一种铝业减渣之除油和铬化药剂稳定与兼容的方法技术

本发明专利技术公开了一种铝业减渣之除油和铬化药剂稳定与兼容的方法，包括除油槽和铬化槽，所述除油槽内具有除油液，所述铬化槽内具有铬化液，所述除油液为硝酸和氢氟酸的溶液，所述铬化液为铬酐、氢氟酸和硝酸的溶液，所述除油液和铬化液相互兼容，所述除油槽和铬化槽在长期运行过程中无沉淀产生。选用稳定组分确保除油槽和铬化槽长期运行不产生沉淀，铝材表面不易挂灰，不易产生结晶析出物。除油液与铬化液兼容，当除油液不可避免地被铝材携带入铬化液中时，不影响铬化液的运行，不影响铝材铬化效果，铬化槽内无沉淀结晶。

【技术实现步骤摘要】
一种铝业减渣之除油和铬化药剂稳定与兼容的方法
本专利技术涉及金属表面处理
，尤其涉及一种铝业减渣之除油和铬化药剂稳定与兼容的方法。
技术介绍
铝及铝合金具有加工性能优良、耐蚀性好、表面美观、回收率高等优点，在建筑、交通运输、机械、电力等行业获得了广泛应用，近年来以铝代钢扩大铝应用趋势更加明显。铝加工业是传统产业，更是充满勃勃生机的朝阳产业。据统计，欧美发达国家人均年消费铝材32kg以上，而我国人均只有13kg左右，只是发达国家的三分之一左右，国内铝材消费还有巨大的增长空间，但在经济新常态下，能源消耗高、排污总量大、资源回收利用率低的问题也成为行业发展的瓶颈和障碍。铝行业生产包括电解、熔铸、压力加工、表面处理等工序，生产时各工序均会不同程度产生废水、废渣。电解及熔铸时产生大量的铝灰，挤压工序有碱蚀碱性废液，表面处理过程产生各类含有酸、碱、处理药剂及铬、镍重金属离子等成分复杂的废水废渣。现代铝加工企业，有喷涂预处理废水废渣急需处理，而现行的处理方法过于简单，铬化工艺产生含铬废水废渣，无铬工艺产生含氟废水废渣，均面临处理这些有毒废水废渣的环保压力。处理这些废渣，社会将为此付出昂贵的处理成本。喷涂预处理的除油和铬化产生的含铬有毒废渣，此类废渣占铝加工企业表面处理废渣总量的20％。粉末喷涂铝型材因具有表面美观、色彩丰富、耐蚀及耐候性好等优点，已成为铝型材的最大表面处理品种，占到总量的60％以上。型材在喷涂前要进行表面预处理，通过化学反应在铝材表面生成一层致密的转化膜，转化膜具有一定的防腐性能，更重要的是可以将基材和喷涂层牢固结合在一起。喷涂铬化预处理后产生含铬废水，铬属于一类污染物，废水必须单独收集处理，废水达标才可排放。含六价铬的废水一般是利用氧化还原方法进行处理，即用硫酸亚铁、焦亚硫酸钠等还原剂将废水中Cr6+还原成Cr3+，再将废水pH调到7～8，加碱及絮凝剂使Cr3+形成Cr(OH)3沉淀，通过絮凝、沉降、压滤脱水形成氢氧化铬(三价铬)铬渣。含铬废水处理流程见图3。铬渣属于危险废物，必须合法转移到有资质的第三方机构规范处置。总之，含铬废水废渣的处理处置成本高，企业负担重，具有环境危害性，不管是政府还是企业“谈铬色变”。为解决铬化工艺带来的污染问题，多年来国内外进行了大量的无铬工艺替代研究，并已在铝型材行业得到普遍应用。无铬工艺主要有两条技术路线，一是钛锆体系，二是硅烷体系，中国铝型材厂应用较多的是钛锆体系的氟钛酸、氟锆酸无铬钝化工艺。该工艺钝化膜及喷涂层质量基本可以达到GB5237的要求，但在某些指标及整体稳定性方面不如铬化膜，并且未经受过户外的长期检验。而且无铬钝化工艺控制要求严，转化膜没有颜色，现场很难判断膜层质量，稍有不慎，就可能造成产品不合格。为保证产品质量，氟碳漆喷涂型材及幕墙单板仍采用铬化工艺。更为关键的是氟钛酸、氟锆酸无铬药剂含氟，仍然使用毒性很强的无铬化学药剂会带来氟的污染问题。“前门驱狼，后门进虎”，用同样不环保的工艺替代有污染的工艺也不是最佳选择。在所有化学转化膜中，铬化膜的耐蚀性最佳，且具有“自我修复”功能，这与膜结构中保留六价铬有关，其它化学转化膜的防腐性能还达不到铬化膜的水平。因此，只要解决了铬化工艺的六价铬废水废渣污染问题，铬化工艺仍然是不可替代的。铬酸盐化学转化处理是最常用的铝材预处理工艺，国内外已应用数十年，技术成熟，工艺易于控制，铬化膜层质量好，喷涂层质量非常稳定。但铬化处理液及转化膜中含有的六价铬具有很强的毒性，各国政府制定了一系列政策在某些领域限制采用此种工艺，其中最重要的是：2003年2月13日，欧盟通过的“关于在电气电子设备中限制使用六价铬等6种有毒有害物质的RoHS指令”，这个指令主要是针对电气电子设备产品的。但是在其它领域，例如在航天航空、建筑铝合金门窗及幕墙领域，目前还没有见国外相关政策报道。在欧美，铝型材和幕墙铝板的喷涂预处理还在大量采用铬化处理工艺。近年来，国家的环保监管越来越严，国内许多地方政府考虑到传统的铬酸盐钝化中六价铬和三价铬的对废水和废渣的环境危害性，以及治理和监管的困难，纷纷出台了严格限制采用传统含铬钝化工艺的环保政策。