CN110127735A - 铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,包括1#除油槽、2#流动水洗槽、3#流动水洗槽、4#碱蚀槽、5#碱蚀液截流槽、6#碱蚀液截流槽、7#高压雾化喷淋槽、8#中和槽、11#氧化槽、氧化废液收集罐、煲模槽、煲模液转化设备、煲模车间中水池和酸碱回收设备,以及配套的管道、泵和阀门。在确保煲模、除油、碱蚀、中和、氧化槽液管控危险成分来源的条件下,在线组合集成处理五种槽液,节约化学药剂、简化处理工艺、缩短处理流程、减少占地面积、降低设备投资成本,回收无危险成分的氢氧化铝和硫酸钠,回用无危险成分的含钠中水,实现煲模、氧化前处理废水废渣零排放。
Description
技术领域
本发明涉及铝材表面处理技术领域,尤其涉及铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统。
背景技术
中国铝加工产行业是朝阳产业,近年来仍保持持续较快增长的良好发展态势,2017年铝加工材综合产量达到3820万吨,比上年增长8.5%,其中铝挤压材1950万吨,比上年增长5.1%;铝板带1030万吨,比上年增长14.2%;铝箔 365万吨,比上年增长14.8%。
铝具有多种优异性能,既是重要的功能材料,也是重要的结构材料,铝加工行业在新产品应用开发方面近年来不断取得突破,未来必将在满足国防军工和老百姓日益增长的美好生活需要方面发挥更大作用。
当前,铝加工产业发展进入了由高速增长转向高质量发展的新阶段,尤其是污染防治,被确定为我国今后三年重点打好的三大攻坚战之一。因此,节能与环境保护不仅是企业面临的普遍要求,更是推动产业高质量发展的重要领域。
铝加工行业的大部分铝挤压材,部分铝板带材,需要进行表面处理,方可投放市场。全国每年铝型材与板带材的表面处理量为2500万吨,消耗化学药剂 250万吨,溶铝25万吨,产生废水3.75亿吨、废渣375万吨。面对逐渐脆弱的生态环境和全世界资源的日益贫乏,积极开展铝加工行业表面处理废水废渣减量化、无害化与资源化综合利用与中水回用,是实现社会可持续发展的必然选择。
铝加工行业表面处理的废水废渣,来源于粉末喷涂预处理车间、煲模车间和氧化车间,目前普遍采取末端治理方法,如图1所示。
其中,喷粉预处理车间贡献废渣总量的18%、约67.5万吨,废水总量的45%、约1.7亿吨;煲模车间贡献废渣总量的28%、约105万吨,废水总量的10%、约 0.375亿吨;氧化车间贡献废渣总量的54%、约202.5万吨,废水总量的45%、约1.69亿吨。氧化工艺细分为抛光、除油、碱蚀、酸蚀、除灰(中和)、氧化、着色、封孔和电泳工序。其中,碱蚀工序贡献废渣总量的18%、约67.5万吨,废水总量的7.5%、约0.281亿吨;氧化工序贡献废渣总量的27%、约101.25万吨,废水总量的15%、约0.563亿吨;着色与封孔工序贡献废渣总量的8%、约 30万吨,废水总量的15%、约0.563亿吨;除油与除灰(中和)工序贡献废渣总量的1%、约3.75万吨,废水总量的15%、约0.563亿吨;抛光工序废水废渣量另计。氧化车间是表面处理危险成分的主要来源,部分工序的危险成分可以替代;部分含不可替代危险成分的工序,必须配置独立的在线分类处理回收系统,单独处理,在线转化为可以利用的化工原料,避免与其他普通废渣混合,增加危险固废总量。废渣详细来源如图2所示。
本发明的宗旨是将环保治理前置,改末端治理为前端治理,引导铝加工企业减少或不使用含危险废物成分的添加剂,控制含危险废物成分添加剂的使用范围和用量,从源头控制危险成分的产生量,实现过程可控;对于煲模、除油、碱蚀、中和和氧化工序,采取集成系统回收、科学转化新技术,将废水废渣转化成可利用的化工原料,回用中水,实现铝加工行业煲模、氧化前处理废水废渣零排放。
