ITTO950052A1

ITTO950052A1 - CHEMICAL MILLING PLANT WITH DEVICE FOR THE ELIMINATION OF SOLIDS IN SUSPENSION, PARTICULARLY FOR THE AERONAUTICAL INDUSTRY.

Info

Publication number: ITTO950052A1
Application number: IT95TO000052A
Authority: IT
Inventors: Battista Antonio Di
Original assignee: Battista Antonio Di
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 1996-07-27
Also published as: ITTO950052A0; IT1280807B1

Abstract

Impianto di fresatura chimica con dispositivo per l'eliminazione dei solidi in sospensione, particolarmente per l'industria aeronautica, con vasca di fresatura (1) analoga ad una vasca di fresatura tradizionale, caratterizzato dal fatto che, invece di una vasca di decantazione, (3), l'impianto è dotato di un separatore centrifugo (7) ad elevata capacità di filtrazione.Chemical milling plant with device for the elimination of suspended solids, particularly for the aeronautical industry, with milling tank (1) similar to a traditional milling tank, characterized in that, instead of a settling tank, ( 3), the system is equipped with a centrifugal separator (7) with high filtration capacity.

Description

Descrizione del Brevetto d'invenzione Industriale dal titolo: Description of the Industrial Invention Patent entitled:

"Impianto di fresatura chimica con dispositivo per l'eliminazione dei solidi in sospensione, particolarmente per l'industria aeronautica", "Chemical milling plant with device for the elimination of suspended solids, particularly for the aeronautical industry",

Descrizione Description

La presente invenzione si riferisce a un impianto di fresatura chimica con dispositivo per l’eliminazione dei solidi in sospensione, particolarmente per l'industria aeronautica. The present invention refers to a chemical milling plant with a device for the elimination of suspended solids, particularly for the aeronautical industry.

Com 'è noto, il processo di fresatura chimica è basato sull’attacco dell'alluminio da parte di una soluzione calda di NaOH. As is known, the chemical milling process is based on the attack of aluminum by a hot solution of NaOH.

Generalmente si utilizza una soluzione di 140÷150 g/l di soda libera, 20÷25 g/l di solfuro di sodio, 40÷50 g/1 di trietanolamina, 20÷40 g/1 di Al disciolto a temperatura di 101÷105°C. Generally a solution of 140 ÷ 150 g / l of free soda, 20 ÷ 25 g / l of sodium sulphide, 40 ÷ 50 g / 1 of triethanolamine, 20 ÷ 40 g / 1 of Al dissolved at a temperature of 101 ÷ is used. 105 ° C.

Le leghe di alluminio più usate sono principalmente della famiglia 2000 (2014-2024-2219) con percentuali di rame che variano dal 4% al 6%, di magnesio dal 0.2% al 1.8%, di manganese dal 0.2% al 0.93;. The most used aluminum alloys are mainly from the 2000 family (2014-2024-2219) with copper percentages ranging from 4% to 6%, magnesium from 0.2% to 1.8%, manganese from 0.2% to 0.93;

Il rame si presenta nelle leghe come precipitato intermetallico CuA12 che non è attaccato dalla soda e che forma un deposito nerastro sulla superficie attaccata. Copper occurs in alloys as a CuA12 intermetallic precipitate which is not attacked by soda and which forms a blackish deposit on the attacked surface.

La trietanolamina ha la funzione di garantire una buona bagnabilità della superficie e un agevole distacco dei composti insolubili che si vanno formando durante la lavorazione (principalmente solfuro di rame). Triethanolamine has the function of ensuring good surface wettability and easy detachment of insoluble compounds that form during processing (mainly copper sulphide).

Analogamente si formano solfuri di ferro, manganese e magnesio. Similarly, sulphides of iron, manganese and magnesium are formed.

La fresatura chimica viene anche effettuata sulle leghe della famiglia 7000 (7075) con composizione chimica come da allegato. Chemical milling is also carried out on alloys of the 7000 (7075) family with chemical composition as per annex.

Su tali leghe si ha in aggiunta anche la formazione di solfuro di zinco. On these alloys there is also the formation of zinc sulphide.

La precipitazione dei solfuri provoca anche una parziale precipitazione dell'idrossido di Al che è in soluzione soprasatura. The precipitation of the sulphides also causes a partial precipitation of the Al hydroxide which is in supersaturated solution.

Viene normalmente richiesto di mantenere nella soluzione di fresatura chimica il "black smut" da 1 a 0.5 g/1 per garantire un bagno pulito, con velocità di attacco costante, e non avere depositi sui sistemi di riscaldamento della vasca. It is normally required to maintain the "black smut" from 1 to 0.5 g / 1 in the chemical milling solution to ensure a clean bath, with constant attack speed, and not to have deposits on the tank heating systems.

