前言
在铝合金型材阳极氧化表面处理工序中,碱蚀为一重要化学腐蚀处理工艺,以去除天然氧化膜及型材表面轻微划痕,使型材裸露出均匀的、新鲜的、理想的表面,以利于进行阳极氧化。
随着时间的推移,在碱蚀槽中沉淀的氢氧化铝就越来越多。偏铝酸钠处于过饱和浓度还没有Al(OH)3析出,但受NaOH浓度、温度、CO2等因素影响会出现自发分解现象,从而生成Al(OH)3晶核,刚开始晶核非常细小,粒度在0.1微米左右。溶液中一旦出现Al(OH)3晶核,则会大大加速偏铝酸钠(NaAlO2)的水解。
最初析出的氢氧化铝为胶体状,在温度作用下逐渐脱水而结块变硬,且这些硬块也加速槽液温度的上升。且这种结块与槽壁结合十分牢固,往往1~2个月就得停产清理一次,既影响生产又浪费氢氧化钠且不安全。
若采用从碱液中除去溶解的铝离子,再回收碱液的方法,则可以避免碱液中氢氧化铝的结块,从而提高生产效率,回收的铝离子还可重复利用,环保又节能。
回收的方法有离子交换法、渗析法、加水分解法、晶析法、不溶性金属络合体或盐的分离法。离子交换树脂法,因处理量多,在经济上不合算;渗析法在回收过程中,由于膜面存在水垢干扰,因此存在一定的困难。生产中主要采用晶析法回收。
一、碱槽中溶存铝的回收
1、晶析法回收
碱蚀:
加水分解
此类碱蚀液的回收不需添加任何添加剂,只需多配一个相应晶析槽(即多一个副槽)。当碱液中的Al3+达到28g/L(也即是NaALO2浓度高)时,将碱液抽到晶析槽内(已预先加入晶种),经稀释、冷却、搅拌,促使碱液中的NaALO2分解,再生的NaOH溶液溢流到回收桶,再用泵抽到碱蚀槽中继续用于生产,形成闭路循环生产;Al(OH)3浆液定期从晶析槽底部排出,用离心机洗涤脱水得到干状Al(OH)3晶体,洗涤液抽回晶析槽。干状Al(OH)3晶体可出售作其它用途。
2、晶析槽开槽好(晶种投入后),特别注意事项:
2.1 碱槽与晶析槽温度控制在42±3℃。
2.2 不断电系统,晶析槽搅拌机最多只能停止4个小时,否则晶种会沉淀。(图1)
图1 晶析槽搅拌
2.3 晶析槽每年定期倒槽清洗一次。
2.4 碱液回收过程,总碱含量不变,游离碱升高,铝离子下降。
3、碱蚀槽NaOH、Al3+的控制
3.1 由于是闭路循环生产,碱蚀槽中的总碱含量稳定,铝离子也控制在28g/L左右,生产中只需补充铝材带走的碱量,槽液成份稳定,控制好碱蚀温度与时间,无须添加添加剂,同样可以达到理想的表面质量,始终保持表面质量相对一致。
3.2 经晶析槽处理后的碱液留回碱蚀槽,经分解后流回碱蚀槽的碱液浓度要高于流出的碱液浓度,这样可补充生产过程中NaOH的消耗,有效降低了NaOH的损耗。(图2)
图2 回收流程图
3.3 晶析槽中的晶种在配槽时一次性加入,在生产中抽取到晶析槽的碱液内含有大量NaAlO2,在晶析槽内晶种的影响下,也会析出部分Al(OH)3晶核,这样循环生产,无需再加入晶种。
二、晶析槽日常检点及规范操作
1、取样分析,Al(OH)3浓度分析:
Al(OH)3浆液浓度控制在38%~40%,Al(OH)3浓度测量时间为静止45分钟后测量。每次做完Al(OH)3分离后都要用清水清洗1~2分钟。 每天做完最后一次Al(OH)3沉淀分离后都要用清水清洗一遍。每隔15天要把滤布滤网拆下来清洗干净从新装上使用。
2、查看晶析槽温度,内外圈液位情况,外圈槽液澄清情况:
晶析槽温度控制在40~45℃。当晶析槽温度达到44℃,把一半盖子打开,温度≥45℃,把全部盖子打开。正常情况下,内圈液位≥外圈液位,内圈槽液浑浊,外圈槽液澄清。
3、测量流出量,流出量一般维持在36~42L/Min,并且最好每天都要测量一次。
4、晶析槽溢流沟要定期清理一次(视溢流沟污泥量多少而定):把软泥通过计量槽倒入晶析槽,硬泥不要,把它处理掉。回收桶要定期查看有没有Al(OH)3污泥沉淀,当Al(OH)3污泥达到一定厚度时,就把它清理干净。
5、查看分析报告,主要是看主槽、晶析槽上层、下层的AL3+含量。
晶析槽沉淀测试,每天测一次,如搅拌机停止运转(停电)半小时以上,必须将转速提高,搅拌速度增加,运转2~3个小时后恢复正常的转速,再测试晶析槽沉淀状况。
结束语
碱蚀槽是铝型材阳极氧化前处理的重要工艺槽,碱蚀液中含有大量的Al3+,采用晶种分解法回收氢氧化铝,可大幅度降低碱蚀槽内Al3+的浓度,再生碱液的循环使用。减少化工原料的使用量,降低原料的损耗。提高回收氢氧化铝的纯度。采用碱蚀回收设备,碱蚀液中的Al3+{Al(OH)3}可以得到有效回收,槽液中的Al3+去除率可达55%;但槽液不可加添加剂,否则会降低溶铝的去除率;晶析槽中的NaOH能大量回收重复利用,生产中只需补充铝材带走的碱量,槽液成份稳定。每生产一吨银白料约可产生25~30kg的含水10~15% Al(OH)3。
干状的Al(OH)3具有很大的经济效益,如明矾、冰晶石等。并的效地减少废水处理的污泥,达到防治污染的目的。