发明内容
本发明的目的在于提出铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,按环保治理前置的新的理念,在分类在线回收的基础上,充分利用槽液特性,将煲模液、氧化液、除油液、碱蚀液、中和液(除灰液)按无危险成分添加剂进行改造,组合集成处理,节约化学药剂、简化处理工艺、缩短处理流程、减少占地面积、降低设备投资成本,回收无危险成分的氢氧化铝和硫酸钠,回用无危险成分的含钠中水,实现煲模、氧化前处理废水废渣零排放。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,包括1#除油槽、2#流动水洗槽、3#流动水洗槽、4#碱蚀槽、5#碱蚀液截流槽、6#碱蚀液截流槽、7#高压雾化喷淋槽、8#中和槽、9#流动水洗槽、10#流动水洗槽、11#氧化槽、煲模槽、煲模液转化设备、煲模车间中水池、氧化废液收集罐、酸碱回收设备,以及配套的管道、泵和阀门;
氧化槽、除油槽、中和槽之间设置有氧化废液收集罐,氧化废液收集罐用于收集11#氧化槽产生的氧化废液;氧化废液收集罐与1#除油槽、8#中和槽相连通,氧化废液收集罐中的氧化废液改造成为除油液与中和液后,泵入1#除油槽和8#中和槽;
煲模槽连接有煲模液转化设备,煲模液转化设备与4#碱蚀槽相连通,煲模液转化设备用于将煲模液转化为碱蚀液;
酸碱回收设备与1#除油槽、5#碱蚀液截流槽、8#中和槽相连通,酸碱回收设备用于中和1#除油槽、5#碱蚀液截流槽、8#中和槽的酸碱废液;
煲模液转化设备将煲模液转化为碱蚀液的管控指标为:NaOH 200-300g/L、 Al3+50-75g/L、R值≧4.0(R值为游离碱浓度÷铝离子浓度);
11#氧化槽内氧化液的管控指标为:H2SO4 160-200g/L、Al3+10-20g/L、电流 1.2-1.5A/dm2、氧化时30-60Min、氧化温度18-22℃;
1#除油槽内除油液的管控指标为:H2SO4 160-200g/L、Al3+10-30g/L、H2O2 10-20g/L、除油时间3-6Min、除油温度为常温;
4#碱蚀槽内碱蚀液的管控指标为:NaOH 200-400g/L、Al3+50-100g/L、R 值≧4.0(R值为游离碱浓度÷铝离子浓度)、碱蚀时间3-15Min、碱蚀温度 60-80℃;
8#中和槽内中和液的管控指标为:H2SO4160-200g/L、Al3+10-30g/L、 H2O210-20g/L、中和时间3-6Min、中和温度为常温。
在确保五种槽液无危险成分来源的条件下,配置铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,在线组合集成处理五种槽液,节约化学药剂、简化处理工艺、缩短处理流程、减少占地面积、降低设备投资成本,回收无危险成分的氢氧化铝和硫酸钠,回用无危险成分的含钠中水,实现煲模、氧化前处理废水废渣零排放。
本发明改末端治理为前端治理、环保处理前置,在线分类收集、集成转化煲模液、除油液、碱蚀液、中和液、氧化液,固废资源化利用、中水回用、实现过程可控。
按照上述的化学指标改造煲模液、除油液、碱蚀液、中和液、氧化液,剔除添加剂中的危险成分,回收的副产品氢氧化铝和硫酸钠无危险成分,回用的中水无危险成分。本发明配置煲模液转化设备,将煲模液转化为碱蚀液,生产碱蚀铝材,节约氢氧化钠用量,截断煲模废液排放废水处理系统,减少废渣产生量;本发明配置氧化废液收集罐,收集氧化废液,改造为除油液和中和液,泵入1#除油槽和8#中和槽,节约硫酸用量,截断氧化废液排放进废水处理系统,减少废渣产生量;本发明利用经过改造、无危险成分的除油液和中和液,中和5#槽收集的碱蚀废液,除油液和中和液不断更新,保持两种槽液的工作能力。