Con il termine "black smut" si intendono i composti insolubili di Cu, Zn, Mg, Mn che precipitano al fondo della vasca di fresatura chimica. The term "black smut" refers to the insoluble compounds of Cu, Zn, Mg, Mn that precipitate to the bottom of the chemical milling tank.

Per eliminare detti composti, viene normalmente impiegato un decantatore, dotato di fondo conico, nel quale il liquido viene fatto sedimentare e dal quale i depositi solidi vengono periodicamente asportati da una pompa. To eliminate said compounds, a decanter is normally used, equipped with a conical bottom, in which the liquid is made to settle and from which the solid deposits are periodically removed by a pump.

Ovviamente, il decantatore deve essere riscaldato insieme a tutto il circuito della soluzione fresante. Obviously, the decanter must be heated together with the entire circuit of the milling solution.

Scopo del presente trovato è ovviare agli elevati costi di gestione del decantatore, che normalmente ha una capacità da 1/3 a 1/4 del volume della vasca di fresatura, vasca che deve essere periodicamente svuotata e che comporta nel sistema sia un incremento del volume totale sia energia termica per il mantenimento in temperatura. The purpose of the present invention is to obviate the high operating costs of the decanter, which normally has a capacity of 1/3 to 1/4 of the volume of the milling tank, a tank which must be periodically emptied and which involves both an increase in volume in the system. total and thermal energy for maintaining the temperature.

Si tenga presente che una vasca di fresatura chimica per industria aeronautica, nella quale vengono prodotti pannelli per la cellula o parti di ali, ha una capacità di circa 100.000 litri. It should be noted that a chemical milling tank for the aeronautical industry, in which panels for the airframe or parts of wings are produced, has a capacity of approximately 100,000 liters.

Ne consegue che nel decantatore si ha una quantità pari a circa 30.000 litri di soluzione caustica che deve essere movimentata , riscaldata e tenuta calda. It follows that in the decanter there is an amount equal to about 30,000 liters of caustic solution which must be moved, heated and kept warm.

Si tenga anche conto dell'estrema pericolosità e di tutte le cautele che devono essere adottate per la movimentazione di una soluzione caustica bollente. Also take into account the extreme danger and all the precautions that must be adopted for the handling of a hot caustic solution.

Un ulteriore scopo del presente trovato è fornire una soluzione che ovvii anche agli inconvenienti di cui sopra, fornendo un impianto decisamente più economico, più sicuro e meno dispendioso . A further object of the present invention is to provide a solution which also obviates the above drawbacks, providing a decidedly cheaper, safer and less expensive plant.

Questo ed altri scopi unitamente ad altri vantaggi quali appariranno dalla descrizione che segue, vengono raggiunti mediante l'impiego di un filtro centrifugo ad elevata capacità di filtrazione . This and other objects, together with other advantages as will appear from the following description, are achieved by using a centrifugal filter with a high filtration capacity.

L'impianto in oggetto è quindi un normale impianto di fresatura chimica con vasca di fresatura analoga ad una vasca di fresatura tradizionale caratterizzato dal fatto che, invece di una vasca di decantazione, l'impianto è dotato di un separatore centrifugo ad elevata capacità di filtrazione. The plant in question is therefore a normal chemical milling plant with milling tank similar to a traditional milling tank characterized by the fact that, instead of a settling tank, the plant is equipped with a centrifugal separator with high filtration capacity .

Secondo la tecnica precedente, con una vasca di decantazione si hanno le seguenti caratteristiche: According to the previous technique, with a settling tank the following characteristics are obtained:

a) messa in circolazione di notevoli quantità di soda caustica a circa 100°C; a) release of considerable quantities of caustic soda at about 100 ° C;

b) impianto complesso e potenzialmente pericoloso; b) complex and potentially dangerous plant;

c) notevole consumo di energia; c) considerable energy consumption;

d) difficoltà di gestione; d) management difficulties;

e) costo elevato dell'impianto. e) high cost of the plant.

Per contro, con un impianto secondo la presente invenzione si hanno i seguenti vantaggi: a) esigua quantità di liquido in circolazione; b) impianto relativamente semplice; On the other hand, with a plant according to the present invention there are the following advantages: a) small quantity of liquid in circulation; b) relatively simple installation;

c) massima affidabilità; c) maximum reliability;

d) consumo di energia notevolmente ridotto; e) costo contenuto dell'impianto. d) significantly reduced energy consumption; e) low cost of the system.