佛山是全国铝材最集中的区域，铝型材行业是佛山市的支柱产业之一，如何积极和科学应对国家环境保护法律法规，引导企业抓住机遇转型升级，加快推广应用不产生废水废渣的喷涂预处理工艺，保护环境造福子孙后代，是值得政府和企业共同探讨和思考的问题。现有技术中,喷涂预处理工艺流程为：装挂工件→酸蚀除油→水清洗→水清洗→铬化处理→水清洗→水清洗→沥水→烘干→涂装。铝型材涂装前处理生产线分为立式线和卧式线2种，立式线采用全自动喷淋方式；卧式线采用间歇式全浸渍方式，如图6所示。1#酸性除油槽，一般选用硫酸、磷酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、氟化钠、氟化铵、氟化氢铵和适量表面活性剂除油。铝材除油时，铝在含混合酸与氟的除油液中发生如下化学反应：1、去自然氧化膜Al2O3+6H+＝2Al3++3H2O(1)2、溶铝、去毛刺2Al+6H+＝2Al3++3H2↑(2)3、铝被氟络合、稳定除油液6Al3++F-+H2O＝AlF63-+Al(OH)F53-+Al(OH)2F43-+Al(OH)3F33-+Al(OH)4F23-+Al(OH)5F3-+6H+(3)4、钝化铝表面、减少溶铝2Al+3NO3-＝Al2O3+3NO2-(4)按(1)(2)两式，酸浓度越高，溶铝速度越快；按(3)(4)式，铝材表面钝化，溶铝量受制约，降低槽液析出结晶物的压力；同时高浓度硝酸的存在，铝以氟铝酸和羟基氟铝酸的形式存在，而不是以氟化铝或磷酸铝沉淀析出，槽液稳定，不分解，不结垢，可长期运行。4#铬化槽，一般含铬酐CrO3、重铬酸钾K2Cr2O7、氟化钠、硝酸、铁氰化钾K3Fe(CN)6、硅酸钠Na2SiO3、氢氟酸、硼酸、钼酸钠、稳定剂(含有羧基、羟基的2种有机酸调配组合而成)等。铝材铬化时，在金属表面形成一层难溶于水、以铬酸盐为主要组成的钝化膜。4#槽铬化成膜过程比较复杂，反应机理如下：1、溶解铝，铝材表面析出氢气2Al+6HF＝2AlF3+3H2↑(5)AlF3按(3)反应，生成氟铝酸和羟基氟铝酸2、析出的氢气还原六价铬为三价铬，由于铝合金与铬化液两相界面处的pH值升高，三价铬便以氢氧化铬胶体的形式沉积在铝表面3H2+2CrO3＝2Cr(OH)3↓(6)3、氢氧化铬胶体再结合六价铬，在铝表面形成三价铬和六价铬的氧化物2Cr(OH)3+CrO3＝Cr(OH)3·Cr(OH)·CrO4↓+H2O＝Cr(OH)3·Cr(OH)2·HCrO4↓(7)4、铝合金与铬化液两相界面处的pH值升高，使铝离子和氢氧根生成凝胶状的氢氧化铝，氢氧化铝在铝合金表面脱水形成难溶于水的氧化铝膜2Al3++6OH-＝2Al(OH)3↓＝Al2O3↓+3H2O(8)5、电吸附在铝合金表面的氟铝酸根与三价铬反应，生成氟铝酸铬膜Cr3++AlF63-＝CrAlF6↓(9)6、用钼酸盐作氧化性促进剂，钼酸盐与铝离子在铝表面形成铝钼酸盐复合物保护膜3H2MoO4+2Al3+＝Al2(MoO4)3↓+6H+(10)7、用铁氰化钾K3Fe(CN)6作氧化性促进剂，铁氰化钾与铝离子在铝表面形成铁氰化铝复合物保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝业减渣之除油和铬化药剂稳定与兼容的方法，其特征在于，包括除油槽和铬化槽，所述除油槽内具有除油液，所述铬化槽内具有铬化液，所述除油液为硝酸和氢氟酸的溶液，所述铬化液为铬酐、氢氟酸和硝酸的溶液，所述除油液和铬化液相互兼容，所述除油槽和铬化槽在长期运行过程中无沉淀产生。

【技术特征摘要】
1.一种铝业减渣之除油和铬化药剂稳定与兼容的方法，其特征在于，包括除油槽和铬化槽，所述除油槽内具有除油液，所述铬化槽内具有铬化液，所述除油液为硝酸和氢氟酸的溶液，所述铬化液为铬酐、氢氟酸和硝酸的溶液，所述除油液和铬化液相互兼容，所述除油槽和铬化槽在长期运行过程中无沉淀产生。2.根据权利要求1所述的铝业减渣之除油和铬化药剂稳定与兼容的方法，其特征在于，所述除油液的控制指标为：68wt％硝酸40～60g/L、50wt％氢氟酸5～15g/L、酸浓度1.0～1.5当量。3.根据权利要求2所述的铝业减渣之除油和铬化药剂稳定与兼容的方法，其特征在于，所述除油槽长期运行过程中添加药剂为硝酸和氢氟酸的溶液，所述除油槽的添加药剂中68wt％硝酸÷50wt％氢氟酸＝1.5～2.5。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：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