[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

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611043945.7
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106757258B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊晨凱;熊映明
• 申請（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: 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(quán)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(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；所述鋁離子結(jié)晶產(chǎn)品回收步驟包括：將氧化液導(dǎo)入反應(yīng)罐，向反應(yīng)罐中加入硫酸銨后析出硫酸鋁銨晶體，然后將反應(yīng)罐中的物料導(dǎo)入離心機(jī)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(jié)晶處理后的氧化液，對氧化液進(jìn)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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁制產(chǎn)品加工的技術(shù)領(lǐng)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(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，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(qiáng)。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(yán)重阻礙H⁺向陰極、SO₄^2-向陽極移動，槽液導(dǎo)電性能下降。當(dāng)鋁離子濃度達(dá)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(yán)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(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(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，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2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)。

但在實際運(yùn)行中，問題不少。圖2中，某型號硫酸回收機(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)心的用戶可對圖2中出水口排出的1080噸水進(jìn)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(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。