[發明專利]氧化槽鋁離子與硫酸回收和縮短氧化極距節能系統與工藝

有效

• 申請號: 201611038294.2
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106757257B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 熊晨凱;熊映明
• 申請（專利權）人: 佛山市三水雄鷹鋁表面技術創新中心有限公司
• 主分類號: C25D11/04
• 分類號: C25D11/04;C25D21/18;C25D21/02;C25D11/08;C25D11/10
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 劉羽波

本發明公開一種氧化槽鋁離子與硫酸回收和縮短氧化極距節能系統與工藝，用于解決現有鋁合金氧化時氧化界面處氧化溫度高，氧化膜溶解量大和氧化能耗高的問題。縮短氧化極距節能裝置包括氧化槽、制冷機、鈦交換器、一號泵、溢流槽和管道；還包括可移動氧化極板裝置，其包括多個驅動電機、移動定位裝置、移動陰極冷卻管、陽極導電座和負極導電裝置。使用縮短氧化極距節能裝置的氧化池槽鋁離子與硫酸回收節能總系統還包括鋁離子結晶產品回收系統、硫酸氧化液回收系統、氣攪拌系統和除霜系統。使用上述節能總系統的氧化槽鋁離子與硫酸回收工藝包括氧化液循環冷卻步驟、鋁離子結晶產品回收步驟、硫酸氧化液回收步驟、氣攪拌步驟和除霜步驟。

技術領域

本發明涉及鋁合金加工技術領域，具體涉及氧化槽鋁離子與硫酸回收和縮短氧化極距節能系統與工藝。

背景技術

鋁合金經陽極氧化處理后，在鋁材表面形成以多孔性為特征的氧化膜，必須經過封孔處理，以保證鋁合金陽極氧化產品的耐腐蝕性、耐候性和耐磨性等物理化學性能，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，陽極氧化液H2SO4濃度在160-200g/L之間，槽液中沒有鋁離子，對氧化膜溶解能力較強。通常陽極氧化時間為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H+和SO42-的攔截面積增加，嚴重阻礙H+向陰極、SO42-向陽極移動，槽液導電性能下降。當鋁離子濃度達到20g/L以上時，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，甚至出現白色斑痕或條紋、或其他形狀的痕跡等不均勻現象；若采用恒電流工藝，又會引起電壓升高，電能消耗增大，嚴重時還可能出現膜層燒傷和封閉后變黑等現象。

陽極氧化液中的鋁離子，直接影響槽液的導電性能，決定氧化能耗和膜層質量，最佳控制濃度應在3-8g/L范圍之間，此時所獲的氧化膜耐蝕性、耐磨性最好。但考慮到藥劑成本和環保壓力，實際生產中鋁離子濃度一般控制在15-20g/L區間。

鑒于鋁離子濃度變化與氧化膜質量和氧化能耗有如此重要的關系，鋁加工企業一般采用兩種方法控制鋁離子。

一是倒槽的方法，即當鋁離子濃度超過20g/L時，倒掉一部分槽液，降低鋁離子濃度，補充硫酸至180g/L,繼續生產。年產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。既浪費藥劑，又承受了處理如此大量廢酸及廢渣的環保壓力，還損失了400多噸可回收的鋁資源。

二是采用硫酸回收機，如圖4所示。硫酸回收機是鋁離子的穩定裝置，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.由于分離罐內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使用，使生產中不斷產生的鋁離子排出溶液之外，穩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物等雜物，長期運行無需更換槽液。從理論上講，該裝置可使鋁材氧化膜厚度及品質穩定，并且節能，也為穩定型材著色工藝提供良好的氧化膜基礎。

但在實際運行中，問題不少。圖4中，某型號硫酸回收機需消耗水約1.5M3/H，消耗電約3KW/H，即每月耗水1080噸，耗電2160度。細心的用戶可對圖4中出水口排出的1080噸水進行測量，發現其中含硫酸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。

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

現代鋁加工企業，有陽極氧化廢液急需處理，而現行的處理方法過于簡單。一是直接排放進廢水處理中心，既增加了處理成本，又浪費了鋁資源，還產生大量的工業廢渣；二是請專業處理廠家拉走。這些處理廠，若單項處理海量的氧化廢酸液，需消耗海量的堿液，社會為此會付出昂貴的處理成本。