Цианистые электролиты в гальванике

Цианистые соли щелочных металлов и меди широко применяются в гальванотехнике как основа для приготовления электролитов. На базе этих солей готовят электролиты для осаждения цинка, кадмия, меди, драгоценных металлов (золота, серебра). Несмотря на высокую токсичность и появление более безопасных альтернатив цианистые электролиты не теряют свою актуальность благодаря особым свойствам, которые позволяют выполнять покрытия высокого качества на деталях сложной формы.

Законодательство в сфере сильнодействующих ядовитых веществ

Цианистые соли, выпускаемые в России, должны соответствовать требованиям стандартов ГОСТ 8464-89, ГОСТ 8465-79, ГОСТ 10018-79. В данных стандартах приведены указания к качеству продуктов, требования к их упаковке, требования безопасности. Импортные продукты выпускаются по своим стандартам, но в целом по качеству и упаковке соответствуют российским аналогам.

Синильная кислота и ее соли металлов находятся в списке ядовитых веществ для целей статьи 234 и других статей Уголовного Кодекса РФ, утвержденных постановлением Правительства РФ от 29.12.2007. В соответствии со статьей 234 УК РФ уголовное преследование наступает за незаконный оборот ядовитых веществ, в том числе связанный с нарушением правил производства, хранения, учета, отпуска, перевозки или пересыпки веществ.

Безопасность работ с солями синильной кислоты регламентируется Приказом министерства труда и социальной защиты РФ № 779н от 12.11.2020 г. и регламентами производств, утвержденными в установленном порядке.

Правила обращения с цианистыми гальваническими электролитами

Основными конструкционными материалами, применяемыми для работы с цианистыми солями являются: полипропилен, поливинилхлорид, фторопласты, эластомер EPDM, нержавеющая сталь. Применение бронзы и латуни при работе с цианистыми солями недопустимо.

Приготовление цианистых электролитов в гальванических ваннах и их корректировку в процессе работы проводят в соответствии с требованиями утвержденного технологического процесса одним из двух способов:

1. Непосредственное добавление цианистой соли из заводской тары в ванну. Производство должно быть остановлено, цех закрыт, при этом закрытый цех считается изолированным помещением. Такой способ сопряжен с опасностью пылевыделения цианистой соли, которая может оседать на поверхностях, с которыми возможен контакт персонала при работе с оборудованием. Также очень затруднен контроль над количеством использованной соли, что может привести к ее хищению.
2. Использование заранее растворенной соли в автоматизированных установках – более безопасный способ, позволяет производить контроль количества израсходованного раствора, сводит возможность хищения к минимуму.

Существует промежуточный способ приготовления цианистых растворов, заключающийся в ручном растворении солей в изолированном помещении. Данный способ имеет те же недостатки, что и первый способ.

Особенности гальванических линий, работающих с цианистыми электролитами

Учитывая особую опасность цианистых солей необходимо отметить некоторые особенности гальванических линий, в составе которых используются цианистые электролиты. Ванны должны быть закрыты крышками. Рекомендуется дополнительно применять механические замки для крышек в нерабочее время. Если крышки установить невозможно, то ванны должны быть огорожены для исключения доступа к ним в нерабочее время. Бортовые отсосы, входящие в комплект таких ванн, должны быть подключены к цианистой вентиляции. Слив раствора из ванн должен быть подключен к цианистой канализации.

В настоящее время получили широкое распространение автооператоры с механизированными поддонами для сбора остатков растворов, стекающих с технологических спутников. Слив раствора из поддона автооператора осуществляется в специальные лотки, расположенные вдоль линии. Поскольку в поддоне возможно смешивание растворов из разных ванн использование автооператора с поддоном может иметь свои особенности, связанные с исключением смешивания цианистых растворов с кислотами и попадания цианистых растворов в кислото-щелочную и бытовую канализации. В связи с этим выработано несколько решений:

— обслуживание автооператором с поддоном только цианистых и соответствующих промывочных ванн, со сливом раствора из поддона в изолированный лоток, оборудованный укрытием, подключенный к цианистой канализации, при этом доступ персонала к лотку должен быть исключен;

— демонтаж поддона автооператора, который обслуживает цианистые ванны.

Установка для безопасного растворения цианидов

Ниже приводится описание общей технологии приготовления растворов цианистых солей на примере установки, разработанной АО «ТАГАТ» (патент № 228055). Технологические процессы для конкретных производств должны разрабатываться соответствующими службами предприятий.

