氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能装置与工艺制造方法及图纸

氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能装置与工艺，其工艺包括氧化液循环冷却步骤、铝离子结晶产品回收步骤、硫酸氧化液回收步骤、气搅拌步骤和除霜步骤；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离心机中离心获得固液分离后的固体和液体；所述硫酸氧化液回收步骤包括：收集结晶处理后的氧化液，对氧化液进行再生处理后输送至阳极氧化槽循环使用。本发明专利技术提出氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能装置与工艺，通过提取氧化液中的铝，回收硫酸，降低氧化液电阻，在氧化液中添加缓蚀剂，降低氧化膜的溶解量来实现氧化节能，节能20％以上。

Oxidation tank, aluminum ion and sulfuric acid recovery and oxidation liquid corrosion inhibition energy saving device and process

Energy saving apparatus and process corrosion corrosion oxidation tank of aluminum ion and sulfate recovery and oxidation liquid, the process including oxidation liquid circulation cooling step, the crystallization of aluminum ions product recovery step, sulfuric acid oxidation liquid recovery step, gas mixing steps and defrosting steps; the crystallization of aluminum ions product recovery steps include: the oxidation of liquid into the reaction tank, adding ammonium sulfate to the reaction tank after precipitation of ammonium aluminum sulfate crystals, then centrifugal material into centrifuge in the reaction tank obtained after solid-liquid separation of solid and liquid; the sulfuric acid oxidation liquid recovery method comprises the following steps: collecting crystal oxidation liquid processed, oxidation of liquid after the regeneration treatment is delivered to the anode oxidation slot cycle. The invention provides apparatus and process corrosion corrosion oxidation tank energy-saving aluminum ion and sulfate recovery and oxidation liquid, recovery of sulfuric acid by extracting oxidation in liquid aluminum, reducing oxidation liquid resistance, adding corrosion inhibitor in the oxidation solution, reduce the dissolved amount of oxide oxidation to achieve energy saving, saving more than 20%.