本发明依据硫酸钠的溶解-结晶特性,利用自来水重新溶解氢氧化铝和硫酸钠固体混合物,固液分离氢氧化铝,获得氢氧化铝终端副产品;利用硫酸钠溶解度对温度敏感的特性,在低温下再结晶硫酸钠,回收硫酸钠终端副产品,滤液用于再溶解氢氧化铝和硫酸钠固体混合物,循环使用。
进一步的,酸碱回收设备与煲模槽之间设置有煲模车间中水池,煲模车间中水池用于回收酸碱回收设备固液分离产生的含钠中水,煲模车间中水池内的中水用于煲模槽开槽、模具清洗和6#碱蚀液截留槽补水。
进一步的,4#碱蚀槽之后依次设置有5#碱蚀液截留槽、6#碱蚀液截留槽和 7#高压雾化喷淋槽,5#碱蚀液截留槽和6#碱蚀液截留槽用于清洗经过4#碱蚀槽后的铝材,对铝材携带的碱蚀液截留,6#碱蚀液截留槽为5#碱蚀液截留槽补充液位;
6#碱蚀液截留槽与煲模车间中水池相连通,6#碱蚀液截留槽由煲模车间中水池补水;
7#高压雾化喷淋槽连接有高压泵,自来水通过高压泵进入7#高压雾化喷淋槽进行喷淋。
进一步的,7#高压雾化喷淋槽与煲模车间中水池相连通,煲模车间中水池还用于回收7#高压雾化喷淋槽产生的喷淋废液,喷淋废液用于补充煲模液沸腾蒸发耗水、酸碱回收设备固液分离产生含游离水固体混合物的耗水、以及固体混合物中Na2SO4·10H2O消耗的结晶水。
进一步的,5#碱蚀液截留槽与酸碱回收设备相连通,酸碱回收设备用于中和5#碱蚀液截留槽的废碱液、1#除油槽、8#中和槽的废酸液。
本发明配置5#碱蚀液截流槽、6#碱蚀液截流槽、7#高压雾化喷淋槽,截留碱蚀废液,收集进酸碱回收设备,固液分离废水回收进煲模车间中水池,截断含钠中水排放进废水处理系统,为整条氧化线中水回用扫清钠离子障碍。
煲模车间中水池的含钠中水用于煲模槽开槽、模具清洗和6#碱蚀液截流槽补充液位,利用煲模液沸腾耗水、氢氧化铝和硫酸钠固体混合物携带游离水、硫酸钠结晶耗水,平衡7#高压雾化喷淋槽清洗进水,实现煲模、氧化前处理含钠中水零排放。
进一步的,氧化废液收集罐的排液管上设置有7#泵,1#除油槽和8#中和槽均与7#泵相连接,7#泵用于将氧化废液收集罐中氧化废液改造成的中和液泵入 8#中和槽、将氧化废液收集罐中氧化废液改造成的除油液泵入1#除油槽;7#泵与8#中和槽之间的管路上设置有20#阀;7#泵与1#除油槽之间的管路上设置有 19#阀;
氧化废液收集罐与11#氧化槽之间的管路上设置有8#泵,8#泵用于将11# 氧化槽的氧化废液泵入氧化废液收集罐,8#泵与11#氧化槽之间的管路上设置有 19#阀。
进一步的,还包括5#泵,1#除油槽、5#碱蚀液截留槽和8#中和槽分别与5# 泵相连通,5#泵与酸碱回收设备相连通,5#泵用于将1#除油槽、5#碱蚀液截留槽和8#中和槽的废液泵入酸碱回收设备;
5#泵与1#除油槽之间的管路上设置有14#阀;5#泵与5#碱蚀液截留槽之间的管路上设置有15#阀;5#泵与8#中和槽之间的管路上设置有16#阀;5#泵与酸碱回收设备之间的管路上设置有17#阀。
进一步的,煲模液转化设备与4#碱蚀槽之间的连接管路上设置有1#泵,1# 泵用于将煲模液转化设备中转化的碱蚀液的泵入4#碱蚀槽,煲模液转化设备与 1#泵之间的管路上设置有9#阀;
煲模车间中水池与煲模槽之间连通的管路上设置有2#泵,2#泵通过管路与6#碱蚀液截留槽相连通,2#泵用于将煲模车间中水池中的含钠中水泵入煲模槽或6#碱蚀液截留槽;2#泵与煲模槽之间的管路上设置有10#阀,2#泵与6#碱蚀液截留槽之间的管路上设置有11#阀;
酸碱回收设备与煲模车间中水池之间的管路上设置有6#泵,6#泵与煲模车间中水池之间的管路上设置有18#阀。
