[發(fā)明專利]氧化槽鋁離子與硫酸回收和改用脈沖電源節(jié)能系統(tǒng)與工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611002760.1
• 申請(qǐng)日: 2016-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN106757256B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊晨凱;熊映明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山市三水雄鷹鋁表面技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號(hào): C25D11/04
• 分類號(hào): C25D11/04;C25D21/18;C25D21/02;C25D11/08;C25D11/10
• 代理公司: 佛山市禾才知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44379
• 代理人: 劉羽波

本發(fā)明公開氧化槽鋁離子與硫酸回收和改用脈沖電源節(jié)能系統(tǒng)與工藝，解決現(xiàn)有在鋁合金氧化時(shí)氧化界面處溫度高，氧化膜溶解量大，氧化能耗高問題。改用脈沖電源節(jié)能裝置包括氧化槽、制冷機(jī)、鈦交換器、一號(hào)泵、溢流槽和管道，還包括可移動(dòng)氧化極板裝置，可移動(dòng)氧化極板裝置包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、移動(dòng)定位裝置、移動(dòng)陰極冷卻管、陽極導(dǎo)電座和負(fù)極導(dǎo)電裝置；所述陽極導(dǎo)電座的接通的氧化電源為調(diào)頻調(diào)幅的脈沖直流氧化電源。使用上述裝置節(jié)能裝置的總系統(tǒng)還包括鋁離子結(jié)晶產(chǎn)品回收系統(tǒng)、硫酸氧化液回收系統(tǒng)、氣攪拌系統(tǒng)和除霜系統(tǒng)。使用節(jié)能總系統(tǒng)的回收工藝包括氧化液循環(huán)冷卻步驟、鋁離子結(jié)晶產(chǎn)品回收步驟、硫酸氧化液回收步驟、氣攪拌步驟和除霜步驟。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及氧化槽鋁離子與硫酸回收和改用脈沖電源節(jié)能系統(tǒng)與工藝。

背景技術(shù)

鋁合金經(jīng)陽極氧化處理后，在鋁材表面形成以多孔性為特征的氧化膜，必須經(jīng)過封孔處理，以保證鋁合金陽極氧化產(chǎn)品的耐腐蝕性、耐候性和耐磨性等物理化學(xué)性能，獲得耐久的使用性能。

建筑鋁陽極氧化液是指鋁合金陽極氧化所用的槽液。開槽時(shí)，陽極氧化液H2SO4濃度在160-200g/L之間，槽液中沒有鋁離子，對(duì)氧化膜溶解能力較強(qiáng)。通常陽極氧化時(shí)間為40-60分鐘，每噸型材溶鋁量約為3.84Kg/T(400m2/T)。隨著槽液中溶鋁的積累，Al3+對(duì)H+和SO42-的攔截面積增加，嚴(yán)重阻礙H+向陰極、SO42-向陽極移動(dòng)，槽液導(dǎo)電性能下降。當(dāng)鋁離子濃度達(dá)到20g/L以上時(shí)，槽液電阻太大，若采用恒電壓工藝，電流密度明顯降低，造成膜層厚度不足、透明度下降，甚至出現(xiàn)白色斑痕或條紋、或其他形狀的痕跡等不均勻現(xiàn)象；若采用恒電流工藝，又會(huì)引起電壓升高，電能消耗增大，嚴(yán)重時(shí)還可能出現(xiàn)膜層燒傷和封閉后變黑等現(xiàn)象。

陽極氧化液中的鋁離子，直接影響槽液的導(dǎo)電性能，決定氧化能耗和膜層質(zhì)量，最佳控制濃度應(yīng)在3-8g/L范圍之間，此時(shí)所獲的氧化膜耐蝕性、耐磨性最好。但考慮到藥劑成本和環(huán)保壓力，實(shí)際生產(chǎn)中鋁離子濃度一般控制在15-20g/L區(qū)間。

鑒于鋁離子濃度變化與氧化膜質(zhì)量和氧化能耗有如此重要的關(guān)系，鋁加工企業(yè)一般采用兩種方法控制鋁離子。

一是倒槽的方法，即當(dāng)鋁離子濃度超過20g/L時(shí)，倒掉一部分槽液，降低鋁離子濃度，補(bǔ)充硫酸至180g/L,繼續(xù)生產(chǎn)。年產(chǎn)10萬噸陽極氧化鋁型材，氧化液溶鋁量為400噸左右，每年倒出的氧化廢液20000噸左右，其中含3600噸硫酸，400噸鋁。既浪費(fèi)藥劑，又承受了處理如此大量廢酸及廢渣的環(huán)保壓力，還損失了400多噸可回收的鋁資源。

二是采用硫酸回收機(jī)，如圖4所示。硫酸回收機(jī)是鋁離子的穩(wěn)定裝置，采用酸泵將氧化槽的硫酸與硫酸鋁的混合液泵入分離罐內(nèi).由于分離罐內(nèi)裝有陽離子交換的特殊材料，快速高效地將硫酸與鋁離子分離，將鋁離子排出溶液之外，將硫酸送回氧化槽中繼續(xù)使用，使生產(chǎn)中不斷產(chǎn)生的鋁離子排出溶液之外，穩(wěn)定槽液中的鋁離子濃度在一定工藝范圍，并能凈化槽液中有機(jī)物等雜物，長期運(yùn)行無需更換槽液。從理論上講，該裝置可使鋁材氧化膜厚度及品質(zhì)穩(wěn)定，并且節(jié)能，也為穩(wěn)定型材著色工藝提供良好的氧化膜基礎(chǔ)。

但在實(shí)際運(yùn)行中，問題不少。圖4中，某型號(hào)硫酸回收機(jī)需消耗水約1.5M3/H，消耗電約3KW/H，即每月耗水1080噸，耗電2160度。細(xì)心的用戶可對(duì)圖4中出水口排出的1080噸水進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)其中含硫酸15-30g/L,鋁離子5-10g/L.即每月排放了近30噸硫酸！每月如此耗水耗電，獲得的效果比倒槽沒多少改進(jìn)。

鑒如硫酸回收機(jī)上述糟糕的使用效果，大部分鋁加工企業(yè)，已逐步停用該裝置，恢復(fù)了倒一部分氧化槽液的傳統(tǒng)方法。

現(xiàn)代鋁加工企業(yè)，有陽極氧化廢液急需處理，而現(xiàn)行的處理方法過于簡(jiǎn)單。一是直接排放進(jìn)廢水處理中心，既增加了處理成本，又浪費(fèi)了鋁資源，還產(chǎn)生大量的工業(yè)廢渣；二是請(qǐng)專業(yè)處理廠家拉走。這些處理廠，若單項(xiàng)處理海量的氧化廢酸液，需消耗海量的堿液，社會(huì)為此會(huì)付出昂貴的處理成本。