降低汽车涂装过程中的污染

作者：奇瑞汽车有限公司 张国忠 陈宝歌 王静

欢迎访问e展厅 展厅 7 喷涂/清洗/表面工程展厅 PVD涂层设备, 电镀设备, 热镀锌设备, 超声波清洗机, 静电喷粉机, ... 人们可以将减少和杜绝使用有害物质作为保护环境的开端。为此，奇瑞汽车有限公司涂装二车间通过采用先进的材料、涂装工艺和设备以及回收处理排出的废弃物两方面着手，有效地减少了汽车涂装给环境带来的污染，实现了环境保护的最终目的。本文围绕涂装材料、工艺及设备，阐述了奇瑞涂装二车间降低汽车涂装污染采用的有效措施。 汽车涂装过程中使用了大量的化学品材料，排放的废气、废水、废渣（有的含重金属盐等有害物质）会对环境造成严重的污染，特别是对水体及大气的污染严重。随着人类环保意识的不断加强、环保法律法规的逐步完善，减少“三废”排放量已经成为汽车涂装工程发展的一个方向。而不同的涂装材料、工艺及设备的使用，对环境所造成的污染程度存在着显著的差别。 　　 涂装材料 1、为了形成均匀致密的磷化膜，增强涂层间的结合力，提高涂层的耐腐蚀性，在磷化前彻底去除白车身内外表面附着油污等的脱脂工序是前处理线必不可少的。脱脂剂根据板材、油污的种类与性质选择，通常由硅酸盐、磷酸盐及表面活性剂等组成。但这些材料在一定程度上会对环境产生污染。因此，环保已成为新型脱脂剂的主要研究方向。 奇瑞涂装二车间所使用的脱脂剂中表面活性剂为生物可降解材料，该种脱脂剂去油能力强、COD低，对环境的污染较传统的脱脂剂小。 2、为了改善磷化膜的质量，在磷化前一般都设置利用胶体磷酸钛悬浊液改善金属表面状态的表调工序。现在普遍使用的固体表调剂存在着热稳定性差、使用周期短的问题。为了保证槽液的稳定性，通常需要经常补充新鲜水和表调剂，并定期更换槽液。 奇瑞涂装二车间通过使用新一代活性周期长的液体表调剂，大大延长了槽液的使用寿命，可减少溢流或倒槽的废水排放量。 3、磷化后的钝化工序可以封闭磷化膜的孔穴，除去磷化膜表面的疏松层及残余物，提高电泳涂膜的附着力。目前普遍使用的是含铬钝化材料，但Cr6+属剧毒物质，并且有致癌作用，工业废水中允许的最高排放浓度为0.5mg/L。使用含铬的钝化材料，无疑会增加废水的处理成本。 奇瑞涂装二车间通过使用无铬钝化材料实现了含铬钝化材料的钝化效果，同时还降低了有害物质的排放量，减轻了废水处理的负担。 4、电泳漆中加入的铅和锡可以起到防腐、催化、钝化、加速交联等作用。但铅为毒性很强的物质，锡也为重金属元素，它们都会对水体产生污染。 奇瑞涂装二车间采用的电泳漆无铅、无锡，在达到电泳底漆所需各种性能的同时，减少了电泳废水中重金属的含量，降低了对环境的污染。 工艺及设备 1、常见的前处理电泳输送设备形式有自行葫芦、普通悬链、推杆链和摆杆链等。这些设备多是利用悬挂式输送链，部分输送系统位于槽体上方，从而会造成由于滴油或滴冷凝水给槽液和车身带来的污染。同时这些输送设备都存在着出入槽角度小的问题，出槽时不能完全排尽车身内腔中的槽液，给后清洗增加了难度，同时也会引起槽体的串液、相互污染。 奇瑞涂装二车间采用德国杜尔公司的Rodip-3系统（全旋反向浸渍输送系统），该设备的输送链和导向设备位于槽体外侧，消除了原有输送设备存在的滴油或滴冷凝水给槽液和车身带来污染的问题。同时该设备使得车身可以翻转出槽，最大限度地避免了兜液现象，防止了槽液的相互污染。因此，Rodip-3系统能够有效降低槽液的污染程度，延长了槽液的使用寿命，减少了槽液更新及槽体清洗的频次。 由于Rodip-3垂直翻转入槽、出槽，并相对降低了车身在槽体中的深度，槽体体积可较其他运输方式减小许多，降低材料使用量及能耗的同时也减少了定期清理时废水的排放量。 2、经过冲压、焊装成型的白车身除含有大量的油脂外，还粘附有一定量的铁屑。粘附的铁屑在预脱脂和脱脂过程中会被脱脂液冲洗带入到槽体中。如果不清除沉积的铁屑，会增加槽体中的沉渣量，从而对泵等设备产生影响，同时也会影响电泳车身的质量。 奇瑞涂装二车间在预脱脂和脱脂的循环管路中增设了除铁屑系统（lakas系统）。通过磁性分离器的吸附与分离，有效地除去槽液中所含有的铁屑，避免了由于铁屑沉积或悬浮而增加的对槽体进行清理的频次，降低日常维护工作量的同时也减少了脱脂废水的排放量。 3、前处理电泳的废水排放量很大，占整个涂装车间废水排放量的75%以上，其中主要是水洗槽所排放的废水。