进一步的,7#高压雾化喷淋槽与煲模车间中水池之间的管路上设置有4#泵, 4#泵与7#高压雾化喷淋槽之间的管路上设置有13#阀。
进一步的,1#除油槽之后依次设置有2#流动水洗槽和3#流动水洗槽,2#流动水洗槽和3#流动水洗槽反向串联,用于清洗经过1#除油槽后的铝材;
8#中和槽之后依次设置有9#流动水洗槽和10#流动水洗槽,9#流动水洗槽和10#流动水洗槽,反向串联,用于清洗经过8#中和槽后的铝材。
本发明的有益效果为:
本发明按环保治理前置的新的理念,在分类在线回收的基础上,充分利用槽液特性,将煲模液、氧化液、除油液、碱蚀液、中和液组合集成处理,节约化学药剂、简化处理工艺、缩短处理流程、减少占地面积、降低设备投资成本。本发明铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,将煲模液、氧化液、除油液、碱蚀液、中和液进行无危险成分添加剂改造,组合处理,回收氢氧化铝和硫酸钠,回用含钠中水。
附图说明
图1铝加工行业表面处理环保末端治理废水废渣来源
图2铝加工行业表面处理废渣来源占比
图3本发明铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
一、铝加工行业表面处理氧化线环保前端治理槽液成分管控
本发明铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,将煲模液、除油液、碱蚀液、中和液(除灰液)、氧化液组合处理,回收氢氧化铝和硫酸钠,回用含钠中水。回收的先决条件是槽液改造,少用或不用含危险成分的添加剂。
1、煲模液改造。本发明将煲模废液改造为碱蚀液,生产碱蚀铝材,节约氢氧化钠用量,降低生产成本。
煲模车间贡献废渣总量的28%、废水总量的10%;煲模车间废水废渣无毒,仅产生普通废渣。煲模废液含游离碱NaOH 200-300g/L,铝离子50-75g/L,无危险成分。现行的处理方法是中和氧化废水,与其他危险成分混合,大幅增加固体危险成分总量。煲模废液含高浓度的游离碱和纯净的铝,用于废水处理系统中和氧化废水,既浪费宝贵的碱和铝资源,又产生大量的危险固废,必须采用符合环保要求的资源化新技术。
中国专利201310395510.9《煲模废液与阳极氧化废液中和处理和铝离子的回收系统》、201711471634.5《一种煲模液生产氢氧化铝的车间系统与工艺》、 201711471631.1《一种煲模液回收氢氧化铝的系统与工艺》、201810841773.0《一种铝加工中煲模液回收含铝与钠副产品的方法》、201810843453.9《氧化液与煲模液中和回收氢氧化铝和硫酸钠的系统与方法》,直接处理了煲模液和氧化液,损失了还可继续利用的氢氧化钠和硫酸,实在可惜。
中国专利201711475660.5《一种煲模液生产冰晶石的车间系统》、201711475628.7《一种煲模液代替碱蚀液并回收冰晶石的系统及工艺》、 201711472847.X《一种碱蚀液生产冰晶石的系统及工艺》、201711472765.5《一种铝业减渣之废液生产冰晶石的方法》、201711471838.9《一种煲模液生产冰晶石的系统与工艺》,用氢氟酸处理煲模液,回收冰晶石,需要添加氢氟酸,回收的冰晶石,有毒,不环保。
中国专利201711471646.8《一种煲模液代替碱蚀液并回收氢氧化铝的系统与工艺》;201810843468.5《煲模液回收氢氧化铝和硫酸钠的氧化线配置及工艺》、201711471743.7《铝业减渣之废液回收氢氧化铝和氢氧化钠的方法》,将煲模液改造为碱蚀液,大幅节约碱蚀氢氧化钠,降低生产成本;但用来中和的是氧化废液,浪费了硫酸,可进一步改进。