Приготовление растворов цианистых солей производится в изолированном от основного цеха помещении. Помещение должно иметь душевое отделение, приточно-вытяжную вентиляцию, возможность подключения цианистой вентиляции, цианистую канализацию, подвод электроэнергии и сжатого воздуха. Рекомендуется устраивать помещение таким образом, чтобы оно имело непосредственный выход на улицу для возможности оказания первой медицинской помощи пострадавшему. Для переноса тары с цианистыми солями в помещении должен быть грузоподъемный механизм, вид которого оговаривается в проектной документации. Если проектной документацией предусматривается электроталь, то ее конструкция должна предусматривать работу с опасными грузами, о чем должна быть сделана запись в документации на нее. В помещении должен находиться газоанализатор для цианистого водорода для подачи аварийного сигнала при превышении ПДК. В нерабочее время помещение опечатывается, доступ посторонних лиц к оборудованию исключается.

Конкретный состав установки определяется техническим заданием. В состав установки, как правило, входит следующее оборудование:

• шкаф управления,
• емкость для нагрева воды,
• узлы растворения,
• емкости для хранения растворов,
• ванны для обезвреживания тары, промывки тары, обезвреживания одежды,

В состав дополнительного оборудования входят:

• тележка для транспортировки тары,
• тележка для раздачи раствора,
• захваты для тары.

Емкость для нагрева воды изготавливается из полипропилена или нержавеющей стали с теплоизоляцией. Для заполнения емкости имеется специальный узел, состоящий из фильтра, трубопроводной арматуры, электромагнитного клапана, датчика потока. При поступлении управляющего сигнала на заполнение емкости открывается электромагнитный клапан и вода поступает в емкость через датчик потока. Если по какой-либо причине вода в емкость не поступает, то датчик потока формирует соответствующий сигнал. Заполнение емкости водой отслеживается по датчикам уровня, установленным в стенке емкости. Как правило, отслеживается два уровня: нижний (опорожнение емкости) и верхний (заполнение емкости и защита вертикальных электронагревателей).

Для нагрева воды применяются, как правило, электронагреватели – ТЭНы или колбовые. Нагреватели монтируются на быстросъемную секцию крышки, коммутируются в клеммной коробке в блок электронагревателей и подключаются к электрошкафу, входящему в состав емкости с помощью вилки. Такая конструкция позволяет обслуживающему персоналу быстро демонтировать электронагреватели с емкости, минимизировав время нахождения в помещении.

Для интенсификации процесса нагрева воды в емкости устанавливается перемешивающее устройство.

Для контроля температуры воды в емкости установлен датчик температуры, по сигналу с которого производится отключение или включение электронагревателей при условии наличия соответствующего уровня. Дополнительно в емкости может быть установлен биметаллический показывающий термометр для контроля показаний температурного датчика.

Установленный в нижней части центробежный насос предназначен для подачи нагретой воды в узлы растворения. Для контроля работы насоса после него установлен датчик потока, по сигналу с которого происходит отключение насоса при отсутствии воды.

При наличии в установке нескольких узлов растворения (по числу растворяемых солей) после насоса устанавливается распределительный узел, состоящий из электромагнитных клапанов с байпасными линиями.

Электрический шкаф, входящий в состав емкости, предназначен для коммутации электропотребителей. Дополнительно в панель шкафа может устанавливаться вторичный прибор для отображения показаний датчика температуры «по месту».

Узел растворения предназначен для растворения цианистой соли путем прокалывания крышки и дна тары иглами и подачи внутрь тары воды. Количество узлов растворения в установке зависит от видов цианистых солей и определяется техническим заданием. В некоторых технологических процессах допускается производить растворение цианистого натрия и цианистого калия в одном узле растворения, в ряде технологических процессов такое объединение не допускается.

В узел растворения подается нагретая вода, объем которой контролируется датчиками расхода.

Для растворения цианистой меди устанавливается отдельный узел растворения с дополнительной подачей раствора цианистого натрия.

Узел растворения состоит из цилиндрической емкости с коническим днищем. На емкость установлена откидная крышка. В нижней части емкости смонтирован нижний иглодержатель с тремя иглами. Иглодержатель представляет собой плиту с каналами, по которым жидкость подаётся в иглы. Иглы выполнены из закаленной нержавеющей стали и имеют каналы для подачи жидкости в тару и для отвода раствора из тары. Иглы имеют высоту, достаточную для гарантированного прокалывания полимерного пакета внутри тары. Нижний иглодержатель имеет возможность перемещения по высоте емкости для работы с тарой разной высоты и разного объема.