在各个水洗槽中，前处理钝化后水洗及电泳后冲洗对水质的要求很高，如果超过相关的指标仍采取直接排放的方式，必然会造成水资源的极大浪费。 为了节约用水、减少废水的排放量及提高电泳漆的利用率，奇瑞涂装二车间在前处理和电泳最后一道水洗系统中分别设置了PT-RO和ED-RO反渗透浓缩系统，在电泳系统中设置了UF超滤系统。钝化后水洗槽内的冲洗水经过PT-RO反渗透装置后，再生纯水循环使用，用于水洗槽液位补加及车身前处理最后一道的喷淋水洗，通过局部的再生循环，大大减少了用水量。 电泳槽液经过UF超滤系统后，电泳漆循环回主槽；UF液则用于电泳后各水洗槽的液位补加及喷淋，同时还作为ED-RO系统的原水。经过ED-RO反渗透系统后，浓水补加到UF3槽，纯水作为最后一道喷淋用水。通过UF超滤系统及ED-RO反渗透系统组成的完全闭式循环，可使电泳漆的利用率高达99%～100%，在最大限度上降低了用水量，避免了电泳废水的排放。 4、目前各种涂装方式都不同程度地存在着涂着效率不高的问题。普通的空气喷枪涂着效率只有30%～40%。奇瑞涂装二车间采用BEHR公司的高压静电自动涂装机，涂着效率相对较高，一般为85%～95%，但仍有一定量的剩余涂料飘浮于喷涂区域，不仅有害于操作人员的健康，也会对车身喷涂质量产生影响。 同时，现在普遍使用的溶剂型涂料，其溶剂含量可高达80%以上。大量扩散的溶剂若滞留于喷漆室，不仅会影响喷涂的环境及喷涂质量，还有引起火灾的危险。因此，在中涂、面漆喷漆室及晾干间设置集中供排风系统是非常必要的。为了减小废漆和有机溶剂的污染，对于经过排风系统收集的废漆及有机溶剂必须进行集中处理。 奇瑞涂装二车间采用文丘里式漆雾捕集系统，含有漆雾和溶剂的空气被气流压到喷漆室底部喇叭形的抽风罩；从溢流槽中溢流的水在抽风罩表面形成水帘，漆雾和溶剂接触到水帘时被带入到水中，其余的则随空气一起流向抽风罩的间隙，形成高速气流；高速气流经过槽下水面与折流板间狭窄的间隙时，形成文氏管现象，将水面水分吸入的空气雾化为水滴，水滴与漆粒通过碰撞、吸附凝聚成含漆雾的水滴；当水滴通过折流板后，含有漆雾的水滴及其他的水被分离掉入水槽中，含有有机溶剂的空气从排气管排向室外的高空。通过文丘里结构，漆雾除去率可高达97%～98%，高于一般的水帘、水旋式结构。 为了及时除去废漆，车间还设置了废漆处理系统。杜尔公司的底部刮渣、表面吸渣式的ESKA废漆处理装置，通过在水槽中加入凝聚剂和絮凝剂，可以让废漆粒凝聚并与水分离；分离后的废漆绝大部分漂浮在水面上，可通过游泳泵收集分离，底部极少量的沉渣通过刮渣系统收集分离。底部刮渣与表面吸渣可以有效地收集处理废漆，处理后的水无异味，可循环利用，使用周期较长，一般4个月不需倒槽换水。 5、烘干是汽车涂装中不可缺少的一道工序。随着低污染要求的提出，烘干室除了应实现在质量、节能方面的要求外，还应考虑对环境的影响。溶剂型涂料固化过程中会排放出大量的有机溶剂，即使是电泳和PVC烘干室，随着涂膜和胶的固化也会有苯、二甲苯等有害气体释放出来。如果烘干室的密封性不好，必然会有部分气体溢入车间，造成对车间环境的污染。 奇瑞涂装二车间采用了Π型烘干室，在保温性能、温度均匀性、热效率等方面具有明显优势。为将烘干室内挥发物浓度控制在一定范围之内，必须有一定的换气量。奇瑞涂装二车间的ED、PVC、中涂、面漆烘干室废气排放量均在8000m3/h以上，如此大量的含有有害气体的废气如果直接排放，必然会对环境造成严重的污染。为此，车间采用了杜尔公司提供的TAR燃烧器，通过将废气引入到约为750℃的燃烧器中高温燃烧，燃烧后与新鲜空气热交换后再排放，很大程度上降低了有害气体和残热对周围环境的污染。 结束语 伴随着人类环保意识的增强，汽车涂装 “三废”污染问题已经引起了汽车制造商及化学品供应商的高度重视，涌现出越来越多的先进涂装材料、涂装工艺和涂装设备，许多汽车制造企业已通过了ISO14000国际环境体系认证。 目前，新型低污染涂料在国内还没得到推广使用。但奇瑞涂装二车间喷漆室已按水性漆的要求设计，并为水性漆烘干室预留了位置，为将来切换创造了便利条件。通过采用低污染材料、先进的生产设备，优化生产工艺，汽车涂装 “三废”造成的污染问题必将得到更为有效的控制。(end)

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