本发明单独收集煲模废液,依据中国专利201711471646.8《一种煲模液代替碱蚀液并回收氢氧化铝的系统与工艺》;201810843468.5《煲模液回收氢氧化铝和硫酸钠的氧化线配置及工艺》、201711471743.7《铝业减渣之废液回收氢氧化铝和氢氧化钠的方法》提供的方法,按R值(游离碱浓度/铝离子浓度)≧4.0,将煲模液改造为碱蚀液,用于生产碱蚀铝材,大幅节约氢氧化钠,降低碱蚀成本。煲模液改造为碱蚀液的管控指标为(R值为游离碱浓度÷铝离子浓度):
2、氧化线除油液改造。氧化线除油液一般选用硫酸、磷酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、氟化钠、氟化铵、氟化氢铵、柠檬酸、山梨醇、甘油、乙二醇和适量表面活性剂等。其中,氟化物、(亚)硝酸(盐)和磷酸(盐),产生含氟(废物代码900-026-32)、含磷(废物代码900-303-34)和(亚)硝酸盐(废物代码900-306-34)危险成分,禁止使用,避免污染资源化副产品,减少固体危险成分总量。中国专利201810841790.4《氧化液代除油中和液回收氢氧化铝和硫酸钠的配置及工艺》,提出用氧化废液代替除油液的方法,但仅靠氧化废液除油,刻蚀量不够,对存放时间过长的铝材,去自然氧化膜能力略显不足。
本发明按上述专利提供的方法,剔除除油液所含氢氟酸、磷酸和硝酸等,选用氧化废液、添加双氧水除油,杜绝危险成分源,管控指标为:
3、氧化线碱蚀液改造。碱蚀细分为含络合剂碱蚀工序和不含络合剂碱蚀工序。含络合剂碱蚀液一般选用氢氧化钠、葡萄糖酸钠、氟化钠、硝酸钠、亚硝酸钠、硫化钠、硫代硫酸钠等。其中,氟化物、硫化物(盐)、(亚)硝酸(盐),产生含氟(废物代码900-026-32)、硫(废物代码193-003-35)、(亚)硝酸盐 (废物代码900-306-34)危险成分,禁止使用,避免污染资源化副产品,减少固体危险成分总量。不含络合剂碱蚀液一般选用氢氧化钠、氟化钠、硝酸钠、亚硝酸钠等,并在线配置碱回收系统,回收含铝废渣。其中,氟化物、(亚)硝酸(盐),产生含氟(废物代码900-026-32)、(亚)硝酸盐(废物代码900-306-34) 危险成分,禁止使用,避免污染资源化副产品,减少固体危险成分总量。中国专利201711471646.8《一种煲模液代替碱蚀液并回收氢氧化铝的系统与工艺》;201810843468.5《煲模液回收氢氧化铝和硫酸钠的氧化线配置及工艺》、 201711471743.7《铝业减渣之废液回收氢氧化铝和氢氧化钠的方法》提出煲模液改造为碱蚀液的方法,按R值(游离碱浓度/铝离子浓度)≧4.0,将煲模液改造为碱蚀液,用于生产碱蚀铝材,大幅节约氢氧化钠,降低碱蚀成本。
本发明依据上述方法,剔除碱蚀液所含葡萄糖酸钠、氟化钠、硝酸钠、亚硝酸钠、硫化钠、硫代硫酸钠等,仅选用氢氧化钠碱蚀,杜绝危险成分源,管控指标为(R值为游离碱浓度÷铝离子浓度):
4、氧化线中和液(除灰液)改造。中和液(除灰液)一般选用硫酸、硝酸和铬酐(重铬酸盐)等。其中,硝酸(盐),铬酸(盐)产生含(亚)硝酸盐(废物代码900-306-34)、铬(废物代码336-069-17)危险成分,禁止使用,避免污染其他普通固废,减少固体危险成分总量。中国专利201810841790.4《氧化液代除油中和液回收氢氧化铝和硫酸钠的配置及工艺》,提出用氧化废液代替中和液(除灰液)的方法,但仅靠氧化废液除灰,对回收的杂铝合金,表面黑灰比较重的铝材,除灰能力略显不足。
本发明按上述专利提供的方法,剔除中和液(除灰液)所含硝酸和铬酐(重铬酸盐)等,选用氧化废液、添加双氧水除灰,杜绝危险成分源,管控指标为:
