乳化液

 
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**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。
乳化液的组成及其净化方法
1. 乳化液的组成 
乳化液是用矿物油、乳化剂(如石油磺酸钠、磺化蓖麻油等)及添加剂预先配制好的乳化油,加水稀释而成。因为油不溶于水,为了使两者混合,所以必须加入乳化剂。乳化剂是一种表面活性剂,它的分子是由极性基团和非极性基团两部分组成。前者亲水,可溶于水;后者亲油,可溶于油。把油在水中搅拌成细粒时,乳化剂分子能定向地排列吸附在油水两界面上,把油和水连接起来,使分离的细粒不再因凝聚而浮游在水中,成为浮浊液。乳化液中含乳化油少,即浓度低的(如浓度为3%~5%),冷却和清洗作用较好,适于粗加工和磨削;浓度高的(如浓度为10%~20%),润滑作用较好,适于精加工(如拉削和铰孔等)。为了进一步提高乳化液的润滑性能,还可加入一定量的氯、硫、磷等极压添加剂,配制成极压乳化液。 
2. 乳化液的净化方法 
近几年来研究表明,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。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0.1×105~1×106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****低。
 

1和8.控制阀 2和5.漩涡分离器 3.溢流阀 4.密封箱 6.液压泵 7.储液箱 9.管路 10.磁性分离器 11.过滤箱 12.回收器
图1 乳化液的多级过滤装置
乳化液的净化处理就是将它在工作中带入的碎屑、砂轮粉末等杂质及时去除。常用的净化方法有:过滤法和分离法。过滤法是使用多孔材料,如铜丝网、布质网、泡沫塑料等制成过滤器,以除去在工作时乳化液产生的杂质;分离法是应用重力沉淀、惯性分离、磁性分离等装置,除去在工作时乳化液产生的杂质。实际生产中常将几种方法综合使用。图1所示即是一种乳化液的多级过滤装置。它不仅制造简单,结构紧凑,并且过滤效果好,能保证乳化液具有较高的清洁度。
该装置由液压泵6、旋涡分离器2和5(粗滤5,精滤2)、磁性分离器10、高压密封箱4、过滤箱11、贮液箱7、溢流阀3及控制阀1和8等组成。工作时,液压泵6将乳化液从贮液箱7内抽出并压入到**级旋涡分离器5内,使乳化液中10~25μm的杂质被分离出来,然后充满整个密封箱4并使箱内产生高压。当压力达到一定值后,乳化液被压入到第二级旋涡分离器2内,进行精滤净化处理,并将5~10μm的细小微粒分离出来。经过上述净化处理后的乳化液便可引向机床工作区使用。而使用过的含杂质较多的乳化液,以及从旋涡分离器2和5中产生的沉淀物则通过回收器12的锥体流入到过滤箱11内。经过磁性分离处理,将其中含有切屑的杂质进行初步处理,然后再流回到贮液箱7内继续使用。使用中,如需暂时切断乳化液的供给(例如要更换加工零件),只要关闭控制阀,乳化液就会通过溢流阀3而流回到贮液箱7内,使整个过滤净化系统不中断工作。
据报道,国外还研制出一种利用转子——定子系统作为基础的乳化液净化处理装置(俄罗斯**发明号**503895),它是根据流动乳化液在通过变截面的孔时具有较大压力降和速度梯度声空现象原理,故能获得高度弥散细小的乳化液,乳化液中的微粒可破碎成0.8~1.2μm。据称,这是净化乳化液**有效的一种装置。
废乳化液的回收处理
废乳化液中含有大量矿物油料(例如配制一吨乳化油需用机械油600~800kg)及表面活性剂,过去由于对它的危害性认识不足,所以都采用直接排放。随着工业的迅速发展,这种含油污水的排放量与日俱增。据不完全统计,中国大陆仅机械工业废乳化液的日排放量已逾2亿吨。含油污水造成的环境污染日益严重,严重地影响了水生动植物的生长、农业灌溉和人们的生活用水。此外,废乳化液中的表面活性剂(乳化剂)由于其作用是使矿物油料高度分散在水中,所以更难清除,而且不少乳化剂有增加致癌物的作用,其危害性比分散的油污更为严重。因此,未经处理的废乳化液不得任意排放。废乳化液的回收处理,既符合环保要求,又可节约能源,降低生产成本。

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