L‘invenzione verrà ora dettagliatamente descritta con particolare riferimento ai disegni allegati, forniti a titolo d'esempio non limitativo, in cui: The invention will now be described in detail with particular reference to the attached drawings, provided by way of non-limiting example, in which:

Fig. 1 è una tabella indicante le principali reazioni chimiche in un processo di fresatura chimica; Fig. 1 is a table indicating the main chemical reactions in a chemical milling process;

Fig. 2 è una tabella indicante le principali leghe di alluminio impiegate in campo aeronautico e alle quali si riferisce la presente invenzione; Fig. 3 è uno schema di impianto di fresatura chimica con decantatore secondo la tecnica precedente ; Fig. 2 is a table indicating the main aluminum alloys used in the aeronautical field and to which the present invention refers; Fig. 3 is a diagram of a chemical milling plant with decanter according to the previous technique;

Fig. 4 è uno schema di impianto di fresatura chimica con separatore centrifugo secondo la presente invenzione; Fig. 4 is a diagram of a chemical milling plant with centrifugal separator according to the present invention;

Fig. 4A è uno schema dell'impianto di centrifugazione ; Fig. 4A is a diagram of the centrifugation plant;

Figg. 5A e 5B sono due tabelle che indicano la formazione di fanghi e precipitati trattando 8 Kg/h di Al fresato; detto alluminio fresato essendo costituito da un 80% di lega 2024 e da un 20% di lega 7075; Figs. 5A and 5B are two tables that indicate the formation of sludge and precipitates by treating 8 Kg / h of milled Al; said milled aluminum consisting of 80% of 2024 alloy and 20% of 7075 alloy;

Fig. 6 è un diagramma indicante la quantità di gr/lt in sospensione, desiderati in vasca, rispetto alla quantità di 1t/h da trattare se vengono solubilizzati 8 kg/h, trattando una lega d'alluminio costituita da un 80% di lega 2024 e da un 20% di lega 7075; Fig. 6 is a diagram indicating the quantity of gr / lt in suspension, desired in the tank, compared to the quantity of 1t / h to be treated if 8 kg / h are solubilized, treating an aluminum alloy made up of 80% of alloy 2024 and 20% 7075 alloy;

Fig. 7 è un istogramma indicante le differenze di costo di impianto e di gestione tra un impianto secondo la tecnica precedente e un impianto secondo il trovato. Fig. 7 is a histogram indicating the differences in plant and operating costs between a plant according to the prior art and a plant according to the invention.

Come appare evidente dalle figure, l'impianto secondo la tecnica precedente è costituito sostanzialmente da una vasca di fresatura chimica 1 e da un decantatore 3, il tutto riscaldato mediante mezzi di riscaldamento 5. As can be seen clearly from the figures, the plant according to the prior art substantially consists of a chemical milling tank 1 and a decanter 3, all heated by heating means 5.

L'impianto secondo il trovato è invece costituito da una vasca di fresatura chimica 1 e da una centrifuga 7 di scarico sedimenti che sostituisce la vasca di decantazione 3 dell'impianto indicato in Fìg. 3. The plant according to the invention, on the other hand, consists of a chemical milling tank 1 and a sediment discharge centrifuge 7 which replaces the settling tank 3 of the plant indicated in Fig. 3.

I mezzi di riscaldamento 5 sono sostanzialmente gli stessi, anche se ovviamente di minore potenza. The heating means 5 are substantially the same, although obviously of less power.

Come appare evidente dalla Fig. 4A, la soluzione, contenente i solfuri insolubili o "black smut", proveniente dalla vasca 1 di fresatura chimica entra in centrifuga 7; il centrifugato viene rinviato nuovamente in vasca 1 ed i fanghi vengono raccolti in un vano apposito previsto nella centrifuga 7. As is evident from Fig. 4A, the solution, containing the insoluble sulphides or "black smut", coming from the chemical milling tank 1 enters the centrifuge 7; the centrifugate is sent back to tank 1 and the sludge is collected in a special compartment provided in the centrifuge 7.

Quando la camera fanghi della centrifuga 7 è piena, un segnale del PLC chiude l'elettrovalvola EV3 e apre l'elettrovalvola EV5 in modo da riempire il serbatoio SI con soluzione centrifugata e quindi pulita. When the sludge chamber of the centrifuge 7 is full, a signal from the PLC closes the EV3 solenoid valve and opens the EV5 solenoid valve in order to fill the SI tank with centrifuged and therefore clean solution.

