[發(fā)明專利]一種鋁合金氧化槽鋁離子和硫酸回收與水洗藥劑截留系統(tǒng)及工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711255570.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN108070892B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 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): C25D11/08
• 分類號(hào): C25D11/08;C25D21/18
• 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: 梁永健

本發(fā)明公開了一種鋁合金氧化槽鋁離子和硫酸回收與水洗槽藥劑截留系統(tǒng)，包括氧化液收集系統(tǒng)、氧化液處理系統(tǒng)、氧化液分離系統(tǒng)和水洗槽藥劑截留系統(tǒng)。本發(fā)明還公開了一種鋁合金氧化槽鋁離子和硫酸回收與水洗槽藥劑截留工藝，包括氧化液收集、氧化液處理、氧化液分離、氧化液回收、再結(jié)晶回收步驟和水洗藥劑截留。本發(fā)明的系統(tǒng)和工藝氧化液回收率高；實(shí)現(xiàn)低位加藥，既降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，又杜絕了高位作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)；能滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)需求。

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，尤其涉及一種鋁合金氧化槽鋁離子和硫酸回收與水洗藥劑截留系統(tǒng)及工藝。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中鋁合金陽極氧化線槽位布置如附圖1所示。10#槽陽極氧化液中,具有導(dǎo)電表面的鋁合金置于陽極,在外電場(chǎng)作用下,表面形成氧化膜的過程稱為陽極氧化,所產(chǎn)生的膜為陽極氧化膜或電化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。電化學(xué)氧化膜與天然氧化膜不同,氧化膜為堆積細(xì)胞結(jié)構(gòu),每個(gè)細(xì)胞為一個(gè)六角柱體,其頂端為一個(gè)圓弧形且具六角星形的細(xì)孔截?cái)嗝妗Ｑ趸び袃蓪咏Y(jié)構(gòu)，靠近基體金屬的是一層致密且薄,厚度為0.01-0.05μm的純AL₂O₃膜,硬度高,此層即為阻擋層；外層為多孔氧化膜層,由帶結(jié)晶水的AL₂O₃組成,硬度較低。電化學(xué)氧化按電解液的主要成分可分為:硫酸陽極氧化,草酸陽極氧化,鉻酸陽極氧化；按氧化膜的功能可分為:耐磨膜層,耐腐蝕膜層,膠接膜層,絕緣膜層,瓷質(zhì)膜層及裝飾氧化。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。

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，溫度為18-22℃，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(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多噸可回收的鋁金屬。

二是采用硫酸回收機(jī)，如附圖3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(zhǎng)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)。