5、氧化线氧化液改造。氧化液一般选用硫酸、铬酸、草酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸和硫酸镍等。其中,镍(盐),铬酸(盐)产生含镍(废物代码336-055-17)、铬(废物代码336-100-21)危险成分,禁止使用,避免污染其他普通固废,减少固体危险成分总量。中国专利201420307676.0《一种铝合金阳极氧化装置》、201410126857.8《铝合金阳极氧化槽铝离子和硫酸回收工艺》、201410156115.X 《铝合金阳极氧化线处理工艺》、201611043945.7《氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀节能装置与工艺》、201611042044.6《氧化槽铝离子与硫酸回收及氧化液缓蚀与冷却节能系统》、201610995717.3《氧化槽铝离子与硫酸回收和提高电流密度氧化节能方法》、201611038294.2《氧化槽铝离子与硫酸回收和缩短氧化极距节能系统与工艺》、201611002760.1《氧化槽铝离子与硫酸回收和改用脉冲电源节能系统与工艺》、201711256777.4《一种铝合金氧化槽铝离子与硫酸回收系统及工艺》、201711255570.5《一种铝合金氧化槽铝离子和硫酸回收与水洗药剂截留系统及工艺》、201711256758.1《一种铝合金氧化液回收与再结晶冷却系统及工艺》、201711256760.9《一种铝合金氧化液回收与冷却设备结晶清除系统及工艺》、201810841901.1《改造氧化线回收氧化液和保护单镍盐着色槽的配置与方法》、201810843751.8《改造现有氧化槽回收阳极氧化液的配置与方法》提出了氧化液回收方法,但氧化线除油液和中和液需要氧化废液,需分配部分氧化废液进除油槽和中和槽,多于氧化废液在线单独回收。
本发明按上述专利提供的方法,剔除氧化液所含铬酸、草酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸和硫酸镍等,选用硫酸氧化,杜绝危险成分源,管控指标为:
按(1)-(5)式改造槽液,在确认槽液无危险成分源的前提下,在线前置铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,组合处理煲模液、除油液、碱蚀液、除灰液(中和液)、氧化液,回收氢氧化铝和硫酸钠,回用中水,实现煲模、氧化前处理废水废渣零排放。
二、铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统
本发明将煲模液、氧化液、除油液、碱蚀液、中和液(除灰液)的处理方式前置,组合为铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,如图3所示。
图3中,铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统由煲模车间中水池、煲模液转化设备、氧化线1#-11#槽、氧化废液收集罐、酸碱中和设备(含反应罐、压滤机等)组成。参见中国专利201711471646.8《一种煲模液代替碱蚀液并回收氢氧化铝的系统与工艺》;201810843468.5《煲模液回收氢氧化铝和硫酸钠的氧化线配置及工艺》、201711471743.7《铝业减渣之废液回收氢氧化铝和氢氧化钠的方法》。
本发明的铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,包括1#除油槽、 2#流动水洗槽、3#流动水洗槽、4#碱蚀槽、5#碱蚀液截流槽、6#碱蚀液截流槽、 7#高压雾化喷淋槽、8#中和槽、9#流动水洗槽、10#流动水洗槽、11#氧化槽、煲模槽、煲模液转化设备、煲模车间中水池、氧化废液收集罐、酸碱回收设备,以及配套的管道、泵和阀门。
