、磨屑回收干燥系統(tǒng)等五大子系統(tǒng)組成。（1）磨削液輸送系統(tǒng)：采用變頻恒壓供給，根據(jù)磨床要求，系統(tǒng)壓力要求穩(wěn)定在2bar。（2）過濾系統(tǒng)：整個系統(tǒng)的核心部分。過濾系統(tǒng)采用PE燒結(jié)膜微濾芯進行過濾，過濾精度為1μm。（3）反吹/反洗系統(tǒng)：為了防止磨屑長期附著于濾芯上，引起通量的衰減，系統(tǒng)采取了壓縮空氣定期反洗、定期冷卻水凈液反洗的方法。（4）化學清洗系統(tǒng)：濾芯長時間過濾后，有些固體顆粒物可能半穿到濾層中間，積累到一定量后，將嚴重影響到系統(tǒng)的過濾速度和通量，此時需要進行化學清洗再生。（5）磨屑回收干燥系統(tǒng)：為了得到含水量低的磨屑，在系統(tǒng)中設(shè)置了沉淀箱和干料器，可將磨屑的含水量降到10%以下。2.3技術(shù)參數(shù)輸送流量：40m3/h輸送壓力：2bar過濾能力：40m3/h過濾膜面積：150m2設(shè)計過濾流速：0.27~0.30m3/(m2.h)過濾精度：0.5～1.0μm凈磨削液濁度：≤1NTU過濾泵額定功率：11kW輸送泵額定功率：11kW22.4應用效果本PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備對湖南某硬質(zhì)合金廠的硬質(zhì)合金水基磨削液進行了集中凈化處理，設(shè)備自投入運行以來，已連續(xù)運行了3個多月（每日工作16小時），系統(tǒng)運行穩(wěn)定，過濾設(shè)備未出現(xiàn)流量衰減的跡象，單位面積過濾流速仍保持在0.30m3/(m2.h)，尚未進行過化學清洗。表1為過濾前后磨削液的對比數(shù)據(jù)。表1過濾前后磨削液的對比項目過濾前過濾后濁度800NTU-1000NTU0.6NTU1%平均粒徑為0.43μm10%平均粒徑為1.77μm50%平均粒徑為8.74μm磨屑粒度分布90%平均粒徑為24.01μm未檢出因此，本微濾設(shè)備能有效地對硬質(zhì)合金水基磨削液進行集中凈化處理。3、經(jīng)濟性分析比較用于硬質(zhì)合金磨削液集中凈化處理的某陶瓷膜微濾設(shè)備與本PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備的基本技術(shù)參數(shù)列于表2。表2陶瓷膜微濾設(shè)備與PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備的基本技術(shù)參數(shù)陶瓷膜微濾技術(shù)方案PE燒結(jié)膜微濾技術(shù)方案過濾流量：40m3/h過濾精度：1μm陶瓷膜規(guī)格：1200mm×Ф41mm陶瓷膜數(shù)量：320根總膜面積：96m2防污堵措施：錯流過濾+脈沖反吹/反洗過濾泵功率：75kW化學清洗周期：約2周過濾流量：40m3/h過濾精度：1μmPE燒結(jié)微濾膜：1000mm×Ф38mmPE燒結(jié)膜數(shù)量：1500根總膜面積：150m2防污堵措施：終端過濾+反吹/反洗過濾泵功率：11kW化學清洗周期：大于3個月（因為設(shè)備連續(xù)運行3個月后，未見流量衰減跡象）從表2可以看出，達到40m3/h的過濾流量和1μm的過濾精度，陶瓷膜的總膜面積只有96m2，而PE燒結(jié)膜的總膜面積則高達150m2。這是由于PE燒結(jié)膜孔隙率高達60%，而無機陶瓷膜一般僅為35%[4]所致。另一方面，正是由于陶瓷膜的孔隙率低，總膜面積小，要達到相同的過濾流量和過濾精度，必然要增大過濾壓力（即：過濾泵功率高達37kW×2），導致細磨屑在膜面牢固附著，也導致陶瓷膜盡管采取“錯流過濾+脈沖反吹/反洗”的防污堵措施，仍難于有效地防污堵，使陶瓷膜的化學清洗周期大大縮短，并且每次清洗產(chǎn)生近10噸清洗廢水，不利于廢水減排的環(huán)保要求。因此，與陶瓷膜微濾設(shè)備相比，PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備對硬質(zhì)合金磨削液進行集中凈化處理時，只須采用簡單的“終端過濾+反吹/反洗”防污堵措施，仍能大大提高化學清洗周期，甚至有可能不需要化學清洗，這樣大大減少甚至不排放化學清洗廢水。某陶瓷膜微濾設(shè)備與本PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備的經(jīng)濟性分析對比結(jié)果列于表3。表3陶瓷膜微濾設(shè)備與PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備的經(jīng)濟性分析對比陶瓷膜微濾技術(shù)方案PE燒結(jié)膜微濾技術(shù)方案過濾泵功率：75kW化學清洗周期：約2周過濾泵功率：11kW化學清洗周期：大于3個月每2周排放約10噸化學清洗廢水最多每3個月排放約10噸化學清洗廢水。（因為設(shè)備連續(xù)運行3個月后，未見流量衰減跡象）陶瓷膜初投資：48萬元（按市價1500元/根無機陶瓷膜計）PE燒結(jié)膜初投資：22.5萬元（按市價150元/根PE燒結(jié)膜計）年電耗：22.2萬元（按運行5000小時/年，0.6元/kWh計）年電耗：3.3萬元（按運行5000小時/年，0.6元/kWh計）由表3可明顯地看出，無論從膜初投資、年電耗還是廢水排放量考慮，PE燒結(jié)膜微濾設(shè)備的經(jīng)濟性遠勝于陶瓷膜微