[發(fā)明專利]氧化槽鋁離子與硫酸回收及氧化液緩蝕節(jié)能裝置與工藝

有效

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• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106757258B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)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(chuàng)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(chǎn)權代理有限公司 44379
• 代理人: 劉羽波

氧化槽鋁離子與硫酸回收及氧化液緩蝕節(jié)能裝置與工藝，其工藝包括氧化液循環(huán)冷卻步驟、鋁離子結晶產(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；所述鋁離子結晶產(chǎn)品回收步驟包括：將氧化液導入反應罐，向反應罐中加入硫酸銨后析出硫酸鋁銨晶體，然后將反應罐中的物料導入離心機中離心獲得固液分離后的固體和液體；所述硫酸氧化液回收步驟包括：收集結晶處理后的氧化液，對氧化液進行再生處理后輸送至陽極氧化槽循環(huán)使用。本發(fā)明提出氧化槽鋁離子與硫酸回收及氧化液緩蝕節(jié)能裝置與工藝，通過提取氧化液中的鋁，回收硫酸，降低氧化液電阻，在氧化液中添加緩蝕劑，降低氧化膜的溶解量來實現(xiàn)氧化節(jié)能，節(jié)能20％以上。

技術領域

本發(fā)明涉及鋁制產(chǎn)品加工的技術領域，尤其涉及氧化槽鋁離子與硫酸回收及氧化液緩蝕節(jié)能裝置與工藝。

背景技術

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SO₄^2-的攔截面積增加，嚴重阻礙H⁺向陰極、SO₄^2-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(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，又會引起電壓升高，電能消耗增大，嚴重時還可能出現(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(huán)保壓力，實際生產(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量和氧化能耗有如此重要的關系，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(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，如圖2所示。硫酸回收機是鋁離子的穩(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.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(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(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。

但在實際運行中，問題不少。圖2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2中出水口排出的1080噸水進行測量，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。

鑒如硫酸回收機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，恢復了倒一部分氧化槽液的傳統(tǒng)方法。