В крышке смонтирован верхний иглодержатель с одной иглой для прокалывания крышки тары. Прокол верхней крышки тары необходим для выравнивания давления внутри нее, для обеспечения затопления тары в ваннах обезвреживания и промывки. Привод верхнего иглодержателя осуществляется от пневмоцилиндра.

Крышка открывается и закрывается с помощью пневмопривода. Для компенсации реактивных усилий при прокалывании тары крышка фиксируется замком с пневмоприводом. Для удаления вредных испарений в вентиляцию на крышке установлен вентиляционный патрубок с пневмоприводом.

Положение крышки и верхнего иглодержателя контролируется датчиками, сигналы с которых поступают в контроллер.

Уровни раствора в узле растворения контролируются датчиками уровня.

Циркуляция раствора через иглы осуществляется центробежным насосом. Конструкция насоса исключает утечки раствора при работе установки. На нагнетающей линии насоса установлен датчик потока, исключающий работу насоса при отсутствии жидкости.

Для подачи готового раствора на хранение или слива в канализацию применяется отдельный центробежный насос герметичной конструкции, соединенный с распределительным узлом, в состав которого входят электромагнитные клапаны, байпасные линии и датчики потока на каждую ветку. Назначение датчиков потока помимо защиты насоса при работе без жидкости – отслеживание правильности распределения потоков. Например, при повреждении мембраны электромагнитного клапана или запорной арматуры поток может пойти в канализацию, а не на хранение. В этом случае операция перекачивания прекратится с выводом на дисплей предупреждающей надписи.

Иногда в технических заданиях появляется требования обеспечивать подачу в узел растворения обезвреживающий раствор после каждого процесса растворения. В ряде случаев это делать не рекомендуется в связи с тем, что отсутствует гарантия полной промывки оборудования от продуктов реакции (например, от хлоридов натрия или кальция), которые могут загрязнить готовый раствор и попасть в электролит.

Готовый раствор хранится в специальных емкостях. Материал емкостей для хранения растворов: полипропилен или нержавеющая сталь. В нижней части емкостей смонтирован узел для раздачи раствора в канистры. Узел раздачи состоит из двух последовательно установленных кранов для повышения надежности узла.

Емкости установлены на металлоконструкции таким образом, чтобы обеспечивалась установка канистр под узел раздачи (400…500 мм от пола). В комплект входит поддон, в который устанавливается канистра при заполнении. В поддон предварительно можно налить обезвреживающий раствор для обезвреживания возможных проливов.

Емкости для хранения закрыты крышками через прокладки. Для выравнивания давления при заполнении или опорожнении емкости в крышках смонтированы дыхательные клапаны.

Для гомогенизации раствора перед его раздачей на крышках смонтированы перемешивающие устройства.

Над крышками на металлоконструкции закреплены вытяжные зонты с вентиляционными патрубками для удаления вредных веществ.

Если в установке предусматривается приготовление раствора цианистой меди, то емкость для хранения цианистого натрия выполняется другой, более сложной конструкции. В этом случае емкость выполняется из нержавеющей стали с теплоизоляцией и электронагревом. С целью облегчения облуживания и минимизации времени нахождения персонала на участке рекомендуется выполнять внешний электронагрев (жидкостная рубашка или внешние электронагреватели). Температура в емкости контролируется датчиком температуры, сигнал с которого передается на контроллер. Также в обечайке емкости устанавливается биметаллический термометр. Емкость оснащается центробежным насосом герметичной конструкции для подачи раствора в узел растворения цианистой меди.

После растворения крышка в узле растворения открывается без участия человека. Если на участке ПДК цианистого водорода не превышает нормы, то оператор извлекает тару и переносит ее в ванну обезвреживания.

Обезвреживание тары производится в отдельной ванне в растворах железного купороса, гипохлоритов натрия или кальция. Конкретный состав раствора определяется технологическим регламентом производства. Ванна оснащается бортовыми отсосами.

В ряде случаев предусматривается промывка тары в ванне с водой.

Обезвреженная тара устанавливается на специальную тележку и транспортируется  к месту утилизации.

Все вентиляционные патрубки подключаются к сборному воздуховоду, который в свою очередь подключается в обезвреживающим аппаратам (газопромыватели, скрубберы).

Для раздачи готового раствора применяются канистры определенного объема. Количество раздаваемого раствора должно учитываться в специальном журнале. Канистры устанавливают в раздаточную тележку и подвозят к технологическим ваннам. После заполнения ванн количество остававшегося раствора также учитывается в специальном журнале.

Вы можете обратиться на Завод ТАГАТ для проектирования и изготовления установки для обращения с сильно-действующими ядовитыми веществами (СДЯВ) по вашему техническому заданию.