铝型材阳极氧化槽液回收再利用技术探讨

  前言

 

在铝型材阳极氧化表面处理中，添加剂，一直处于一种极为重要和特别的地位；如碱蚀添加剂、着色添加剂等，在生产中均起着相当大的作用。但添加剂的使用，在生产过程中产生的废水含有大量的酸、碱，还有锡、镍、铝和氟等离子及有机物，这样的废水必须经过净化处理才能达到国家排放标准。且铝离子在使用添加剂的废水中是很难回收再利用的，在后序的废水处理中会产生大量的废渣。

 

建筑铝型材阳极氧化工厂的废水主要来源于水洗槽的排放，而在生产中所涉及到的槽有：脱脂槽、酸蚀槽、碱蚀槽、出光槽、阳极氧化槽、着色槽和封孔槽。而槽液的组成和控制成为这一过程的重要环节。如何减少废水的排放与再利用，成为生产成本控制的关键。

 

 

铝型材生产工艺，企业根据各自的生产要求，选择的工艺路线也不相同，大致可分为下面两类型生产工艺流程：

 

 

 

 

 

 

 

铝型材表面处理作为建筑铝型材生产中的重要环节一直发挥着越来越重要的作用，而作为在铝表面处理中使用的铝型材阳极氧化添加剂，一直处于一种极为重要和特别的地位，在国内建筑铝型材生产初期，甚至还有“神仙水”之称。自1990年开始大量使用国产添加剂以来，随着表面处理技术的发展，添加剂的质量也不断提高。铝型材阳极氧化表面处理中的废水处理一直是生产的重要组成部分，在生产过程中产生的废水主要含有：大量的酸、碱，还有锡、镍、铝和氟等离子及有机物，这样的废水必须经过非常严格的净化处理才能达到国家排放标准。

 

碱蚀添加剂可以防止碱洗槽沉淀结块物质的形成，将影响生产工艺的不利因素降到最低，但是仍然无法解决大量的固体废弃物的产生，铝离子无法回收再利用；因此碱洗工序成为铝型材阳极氧化生产线产生固体废弃物的主要来源。

 

电解着色技术主要有锡盐和镍盐两大类，但是锡盐（或锡－镍盐）存在电解着色添加剂，含有不同成分和浓度的有害的有机还原剂和络合剂；而锡－镍盐槽液既存在有机还原剂、络合剂，又有镍离子的双重污染，同时络合剂还影响双盐中镍离子的去除。

 

 

  采用碱回收装置，既减少废渣的产出量，又可将槽液中的氢氧化铝直接回收利用。碱回收生产工艺成熟，操作也相对简单，由于碱回收系统需要设备投资和场地，前期投入较大，但对环境及生产成本的控制相当有利。

 

    单镍盐槽液成分很简单，也没有有机还原剂、络合剂的存在，但镍离子含量很高，采用RO反渗透原理方法进行回收处理，经回收处理过的废水可直接排放而不会对环境造成危害，而且生产过程的自动化程度高。

 

因此单锡盐或单镍盐生产时产生的废水处理都比锡-镍混合盐方便，也就是环境保护处理措施相对比较简便。

 

从上述的内容可知，采用A类型生产工艺流程产生的有害物质较多，对环境的影响较大。

 

 

 

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。

 

 

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。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1）

 

采用碱回收设备，与加入碱蚀添加剂工艺相比，碱液可再生、循环利用，液态NaOH（30%）消耗比加碱蚀添加剂工艺低约80%的用量，槽液中的Al3+去除率可达55%；生产中只需补充铝材带走的碱量，槽液成份稳定。生产时碱回收装置可连续除去铝离子，使铝离子浓度维持在一定水平，回收的碱可以达到85%以上，每生产一吨银白料约可产生25～30kg的含水10～15% Al（OH）3；其是生产硫酸铝的主要原材料。起到节能降耗的作用，且无有害物质产生。

 

 

    我国目前基本上以单镍盐、单锡盐或锡－镍混合盐电解着色为主。单镍盐着色工艺有两大类，分别为住化法和优尼可法。单镍盐住化法着色是采用带换向的直流着色控制颜色深浅，通过调节波形和时间周期来控制；而双盐着色则不同，采用交流着色控制颜色的深浅，主要是靠电压和时间来控制。

 

在实际生产中，并非所有的硫酸镍都用于阳极氧化膜微孔的镍离子电沉积着色，而是有2/3以上的硫酸镍溶解在清水中排出。单镍盐注化法着色工艺不使用添加剂，虽槽液镍浓度高达170g/L，但在溢流槽配置回收装置，采用RO反渗透原理和方法进行回收硫酸镍。如立式氧化生产线采用的一套处理能力为1200 L／h的多级浓缩膜分离装置处理单镍盐着色漂洗水，整个系统的水回用率＞98％，而占废水体积15％～25％的截留液可进一步回收重金属产品，镍的回收率＞97％。RO膜管一般一周清洗一次，只需要消耗少量柠檬酸。

按照立式氧化生产线年生产6000吨能力计算，增加镍回收装置后，每年可减少15吨硫酸镍排放，而渗透液基本能达到去离子水的水平，完全满足甚至超过工业生产用水的水质要求，可直接回用。槽液成分简单，不含有机污染物，大大减轻了废水处理的压力。（图2）

 

单镍盐注化法着色工艺槽液管理相对规范、稳定，通过特殊的正电压和负电压波形，可以香槟料、古铜料、纯黑色料连续性、批量性生产，实现了一个着色槽可多元化生产不同色系的着色料。

 

 

 

通过对建筑铝型材阳极氧化部分槽液进行回收、再利用，阐述了采用回收装置在铝阳极氧化中，对减少环境污染所起的作用。
采用碱回收装置，碱蚀液中的Al3+｛Al（OH）3｝可以得到有效回收、利用，槽液中的Al3+去除率可达55%；且槽液不需加添加剂， NaOH能大量回收重复利用，生产中只需补充铝材带走的碱量，槽液处于动态平衡。

 

单镍盐注化法着色采用RO反渗透法处理接近中性的含镍废水，镍的回收率＞97％，且渗透液基本能达到去离子水的水平，完全满足甚至超过工业生产用水的水质要求，可直接回用。此外，镍属于贵重金属，回收利用又能带来良好的经济效益，因此采用RO反渗透原理和方法对硫酸镍进行回收突显出巨大优势。达到节能减排的作用。

 

铝型材生产工艺应向低能耗、低污染的方向发展。采用表面机械处理与表面阳极氧化处理相结合，合理规范生产工艺流程，各主要工艺槽尽量使用回收装置，减少生产药品的损耗、排出；逐步摒弃传统的表面处理工艺流程长、水耗高、能耗高、重金属环境污染等问题，发展绿色、环保、高效的表面处理新技术。