本发明专利技术针对化工领域，涉及一种铝合金阳极氧化废液的处理工艺，具体是铝合金阳极氧化槽铝离子和硫酸回收工艺，包括氧化液循环冷却步骤、铝离子结晶与副产品回收步骤、硫酸氧化液回收步骤、气搅拌步骤和交换器除霜步骤。本发明专利技术提供了一种全新的处理工艺，能够将阳极氧化废液中的铝离子结晶处理后全部回收，并实现了结晶母液的循环使用，变废为宝，化被动为主动；而且首次将氧化槽液铝离子浓度工作区间由10-20g/L调低至最佳的3-l0g/L，既优化了铝合金氧化膜结构，又降低了槽液电阻，实现了氧化节能。本工艺为综合循环工艺，设计合理，降低了铝加工企业的生产成本，能够起到显著的经济效益。
【技术实现步骤摘要】
铝合金阳极氧化槽铝离子和硫酸回收工艺
本专利技术针对化工领域，涉及一种铝制产品加工废液的处理工艺，具体涉及铝合金阳极氧化废液的处理工艺。
技术介绍
铝是目前世界上产量最大、应用最广的有色金属，铝及其制品已广泛应用于建筑、航空航天、交通运输、机械设备、电子设备、包装材料、电力及日用品等行业。铝是国民经济建设、战略性新兴产业和国防科技工业发展不可缺少的重要基础原材料，近十年全球铝产业呈现持续发展趋势，铝制品需求量逐年增长。2011年全球原铝产量约4500万吨，比上年增长8%，其中我国铝工业发展贡献最大，产量达2345万吨，同比增长20%，稳居全球首位。我国广东省是铝合金加工大省，2011年铝合金产量约500万吨。其中，建筑铝合金是广东省的优势产品，产量约占全国的50%，市场占有率超过45%，产业规模在国内位列第一。佛山市是广东省铝加工产业聚集区，经过近40年发展，佛山铝加工产业已经成为国内企业最多、产能最大、从业人数最多、专业技术人才最密集的生产加工和贸易中心，并将逐步成长为全球最重要的铝加工基地。目前，铝加工产业已是佛山市的支柱产业，该产业每年综合产值超过1000亿元，而建筑铝合金是佛山铝加工产业的主要产品，约占总产量的70%，在国内乃至全球铝加工行业都具有明显优势。铝合金生产加工的关键过程是铝表面处理，通过表面处理能够提高铝合金的抗腐蚀性、延长其使用寿命和增强其装饰性。目前，铝合金表面处理的主要工艺是阳极氧化，每年经阳极氧化处理的铝合金约占建筑铝合金总产量的45%。在氧化槽的阳极氧化液中，具有导电表面的铝合金置于阳极，在外电流的作用下，表面形成氧化膜的过程称为阳极氧化，所产生的膜为阳极氧化膜或电化学氧化膜，电化学氧化膜与天然氧化膜不同。氧化膜为堆积细胞结构，每个细胞为一个六角柱体，其顶端为一个圆弧形且具六角星形的细孔截断面。氧化膜有两层结构，靠近基体金属的是一层致密薄层，厚度为0.01-0.05um的纯AL2O3膜，硬度高，此层即为阻挡层；外层为多孔氧化膜层，由带结晶水的AL2O3组成，硬度较低。电化学氧化按电解液的主要成分可分为:硫酸阳极氧化、草酸阳极氧化和铬酸阳极氧化；按氧化膜的功能可分为:耐磨膜层、耐腐蚀膜层、胶接膜层、绝缘膜层、瓷质膜层及装饰氧化膜层。铝合金经阳极氧化处理后，在铝材表面形成以多孔性为特征的氧化膜，必须经过封孔处理，以保证铝合金阳极氧化产品的耐腐蚀性、耐候性和耐磨性等物理化学性能，以获得耐久的使用性能。上述铝阳极氧化液是指铝合金阳极氧化所用的槽液。开槽时，阳极氧化液H2SO4浓度在160-200g/L之间，槽液中若没有铝离子，则氧化膜溶解能力强。阳极氧化30分钟时，一般每吨型材溶铝量约为3.84Kg(400m2/T)。随着槽液中溶铝的积累，Al3+对H+和S042—的拦截面积增加，严重阻碍H+向阴极，S042_向阳极移动，槽液导电性能下降。