Scheda n. 14. L acqua negli impianti di anodizzazione

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1 Scheda n. 14 L acqua negli impianti di anodizzazione 1

2 Scheda n. 14 L acqua negli impianti di anodizzazione L acqua rappresenta l elemento principale negli impianti di ossidazione anodica dell alluminio. E il prodotto sicuramente di maggior impiego e le sue quantità e qualità sono determinanti sulla buona riuscita di tutto il trattamento. L acqua primaria utilizzata negli impianti di anodizzazione può essere generalmente di tre tipi: a) Acqua di pozzo; b) Acqua potabile (di acquedotto); c) Acqua deionizzata o distillata. Essa viene impiegata nelle seguenti fasi del processo: 1) Alimentazione dei lavaggi 2) Preparazione delle soluzioni di trattamento 3) Alimentazione delle caldaie 4) Raffreddamento dei macchinari Alimentazione dei lavaggi L acqua delle vasche di lavaggio dovrebbe avere un contenuto in impurezze non superiore a 200 mg/l. L accurato risciacquo del materiale tra un trattamento e l altro è determinante per la buona riuscita del processo nel suo insieme. E infatti molto importante impedire che le sostanze contenute in una certa vasca vadano a finire in quelle vicine, inquinandole. Le particolari caratteristiche di alcuni prodotti chimici li rendono incompatibili con altri (ad es.: acido nitrico nell elettrocolore, acido solforico nel fissaggio, solfato stannoso nel permanganato, ecc...). Anche uno sgocciolamento lento, non appariscente di materiale male asciugato nella traslazione sulle varie vasche, può portare nel tempo a delle situazioni di notevole gravità con necessità di ricambio totale dei bagni inquinati. Buona parte dei difetti riscontrabili su certo materiale anodizzato derivano molto sovente da lavaggi non sufficientemente accurati. E scontato che per poter effettuare lavaggi efficaci bisognerebbe poter disporre di buona acqua nella quantità desiderata. Purtroppo però bisogna fare i conti con la realtà che è quella di dover tendere ad una sempre maggiore economia nei consumi di tale prezioso elemento. I motivi di tale razionamento sono: - Diminuzione delle risorse idriche sotterranee - Costi sempre maggiori di prelievo, depurazione e scarico La prospettiva futura è quella di tendere ad un utilizzo sempre più razionale e completo della risorsa d acqua di cui si ha disponibilità, prevedendone il trattamento di depurazione e parziale o totale riciclo. A titolo puramente esemplificativo vengono schematizzati di seguito due sistemi di collegamento e di alimentazione delle vasche di lavaggio in un generico impianto di anodizzazione comprendente l elettrocolorazione e la colorazione oro. Possiamo definire i due schemi rispettivamente: - Alimentazione d acqua in parallelo - Alimentazione d acqua in serie-parallelo II sistema Serie-Parallelo rappresenta oggi una soluzione preferibile ed economica perchè offre i seguenti vantaggi: - Riduzione del consumo di acqua (anche superiore al 50%) - Dimensioni più ridotte dell impianto di depurazione, per il minor volume di acqua da trattare - Maggior rendimento del depuratore dovuto al maggior carico inquinante specifico presente nell acqua - Vasche di lavaggio dei pretrattamenti sempre limpide. 2

3 Schemi Sgrassaggio Decapaggio Neutr. acida cida Anodizzazione zio Elettrocolore Color. oro Fissaggio Sgrassaggio Decapaggio Neutr. acida cida Anodizzazione zio GGGGGGGGGGG Elettrocolore Color. oro Fissaggio ALIMENTAZIONE IN PARALLELO ALIMENTAZIONE IN SERIE/PARALLELO 3

4 Preparazione delle soluzioni di trattamento Nella preparazione dei vari bagni sarebbe consigliabile impiegare acqua deionizzata o comunque un acqua avente un contenuto in impurezze totali non superiore a 100 mg/l. Un acqua accettabile per i trattamenti anodici dovrebbe avere la seguente composizione: Sigla Massimo mg/l Nome SiO 2 5 Silicati - H 2 CO 3 75 Bicarbonati Cl - 40 Cloruri F - 3 Fluoruri 3- PO 4 10 Fosfati SO Solfati S 2-10 Solfuri ph 5,5 8,5 Acidità Naturalmente non tutti i bagni di trattamento sono sensibili alle medesime impurezze. Le vasche di anodizzazione sono molto sensibili ai cloruri e al ferro. I fissaggi sono influenzati da fosfati, fluoruri, silicati. I bagni di oro all ossalato di ferro e ammonio vanno preparati con acqua deionizzata. Bisogna prestare molta attenzione nell utilizzo di acqua di riciclo dall impianto di depurazione per la preparazione dei bagni di trattamento. L elevata salinità infatti (contenuto in sostanze solubili) può creare problemi sia nell anodizzazione che nelle colorazioni e nel fissaggio. Alimentazione delle caldaie Anche l acqua per l alimentazione delle caldaie è bene che sia trattata abbassandone la durezza a circa 10 gradi Francesi mediante addolcimento. Un elevato contenuto in sali di calcio e magnesio (durezza dell acqua) provoca delle incrostazioni che si depositano sugli scambiatori di calore e sulle pareti interne della caldaia riducendo notevolmente il rendimento dello scambio termico. Un addolcimento troppo spinto può essere altrettanto dannoso a causa della notevole alcalinità che l acqua potrebbe assumere, aumentandone l aggressività chimica nei confronti della caldaia e degli scambiatori, tenendo conto anche dell alta temperatura alla quale si opera. Anche un elevato contenuto in sali di Ferro e Manganese danneggia in breve tempo la caldaia. In tal caso l acqua andrebbe preventivamente analizzata per determinarne la durezza e eventualmente trattata con il processo di colorazione e mediante filtrazione. Raffreddamento dei macchinari Per il raffreddamento di eventuali macchinari (raddrizzatori, impianti frigoriferi, cilindri pneumatici, ecc..), o dei bagni di ossidazione si può utilizzare un acqua da inviare successivamente nel circuito dei lavaggi. Quantità di acqua La quantità di acqua primaria necessaria negli impianti di anodizzazione, con i lavaggi collegati in 4

5 parallelo e raffreddamento delle vasche di ossido mediante gruppi frigo, può considerarsi di circa 0,5 m 3 /h (10 l/min) per ogni 1000 Ampere di anodizzazione installati. Determinazione della durezza totale di un acqua La durezza è il contenuto in sali di Calcio e Magnesio di un acqua. Si esprime generalmente in gradi francesi (F), corrispondenti ai mg di CaCO 3 presenti in 100 ml di acqua. Reagenti - Soluzione di EDTA 0,01 M. - Soluzione di ammoniaca concentrata (NH 4 OH, d = 0,9) - Compressa indicatore tampone MERCK. Procedimento Prelevare, con una pipetta tarata, 100 ml di acqua da analizzare e metterli in un bicchiere da 250 ml. Aggiungere 20 ml di NH 4 OH concentrato ed una compressa di indicatore-tampone, sbriciolandola e mescolando con una bacchetta di vetro. Titolare con la soluzione di EDTA 0,01 M fino a viraggio dal rosso-viola all azzurro. Calcoli I ml di EDTA 0,01 M usati corrispondono ai gradi francesi di durezza dell acqua. Es.: Si sono usati 21,4 ml di EDTA. L acqua ha una durezza di 21,4 gradi francesi. 5