【技术实现步骤摘要】
氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能装置与工艺
本专利技术涉及铝制产品加工的
，尤其涉及氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能装置与工艺。
技术介绍
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，获得耐久的使用性能。建筑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，槽液中没有铝离子，对氧化膜溶解能力较强。通常阳极氧化时间为40-60分钟，每吨型材溶铝量约为3.84Kg/T(400m2/T)。随着槽液中溶铝的积累，Al3+对H+和SO42-的拦截面积增加，严重阻碍H+向阴极、SO42-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。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3-8g/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15-20g/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。一是倒槽的方法，即当铝离子浓度超过20g/L时，倒掉一部分槽液，降低铝离子浓度，补充硫酸至180g/L,继续生产。年产10万吨阳极氧化铝型材，氧化液溶铝量为400吨左右，每年倒出的氧化废液20000吨左右，其中含3600吨硫酸，400吨铝。既浪费药剂，又承受了处理如此大量废酸及废渣的环保压力，还损失了400多吨可回收的铝资源。二是采用硫酸回收机，如图2所示。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，快速高效地将硫酸与铝离子分离，将铝离子排出溶液之外，将硫酸送回氧化槽中继续使用，使生产中不断产生的铝离子排出溶液之外，稳定槽液中的铝离子浓度在一定工艺范围，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，并且节能，也为稳定型材着色工艺提供良好的氧化膜基础。但在实际运行中，问题不少。图2中，某型号硫酸回收机需消耗水约1.5M3/H，消耗电约3KW/H，即每月耗水1080吨，耗电2160度。细心的用户可对图2中出水口排出的1080吨水进行测量，发现其中含硫酸15-30g/L,铝离子5-10g/L.即每月排放了近30吨硫酸！每月如此耗水耗电，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，恢复了倒一部分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，还产生大量的工业废渣；二是请专业处理厂家拉走。这些处理厂，若单项处理海量的氧化废酸液，需消耗海量的碱液，社会为此会付出昂贵的处理成本。如前所述，阳极氧化液中的铝离子，最佳浓度应控制在3-8g/L范围之内，此时所获的氧化膜耐蚀性、耐磨性最好，氧化能耗低。目前，阳极氧化槽中的铝离子浓度，各企业基本控制在15-20g/L之间，远远超出了最佳浓度区间。铝离子浓度高，电阻大，能耗高，氧化膜质量差，这些是业界共识。但受制于处理氧化废酸的环保压力，企业被迫选择提高铝离子控制上限，以牺牲氧化膜质量、增加能耗为代价，来减少氧化废酸的排放。氧化液中，有Al3+、H+和SO42-，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：(1)、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：(3)、SO42-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：SO42--2e＝2O+SO2↑(失去电子，释放氧原子)(1)2Al+3O＝Al2O3(氧化铝合金，制氧化膜)(2)Al2O3+3H+＝2Al3++3OH-(氧化膜溶解)(3)(4)、Al3+、H+加电场后向阴极运动，形成阴极附近浓度高，阳极附近浓度低的梯度分布；在阴极，形成如下电化学反应：2H++2e＝H2↑(得到电子，释放氢气)(4)由于离子半径不同，H+先于Al3+到达阴极表面，又由于电位不同，H+优先获得电子，Al3+只能停留在氧化液中不断积累。由(1)(4)式可知，两极处的导电能力是由阳极处的SO42-和阴极处的H+的浓度决定的。随着电解的持续，两极附近的离子不断消耗，需要远端的SO42-和H+不断补充，使氧化持续进行。这时，SO42-和H+向两极移动的难易程度，决定槽液导电能力大小的核心问题，直接由铝离子浓度决定。假设在氧化液中，平行于两极的某一面积为A的截面，穿过的铝离子震动中心的数目为N,每一个铝离子的震荡截面为S,则该截面上铝离子的总拦截面积为NS,SO42-和H+通过该截面时，受铝离子拦截影响较小的有效面积为A-NS。由此可知，铝离子浓度越高，N越大，有效面积A-NS越小，SO42-和H+通过的难度越大，槽液电阻越大。但依据(3)式，降低铝离子浓度，反应向右边移动，氧化膜溶解加快，故铝离子浓度不能太低。生产实践证明，氧化槽铝离子最佳浓度为3-8g/L，此区间膜层最佳，槽液电阻较小，能耗低，而低能耗和高膜层质量，必须保证铝离子浓度低于8g/L。为此，必须对氧化槽的铝离子进行特殊处理，既降低铝离子，又回收含硫酸氧化液和含铝副产品，彻底解决铝离子超过20g/L时倒掉一部分氧化液的弊端。为了氧化节能，除了降低氧化液铝离子浓度外，还需要对氧化槽配置和氧化液本身进行缓蚀改造，进一步提高节能效果。现行氧化槽配备有固定阴极板和冰机冷却系统。两阴极板之间的距离依槽宽而定，一般1.6米左右，氧化时铝材作为阳极，与阴极板之间的距离固定为0.8米。输入氧化槽的能量，一部分对铝材做功，氧化铝材，转化成制备氧化膜的化学能；一部分因槽液电阻产生热能，被氧化液吸收，引起槽液升温，铝合金的最佳氧化温度为18-22℃，为了保证连续生产，必须制冷，额外增加能耗。槽液电阻耗能升温，需耗能制冷降温，双重能耗。降低槽液电阻，即缩短极板间距和提高氧化液电导率，具有巨大的节能空间。冷却液一般从氧化槽的底部进入，上表面两侧溢出，带出热量至冰机，完成冷却循环。按(2)式，铝合金的氧化为放热反应，当氧化液温度为20℃时，铝合金与氧化液界面处的温度高于20℃，超出值与氧化电流密度有关。电流密度越高，铝材表面的温度越高，当表面温度超过30℃时(尽管槽液温度才20℃)，氧化膜被烧坏。界面处铝材表面的温度，限制了氧化电流密度不能太高，实际生产时，氧化电流一般取本文档来自技高网...

【技术保护点】
氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能工艺，其特征在于：包括氧化液循环冷却步骤、铝离子结晶产品回收步骤、硫酸氧化液回收步骤、气搅拌步骤和除霜步骤；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离心机中离心获得固液分离后的固体和液体；所述硫酸氧化液回收步骤包括：收集结晶处理后的氧化液，对氧化液进行再生处理后输送至阳极氧化槽循环使用；所述气搅拌步骤包括：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，将清洗液导入氧化槽内。

【技术特征摘要】
1.氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能工艺，其特征在于：包括氧化液循环冷却步骤、铝离子结晶产品回收步骤、硫酸氧化液回收步骤、气搅拌步骤和除霜步骤；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离心机中离心获得固液分离后的固体和液体；所述硫酸氧化液回收步骤包括：收集结晶处理后的氧化液，对氧化液进行再生处理后输送至阳极氧化槽循环使用；所述气搅拌步骤包括：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，将清洗液导入氧化槽内。2.根据权利要求1所述的氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能工艺，其特征在于：所述硫酸氧化液回收步骤中的再生处理为向氧化液中添加有机缓蚀剂。3.根据权利要求2所述的氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能工艺，其特征在于：所述有机缓蚀剂为有机酸或低分子醇。4.根据权利要求2或3所述的氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能工艺，其特征在于：所述有机缓蚀剂的添加浓度为30-50g/L。5.根据权利要求1所述的氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能工艺，其特征在于：所述铝离子结晶产品回收步骤中固液分离的工序在喷淋条件下进行。6.根据权利要求1所述的氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能工艺中使用的氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊晨凯，熊映明，
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