当铝离子浓度达到20g / L以上时，槽液电阻太大，若采用恒电压工艺，电流密度明显降低，造成膜层厚度不足、透明度下降，甚至出现白色斑痕或条纹、或其他形状的痕迹等不均匀现象；若采用恒电流工艺，又会引起电压升高，电能消耗增大，严重时还可能出现膜层烧伤和封闭后变黑等现象。因此，阳极氧化液中的铝离子，直接影响槽液的导电性能，决定氧化能耗和膜层质量，最佳控制浓度应在3-10g / L范围之间，此时所获的氧化膜耐蚀性、耐磨性最好。但考虑到药剂成本和环保压力，实际生产中铝离子浓度一般控制在10-20g/L区间。鉴于铝离子浓度变化与氧化膜质量和氧化能耗有如此重要的关系，铝加工企业一般采用两种方法控制铝离子。—是倒槽的方法。当招离子浓度超过20g/L时,倒一半槽液,补充硫酸至180g/L,继续生产。以年产10万吨阳极氧化铝型材为例，氧化液溶铝量为400吨，需倒掉3600吨硫酸，每年倒出的氧化废液约20000吨，既浪费药剂，又承受处理如此大量废酸的环保压力，还损失400多吨可回收的铝资源。二是采用硫酸回收机。硫酸回收机是铝离子的稳定装置，采用酸泵将氧化槽的硫酸与硫酸铝的混合液泵入分离罐内。由于分离罐内装有阳离子交换的特殊材料，能够快速高效地将硫酸与铝离子分离，将铝离子排出氧化液，将硫酸送回氧化槽中继续使用，从而使生产中不断产生的铝离子被排出，进入槽液中的铝离子浓度稳定在一定工艺范围内，并能净化槽液中有机物等杂物，长期运行无需更换槽液。从理论上讲，该装置可使铝材氧化膜厚度及品质稳定，也为稳定型材着色工艺提供良好的基础。但在实际运行中，问题不少。例如，某型号硫酸回收机需消耗水约1.5M3 / H，消耗电约3KW / H，相当于每月耗水1080吨，耗电2160度。对这1080吨水进行测量，发现其中含硫酸20-40g/L，铝离子4_5g/L，即每月排放了 32.4吨硫酸。如此耗水耗电，获得的效果比倒槽没多少改进。鉴如硫酸回收机上述糟糕的使用效果，大部分铝加工企业，已逐步停用该装置，恢复了倒一半氧化槽液的传统方法。现代铝加工企业，有阳极氧化废液急需处理，而现行的处理方法过于简单。一是直接排放进废水处理中心，既增加了处理成本，又浪费了铝资源；二是请专业处理厂家拉走。这些处理厂，若单项处理大量的氧化废酸液，需消耗海量的碱液，社会为此付出昂贵的处理成本。有鉴于此，有必要针对现有技术的不足进行改进，以适应铝加工企业的绿色生产与长远发展。
技术实现思路
本专利技术提供一种铝合金阳极氧化槽铝离子和硫酸回收工艺，是在充分认识铝加工企业生产困惑的基础上，经多年研发，系统设计，整体配置，大胆变革，针对现有铝加工企业废液量大，环保压力大，药剂浪费严重的阳极氧化槽液，进行了前所未有的系统研究后，诞生的一项新工艺。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为:一种铝合金阳极氧化槽铝离子和硫酸回收工艺，包括氧化液循环冷却步骤、铝离子结晶与副产品回收步骤、硫酸氧化液回收步骤、气搅拌步骤和交换器除霜步骤；所述氧化液循环冷却步骤包括:采用交换器将处理铝合金的阳极氧化槽中的氧化液降温；所述铝离子结晶产品回收步骤包括:将氧化液导入反应罐，向反应罐中加入硫酸铵后析出硫酸铝铵晶体，然后将反应罐中的物料导入压滤机经压滤得到硫酸铝铵晶体，干燥硫酸铝铵晶体并包装回收；所述硫酸氧化液回收步骤包括:收集结晶处理后的氧化液，输送至阳极氧化槽循环使用；所述搅拌步骤包括:向盛有氧化液的反应罐中加入硫酸铵，搅拌使其反应充分；所述交换器除霜步骤包括:溶解并清洗交换器内的结晶物质，将清洗液导入硫酸氧化液收集池回收。