Quando la soluzione raggiunge il controllore di livello LV1, la pompa di adduzione della soluzione viene fermata, EVI si chiude e i fanghi vengono scaricati automaticamente nel contenitore CF1. When the solution reaches the LV1 level controller, the solution feed pump is stopped, EVI closes and the sludge is automatically discharged into the CF1 container.

A scarico ultimato, l'elettrovalvola EV4 si apre, EV2 si chiude e la pompa P2 invia la soluzione contenuta in SI nella centrifuga 7 in modo da lavare la camera fanghi. When the drain is complete, the EV4 solenoid valve opens, EV2 closes and the pump P2 sends the solution contained in SI into the centrifuge 7 in order to wash the sludge chamber.

Nello stesso tempo la valvola deviatrice VD1 devia il flusso da CF1 a S2 in modo da non diluire i fanghi. A lavaggio ultimato, VD1 si riposiziona nella posizione precedente e PI, con EV6 aperta ed EVI chiusa, invia la soluzione contenuta in S2 nella centrifuga 7. At the same time the diverter valve VD1 diverts the flow from CF1 to S2 so as not to dilute the sludge. At the end of the washing, VD1 repositions itself in the previous position and PI, with EV6 open and EVI closed, sends the solution contained in S2 into the centrifuge 7.

A questo punto il ciclo ricomincia. At this point the cycle begins again.

Come si è detto, la centrifuga 7 elimina gli elevati costi di gestione del decantatore 3, che normalmente ha una capacità tra 1/3 e 1/4 del volume della vasca di fresatura 1, e che deve essere periodicamente svuotato. As stated, the centrifuge 7 eliminates the high operating costs of the decanter 3, which normally has a capacity between 1/3 and 1/4 of the volume of the milling tank 1, and which must be periodically emptied.

E' chiaro che la gestione del decantatore comporta nel sistema un incremento del volume totale e un elevato consumo di energia termica per il mantenimento in temperatura; detti costi di gestione sono drasticamente ridotti mediante l'introduzione nell’impianto del separatore centrifugo 7. It is clear that the management of the decanter involves an increase in the total volume in the system and a high consumption of thermal energy for maintaining the temperature; these management costs are drastically reduced by introducing the centrifugal separator 7 into the system.

Si supponga di voler asportare 8 Kg/h di alluminio in una vasca di fresatura chimica come da tabella. Suppose you want to remove 8 Kg / h of aluminum in a chemical milling tank as shown in the table.

Secondo i calcoli stechiometrici riportati in Figg 5A e 5B, per 8 Kg/ora di Al asportato per fresatura chimica, si hanno 1152 gr di "black smut" . According to the stoichiometric calculations reported in Figs 5A and 5B, for 8 Kg / hour of Al removed by chemical milling, there are 1152 g of "black smut".

Bisognerà quindi filtrare per centrifugazione 1152 litri di soluzione per mantenere costante la quantità di "black smut" in soluzione. It will therefore be necessary to filter 1152 liters of solution by centrifugation to keep the quantity of "black smut" in solution constant.

La centrifuga occorrente ha dimensioni e costi relativamente ridotti e non richiede alcun incremento del volume della soluzine fresante. The required centrifuge has relatively small dimensions and costs and does not require any increase in the volume of the milling solution.

Dal punto di vista della pericolosità, anche facendo astrazione dalla sicurezza intrinseca di una centrifuga, è chiaro che una macchina di cosi piccole dimensioni non pone alcun problema. From the point of view of danger, even if we do not consider the intrinsic safety of a centrifuge, it is clear that a machine of such small dimensions does not pose any problems.

Claims

CLAIMS 1. Chemical milling plant with device for the elimination of suspended solids, particularly for the aeronautical industry, with milling tank (1) similar to a traditional milling tank characterized by the fact that, instead of a settling tank ( 3), the plant is equipped with a centrifugal separator (71 with high filtration capacity.

2. Chemical milling plant with device for removing suspended solids according to claim 1, characterized in that it consists of a milling tank (1), a centrifugal separator (7) and means (5) for heating (5) of the system.

3. Chemical milling plant with device for the elimination of suspended solids according to claims 1 and 2, characterized in that, as an example of high filtration capacity, we mean a filtered quantity of 1152 g of "black smut" by treating 8 Kg / h of aluminum alloy at 80% of 2024 and 20% of 7075.

4. Chemical milling plant with device for the elimination of suspended solids according to the preceding claims, characterized in that it involves a small quantity of liquid in circulation, excellent reliability, considerably reduced energy consumption and low cost. .