氧化槽、除油槽、中和槽之间设置有氧化废液收集罐,氧化废液收集罐用于收集11#氧化槽产生的氧化废液,氧化废液改造成为除油液和中和液后泵入 1#除油槽与8#中和槽;
煲模槽连接有煲模液转化设备,煲模液转化设备与4#碱蚀槽相连通,煲模液转化设备用于将煲模液转化为碱蚀液;
酸碱回收设备连通1#除油槽、5#碱蚀液截流槽、8#中和槽,酸碱回收设备用于中和1#除油槽、5#碱蚀液截流槽、8#中和槽的酸碱废液;
煲模液转化设备按(1)式将煲模液转化为碱蚀液;
1#除油槽内除油液按(2)式管控;
4#碱蚀槽内碱蚀液按(3)式管控;
8#中和槽内中和液按(4)式管控;
11#氧化槽内氧化液按(5)式管控。
进一步的,酸碱回收设备与煲模槽之间设置有煲模车间中水池,煲模车间中水池用于回收酸碱回收设备固液分离含钠中水,煲模车间中水池内的中水用于煲模槽开槽、模具清洗和6#碱蚀液截流槽补水。
进一步的,4#碱蚀槽之后依次设置有5#碱蚀液截留槽、6#碱蚀液截留槽和 7#高压雾化喷淋槽,5#碱蚀液截留槽与6#碱蚀液截留槽反向串联,用于清洗经过4#碱蚀槽后的铝材,对铝材携带的碱蚀液截留,6#碱蚀液截留槽为5#碱蚀液截留槽反向补充液位;
煲模车间中水池与6#碱蚀液截留槽相连通,用于6#碱蚀液截留槽补水;
7#高压雾化喷淋槽连接有高压泵,自来水通过高压泵进入7#高压雾化喷淋槽进行喷淋。
进一步的,7#高压雾化喷淋槽与煲模车间中水池相连通,煲模车间中水池还用于回收7#高压雾化喷淋槽产生的喷淋废液,喷淋废液用于补充煲模液沸腾蒸发耗水、酸碱回收设备固液分离产生含游离水固体混合物的耗水、以及固体混合物中Na2SO4·10H2O消耗的结晶水。
进一步的,5#碱蚀液截留槽与酸碱回收设备相连通,酸碱回收设备用于中和5#碱蚀液截留槽的碱蚀废液。
进一步的,氧化废液收集罐与1#除油槽、8#中和槽相连通,氧化废液收集罐中的氧化废液改造成为除油液与中和液后泵入1#除油槽与8#中和槽;
氧化废液收集罐的排液管上设置有7#泵,1#除油槽和8#中和槽均与7#泵相连接,7#泵用于将氧化废液收集罐中氧化废液改造成的中和液泵入8#中和槽、将氧化废液收集罐中氧化废液改造成的除油液泵入1#除油槽;7#泵与8#中和槽之间的管路上设置有20#阀;7#泵与1#除油槽之间的管路上设置有19#阀;
氧化废液收集罐与11#氧化槽之间的管路上设置有8#泵,8#泵用于将11# 氧化槽的氧化废液泵入氧化废液收集罐,8#泵与11#氧化槽之间的管路上设置有 19#阀。
进一步的,还包括5#泵,1#除油槽、8#中和槽和5#碱蚀液截留槽分别与5# 泵相连通,5#泵与酸碱回收设备相连通,5#泵用于将1#除油槽、8#中和槽和5# 碱蚀液截留槽的废液泵入酸碱回收设备;
5#泵与1#除油槽之间的管路上设置有14#阀;5#泵与5#碱蚀液截留槽之间的管路上设置有15#阀;5#泵与8#中和槽之间的管路上设置有16#阀;5#泵与酸碱回收设备之间的管路上设置有17#阀。
进一步的,煲模液转化设备与4#碱蚀槽之间的连接管路上设置有1#泵,1# 泵用于将煲模液转化设备中转化的碱蚀液的泵入4#碱蚀槽,煲模液转化设备与 1#泵之间的管路上设置有9#阀;
煲模车间中水池与煲模槽之间连通的管路上设置有2#泵,2#泵通过管路与 6#碱蚀液截留槽相连通,2#泵用于将煲模车间中水池中的含钠中水泵入煲模槽或6#碱蚀液截留槽;2#泵与煲模槽之间的管路上设置有10#阀,2#泵与6#碱蚀液截留槽之间的管路上设置有11#阀;
酸碱回收设备与煲模车间中水池之间的管路上设置有6#泵,6#泵与煲模车间中水池之间的管路上设置有18#阀。
进一步的,7#高压雾化喷淋槽与煲模车间中水池之间的管路上设置有4#泵,4#泵与7#高压雾化喷淋槽之间的管路上设置有13#阀。