阳极氧化液中，有Al3+、H+和SO广，，没加电场时，这三种离子在氧化液中的运动方式为两种:震动和漂移。以Al3+为例，其运动方式为:(I)以某一平衡点为中心的球形区间内震动，通过球心的最大截面为其影响区域，称为震荡截面；(2)从一个平衡点漂移到下一个平衡点，然后继续震动，这种迁移叫漂移运动；漂移是无序的，震动是永恒的；加电场后，各离子除漂移和震动外，还有沿电力线方向的定向运动，浓度逐步形成梯度分布:(a)、S042_加电场后向阳极运动，形成阳极附近浓度高，阴极附近浓度低的梯度分布；在阳极，形成如下电化学反应:S042__2e=20+S02丨(失去电子，释放氧原子)(I)2A1+30=A1203 (氧化铝合金,制氧化膜)本文档来自技高网...
【技术保护点】
铝合金阳极氧化槽铝离子和硫酸回收工艺，其特征在于，包括氧化液循环冷却步骤、铝离子结晶与副产品回收步骤、硫酸氧化液回收步骤、气搅拌步骤和交换器除霜步骤；所述氧化液循环冷却步骤包括：采用交换器将处理铝合金的阳极氧化槽中的氧化液降温；所述铝离子结晶产品回收步骤包括：将氧化液导入反应罐，向反应罐中加入硫酸铵后析出硫酸铝铵晶体，然后将反应罐中的物料导入压滤机经压滤得到硫酸铝铵晶体，干燥硫酸铝铵晶体并包装回收；所述硫酸氧化液回收步骤包括：收集结晶处理后的氧化液，输送至阳极氧化槽循环使用；所述搅拌步骤包括：向盛有氧化液的反应罐中加入硫酸铵，搅拌使其反应充分；所述交换器除霜步骤包括：溶解并清洗交换器内的结晶物质，将清洗液导入硫酸氧化液回收系统。
【技术特征摘要】
1.铝合金阳极氧化槽铝离子和硫酸回收工艺，其特征在于，包括氧化液循环冷却步骤、铝离子结晶与副产品回收步骤、硫酸氧化液回收步骤、气搅拌步骤和交换器除霜步骤； 所述氧化液循环冷却步骤包括:采用交换器将处理铝合金的阳极氧化槽中的氧化液降温; 所述铝离子结晶产品回收步骤包括:将氧化液导入反应罐，向反应罐中加入硫酸铵后析出硫酸铝铵晶体，然后将反应罐中的物料导入压滤机经压滤得到硫酸铝铵晶体，干燥硫酸铝铵晶体并包装回收； 所述硫酸氧化液回收步骤包括:收集结晶处理后的氧化液，输送至阳极氧化槽循环使用； 所述搅拌步骤包括:向盛有氧化液的反应罐中加入硫酸铵，搅拌使其反应充分； 所述交换器除霜步骤包括:溶解并清洗交换器内的结晶物质，将清洗液导入硫酸氧化液回收系统。2.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化槽铝离子和硫酸回收工艺，其特征在于，所述铝离子结晶产品回收步骤中加入的硫酸铵与氧化液中的铝离子浓度比为2.5:1。3.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化槽铝离子和硫酸回收工艺，其特征在于，所述搅拌步骤中在加入硫酸铵搅拌30分钟后保持反应液静置2小时。4.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化槽铝离子和硫酸回收工艺，其特征在于，所述搅拌步骤采用气搅拌方式。5.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化槽铝离子和硫酸回收工艺，其特征在于，所述氧化液循环冷却步骤中采用的...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊晨凯，
申请(专利权)人：佛山市三水雄鹰铝表面技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。