一种机械加工切削液净化回用技术

一种机械加工切削液净化回用技术

刘少锋

陕西致正环保科技有限公司 710065

摘要：切削液是一种用在金属切、削、磨加工过程中，用来冷却润滑刀具和加工件的工业用液体。切削液具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、清洗功能。但随着切削液的使用，不可避免的出现油污、颗粒物污染，甚至发臭变质，丧失冷却润滑性能，增加机床刀具损坏风险，为了避免这种情况，通常做法是定期更换润滑液，废液做危险废弃物处理。本文主要介绍一种机械加工切削液净化回用技术。

关键字：机械加工、切削液、净化回用

引言：切削液的使用过程中，常会混入细切屑、磨屑、砂轮末和灰尘杂质等污染物，严重影响到工件表面粗糙度，降低刀具和砂轮的使用寿命，并加快机床和循环泵的磨损。另外，机床的漏油落入水基切削液中，使切削液产生浮油，浮油是厌氧菌的食物，使厌氧菌大量滋生，产生臭味，同时，厌氧菌破坏了乳化液的稳定性，造成破乳现象，使冷却液的润滑性能大大下降，摩擦力增大，发热量增加，最终造成加工表面不良及刀具寿命缩短。所以需要净化切削液，除油，除杂质，杀菌使切削液寿命增加。。

1. 切削废液成本分析，处理难点

常规的切削液过滤系统，一般只有过滤功能，且过滤精度较低，只能满足低精度生产要求，不能满足高精度的需要。

2.处理技术技术介绍

2.1工艺介绍

受废油、废渣、细菌污染的切削液进入净化站，通过粗分离系统去除大的颗粒物和浮油，分离出的浮油和固体颗粒可自动排出，分别收集；初步净化的切削液进入微米精分离系统，通过双芯高速离心精分离技术，切削液中的悬浮废油，细小颗粒物和细菌团等杂质从切削液中分离，达到净化的目的，最后净化后的切削液通过杀菌系统，抑制细菌的滋生；最终净化后的切削液按配比回用机床即可，实现切削液循环使用目的。

2.2 粗分离系统：真空式过滤机

真空式切削液过滤机主要由：污液进口、污液隔离间、滤纸、多孔板、真空室、过滤泵、净液箱等部分组成。

真空式切削液过滤系统箱体为三层结构，上部为净液箱，中部污液隔离间，下部为真空室，中部和下部分界面即为多孔筛板和过滤纸组成的过滤层。切削液通过污液进口，进入污液隔离间，在过滤泵的抽吸作用下，过滤层上下两面形成压力差，使污液以较快的速度渗透过滤纸进入真空室。杂质留在过滤纸上，和滤纸一起由排渣系统自动排出。过滤后的干净切削液由过滤泵送入净液箱，从而达到了过滤的目的。

真空抽吸使切削液中的杂质在滤纸表面快速堆积，相互“搭架”，形成无数微小的空隙。这些杂质空隙成为滤纸表面的增生过滤层，替滤纸起着初级过滤作用，这样滤纸便成为第二级过滤，因此过滤精度提高了。真空式切削液过滤系统的最大优点是不用加前级粗滤即可在保证高过滤精度的同时提供较大的过滤量。

在滤纸的过滤能力降低到额定流量时，需要更换新的滤纸，送出脏滤纸和杂质的同时保证过滤站的正常运行而设计的。排渣系统由纸架、刮板、链条、链轮、轴、减速电机、抽风机、收纸机、刮屑器和集渣车等部分组成。

随着过滤层增厚，过滤阻力逐渐增大，流量逐渐减小。当滤纸上的切屑或杂质堆积使过滤量下降到小于额定流量时，传讯系统会发出讯号，启动排渣系统进行排渣。滤纸更新仅在过滤量减小即滤纸脏堵时进行。这种控制方式可使滤纸消耗减到最低，保证有效利用过滤纸。

