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無焊料精加工:黃金更純 污染更少

  • 發佈時間:2014-08-08 11:30:45  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  黃金可以更“綠色”。

  “以舊換新”一直以來是黃金首飾消費的特點,回購的黃金因此是該行業的重要原材料之一。由於傳統製作工藝在焊接過程中使用焊料,所以回購的黃金使用前必須要經過二次提純處理——這一過程不僅會造成原材料損耗,還會産生有毒廢氣廢水,消耗大量能源。

  日前,記者山東走訪時了解到,一家珠寶首飾企業,自主開發了無焊料精加工工藝以及一系列自動化設備,不僅生産出了高純度黃金製品,更可從根本上避免了污染和排放的問題,給行業發展提供了很好的方向。山東省昌樂縣素以藍寶石聞名,夢金園也坐落於此。雖是一家專做黃金的珠寶首飾公司,但該公司卻極重視科技創新,開發的無焊料精加工工藝,與焊接機、薄壁圓管成型機等自動化設備,不僅保證了其産品品質,更為其成長提供了強有力的科技支撐。

  無焊料精加工是如何填補空白,進而改變黃金首飾行業的?日前,科技日報記者走入夢金園的八千平米廠房,帶您一探究竟。

  新概念倚仗新工藝新設備

  “無焊料精加工技術就是以金焊金,通過‘黃金自熔’、‘鐳射點焊’等手段,經高溫加熱將黃金配件焊接在一起。”公司董事長王忠善告訴記者,也正是這種對舊工藝革命性的改造從根本上控制住了首飾的純度。

  記者看到,一位工人用鑷子將一枚扣件放置在節排鏈上,然後熟練地用焊槍噴出的藍色火舌煅燒片刻,焊接工序就已結束,整個過程不見任何焊料添加。有著二十年從業經驗的廠長姜麗英説,焊接品質沒有任何問題,工藝的革命性就體現在無焊料。

  在標準大氣壓下,黃金熔點是1064.4℃,為了便於焊接,行業內一直採用有焊料焊接工藝。焊料俗稱“焊藥”,由金、銅、錫、鎘等元素組成,熔點僅為六百多攝氏度,只要火焰溫度超過焊料熔點,就可以實現焊接。傳統工藝難度較低,效率較高,但可預見的是,由於焊料內雜質的摻入,黃金純度受到直接影響。再者,鎘化合物具有毒性,可能會造成佩戴者皮膚發紅或起紅點等不適,這似乎恰恰應了焊藥中的“藥”字。

  另外,有焊料焊接也影響著黃金飾品的美觀程度,傳統方式加工的首飾經化學處理後,雖然也能光亮攝人,但經過長期佩戴或者爐火煅燒後,我們就能清晰地看到焊點處發黑。

  來到二樓套鍊車間,記者看到了最新一代的自動焊接機,液晶螢幕上顯示了速度、大小等參數,只見料盤內一顆顆米粒大小的工件排著隊緩緩上行,然後一隻機械手精確地捏起一隻工件,另一隻機械手扯來細細的金絲,待二者靠近,隨著“啪”的一聲脆響,一個半圓形金環就被焊接在工件上,方向一換,又一聲脆響,焊接完畢,至此僅耗時幾秒。“以前,這個環節需要人工一點點敲打,一點點焊接,而有了我們自主研發的第三代碰焊設備後,效率提高了至少十幾倍。”姜麗英説。記者注意到,目前運作的還不是這台機器的最高速。

  離機器不遠處的工位上,是第二代碰焊機,焊接過程用的也是電漿弧焊原理——電極和工件之間電弧形成的暫態高溫完成焊接,同樣不需要焊料的介入。

  夢金園對首飾機械設備開發與改良的例子還有很多,他們在精密模具、鐳射應用等各方面進行了實踐,自主研發改進了“自動首飾打珠機”、“自動薄壁圓管成型機”、“全自動刻花機”等加工設備40多套,現已累計獲得授權專利85項,其中發明專利17項。

  王忠善愛琢磨,所有這些設備和工藝都是在他的好奇和鑽研驅使下誕生的,現在他已有了一個四十多人的專業團隊,成立了首飾加工機械技術研發中心,對於首飾機械設備的開發會不斷持續下去。

  避免二次提純環境污染

  之於消費者,無焊料焊接帶來的是純度和美觀的提升;之於社會與環境,這一工藝帶來的影響更不可忽視。

  “拿舊首飾換新首飾”。根據中國黃金協會的調查,認為1—3年為黃金首飾款式喜好週期的的消費者佔76%,這意味著有大量黃金首飾需要重新提純加工。而因為有焊料,甚至是某些不良小廠摻假的存在,回收首飾必須要經過提純,也正是提純這一過程,導致了污染和能耗的增加。

  姜麗英告訴記者,黃金的二次提純過程分為熔金、趕硝、還原三步。熔金過程指的是,用濃鹽酸、濃硝酸配成的王水在高溫環境下將黃金熔化,由於王水具有強腐蝕性,揮發出的氣體對人的皮膚、呼吸系統都有腐蝕作用,而且升溫過程中,還會産生一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物,這些物質會對水體、土壤和大氣造成污染。趕硝需要用甲醛處理,我們都知道甲醛的殺傷力,可引起鼻咽癌、鼻腔癌和鼻竇癌,甚至還可引發白血病。在還原黃金的過程中,則會産生二氧化硫等有毒氣體。

  還有,二次提純還造成大量熱能的消耗,大量廢水的生成,以及無法回收的3‰的黃金損耗。儘管,企業會在廢水廢氣排放前就將其處理殆盡,但這都轉化成了高昂的運營成本。

  王忠善給出這樣一組數據,以2012年全國消費黃金首飾502750公斤,其中“以舊換新”的舊飾品按50%來計算,提純成本為210.57元/公斤,那麼提純的總耗費就是5293.2萬元,而損耗的黃金有754.13公斤,産生的廢水約為12568噸。

  如果,行業都採用無焊料焊接工藝,回收的産品可以直接熔解加工,那麼就意味著以上的耗費幾乎為0。

  也正是因為無焊料工藝改變了傳統工藝的做法,大量減少了污染物排放,該項目被科技部列入“國家火炬計劃”,無焊料技術被山東省科技廳認定為“國際領先水準”,並獲得“中國專利優秀獎”。此技術還獲得過山東省科學技術進步三等獎、中國輕工業聯合會、中寶協技術進步二等獎和科技創新優秀獎等獎項。

  高精度儀器為新工藝把關

  檢測實驗室是廠區內科技含量最密集的區域,幾名技術人員正在這裡調試剛剛添置的德國進口火花直讀光譜儀。

  光譜儀用電弧(或火花)的高溫使樣品中各元素從固態直接氣化並被激發而發射出各元素的特徵波長,用光柵分光後,成為按波長排列的“光譜”,這些特徵光譜線經過光電處理和模數轉換後,由電腦列印出樣品中各元素的百分含量。

  這種儀器是分析有色金屬成分的快速定量分析儀器,是控制産品品質的有效手段之一。“每一塊銀行板料、客戶料、提純料和回熔料,都要經過火花直讀儀器的檢測。”王忠善介紹,符合純度標準的才會上線加工,而抽檢則會伴隨生産過程始終。

  為杜絕任何不合格産品進入下一道工序,他們投入1500多萬元建立了國內領先水準的黃金檢測中心,從國外購置了電感耦合電漿體發射光譜儀(ICP6300、ICP7000)、火花直讀光譜儀、X熒光光譜儀等設備,“國家金銀製品品質監督檢驗中心(南京)工作人員長期在夢金園公司指導監督檢測,充分保證首飾的純度控制,避免純度不合格産品流通到市場。”記者了解到,夢金園的檢測中心去年已通過國家認可委CNAS認可。

  十八屆三中全會強調,加快自然資源及其産品價格改革,全面反映市場供求、資源稀缺程度、生態環境損害成本和修復效益。“無焊料焊接技術”的應用和推廣,不僅是該企業對消費者黃金飾品純度需求的積極響應,更是在行業中實現可持續發展的一次有力嘗試。

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