2.3 精分离系统

采用离心式高精度分离系统，本系统无任何耗材，零使用成本 。离心式分离系统是依据离心力原理去除油液中的污染物，离心式净油机中有一个关键部件双喷式中心转子，通过它将油液所产生的压力转化为转子的驱动力，驱动转子高速旋转。它的转速能达到7500rpm以上，所产生的离心力约为重力的2000倍以上。因为油与污染物的比重不同，所产生的离心力大小不一样，颗粒无论大小都可以被取出。磨损性的金属磨粒，加上那些使零件磨损或使润滑油变质的污染物即使是2um那样的大小颗粒，亦能被取出。 

分离过程：

1、脏的切削液进入；

2、进入旋转的鼓体并在碟片束中分离；

3、经过净化分离的切削液和重项颗粒流出碟片束；

4、净液通过流出管路；

5、废油作为轻项自由流出转鼓；

去除微米级颗粒和浮油后，能带来如下效益：

浮油被去除后：

切削液不再变质，不再散发异味（因细菌的食物源被切断）；

切削液不再需要更换，循环使用；

有效降低切削过程易产生的油雾，工厂环境得到大副改善；

 微米级颗粒被去除后：

工件与刀具的摩擦得以降低，刀损下降；

工件得到一个更好的光洁度，加工精度更加稳定；

   其他优点：

不再有废弃切削液产生；

切削液原液使用量大大降低；

大幅节省废弃切削液的污染治理成本；

除分离机部分易损件外，没有耗材成本；

适用范围：PH值6-9的中性或弱碱性流体的净化；

分离特点：油水分离，微米级过滤，无耗材消耗；

分离原理：高速离心力场下“液-液-固”三相分离；

净化达到的标准： 

颗粒物分离率：＞99%

杂质分离精度：1um  

霉菌去除率：99% 

浮油去除率：100%

废油含水率：<0.5%

2.4 杀菌系统

冷却液中含有大量细菌，主要有耗氧菌和厌氧菌。而厌氧菌生存在没有氧气的环境中，代谢释放出SO2、H2S，有臭鸡蛋味，冷却液变黑。当冷却液中的细菌数量大于106个/L时，冷却液就会变臭。系统采用的是紫外线管道杀菌器，对冷却液中的厌氧菌繁殖速度进行有效的抑制，把细菌数量控制在正常范围内。

2.5自动控制系统

自动控制系统由PLC可编程控制器、空气开关、交流接触器、热继电器、中间继电器、电源、接近开关、电磁阀、检测开关、行程开关、光电开关、指示灯、主令开关、液位计等各种电器元件。

PLC可编程控制器控制整个冷却液的处理过程，包括液位控制、走纸排污控制、水泵开停控制、补液控制、假日内循环系统、油水分离系统、排渣系统、排污系统、冲屑系统等。系统设有手动控制/自动控制模式，和生产/假日运行模式，并有工况指示灯、缺纸预警提示、故障报警和信号输出控制，实现了高效过滤和全自动运行。

3.经济性分析

切削液按照每吨15000元计算，费用按照每吨6000元计算，电费0.6元每千瓦。年100吨废切削液进入净化系统处理，经处理后95吨（95%）回用，节省费用142.5万元；产生5吨（5%）的渣液委外处理，委外处理减量95吨，节省费用57万元，除去系统年运行费用2.0万（电费和耗材），每年净节省费用197.5万元，经济和环境效益明显。

结语：本切削液净化技术，针对切削液废油、废渣、细菌污染，运用分级处理净化技术，净化后的切削液可循环使用，不再有废弃切削液产生，切削液原液使用量大幅降低，危废委外处理大幅减少，系统运行费用低，具有较高的经济效益和环境效益。

参考文献：

[1] 孙洋. 切削液的使用、维护及过滤净化[J]《机床与液压》，2007（11）

[2] 张新奇，左晓萌.机械加工废切削液减量技术与模式探讨[J]《机械工业标准化与质量》，2014(11):44-48

[3] 叶毅.金属切削液的合理使用[J]《世界制造技术与装备市场》，2010（03）

[4] 张婉琴. 高浓度切削乳化液废水预处理试验研究[J]节能与环保，2021（08）