进一步的,1#除油槽之后依次设置有2#流动水洗槽和3#流动水洗槽,反向串联,2#流动水洗槽和3#流动水洗槽用于清洗经过1#除油槽后的铝材;2#流动水洗槽和3#流动水洗槽之间具有连通管道,管道上设置有1#阀,2#流动水洗槽含有废水排出管道,该废水排出管道上设置有22#阀,3#流动水洗槽连接清洗用水进管,该清洗用水进管设置有23#阀。
8#中和槽之后依次设置有9#流动水洗槽和10#流动水洗槽,反向串联,9# 流动水洗槽和10#流动水洗槽用于清洗经过8#中和槽后的铝材。9#流动水洗槽和10#流动水洗槽之间连通的管道上设置有3#阀。
上述铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统操作步骤为(下述步骤不分先后,根据实际生产确定各步骤的先后):
步骤1、煲模液改造为碱蚀液:煲模槽产生的煲模废液通过2#泵进入煲模液转化设备,按(1)式转化为碱蚀液,经1#泵泵入4#碱蚀槽,完成煲模液改造为碱蚀液;
步骤2、氧化废液改造为除油液和中和液:开启8#泵,将11#氧化槽满足(5) 式要求的氧化废液,泵入氧化废液收集罐;按(2)、(4)式,添加10-20g/L双氧水,经7#泵分别泵入1#除油槽和8#中和槽,完成氧化废液改造为除油液和中和液;
步骤3、铝材氧化前处理处理:铝材进入1#除油槽,除油3-5分钟,滴流1 分钟;之后进入2#流动水洗槽,清洗1分钟,滴流30秒;再进入3#流动水洗槽,清洗1分钟,滴流30秒;进入4#碱蚀槽,碱蚀3-15分钟,滴流1分钟;进入5#碱蚀液截流槽,清洗1分钟,滴流30秒;进入6#碱蚀液截流槽,清洗1 分钟,滴流30秒;进入7#高压雾化喷淋槽,喷淋2分钟,滴流30秒,7#高压雾化喷淋槽中的喷淋液经4#泵泵入煲模车间中水池;铝材进入8#中和槽,除灰 2-4分钟,滴流1分钟;完成铝材氧化前处理处理;
步骤4、碱蚀截留液收集:当5#碱蚀液截流槽内铝离子浓度达到30-35g/L 时,开启5#泵,将5#碱蚀液截流槽的碱蚀截留液泵入酸碱回收设备反应罐;开启2#泵,将煲模车间中水池的中水泵入6#碱蚀液截流槽,并反向流入5#碱蚀液截流槽,完成碱蚀截留液收集;
步骤5、酸碱中和:开启5#泵,将1#槽除油液或8#槽中和液泵入酸碱回收设备的反应罐,中和废液,在pH值=7.0-8.0条件下,生成氢氧化铝和硫酸钠;开启7#泵,补充1#槽除油液或8#槽中和液;完成酸碱中和;
步骤6、固液分离:开启酸碱回收设备的压滤机,回收步骤5产生的氢氧化铝和硫酸钠固体混合物,滤液经6#泵泵入煲模车间中水池,回收含钠中水,完成固液分离;
步骤7、煲模液开槽:将煲模车间中水池的中水经2#泵泵入煲模槽,添加 150-200g/L氢氧化钠,开始煲模,回用中水,完成煲模液开槽;
步骤8、清洗模具:打开煲模车间内的高压雾化水枪,用煲模车间中水池的中水清洗模具,清洗液流入煲模液转化设备,回用中水,完成模具清洗;
步骤9、氢氧化铝和硫酸钠固体混合物分离:对步骤6获得的固体混合物加自来水,重新溶解氢氧化铝和硫酸钠混合物,固液分离,获得终端副产品氢氧化铝;冷却、重新结晶硫酸钠,固液分离,获得终端副产品硫酸钠;母液回用,重新溶解氢氧化铝和硫酸钠固体混合物,循环使用,完成氢氧化铝和硫酸钠固体混合物分离。
步骤10、酸碱回收系统补水:酸碱回收系统进水为7#高压雾化喷淋槽的喷淋用水,水耗为煲模液沸腾蒸发耗水、氢氧化铝和硫酸钠固体混合物压滤后所含30-40%以上的游离水、Na2SO4·10H2O消耗的55.9%结晶水,酸碱回收系统缺水;打开3#阀,加大7#高压雾化喷淋槽高压3#泵流量,完成酸碱回收系统补水。
三、本发明的创新点
本发明按环保治理前置的新的理念,在分类在线回收的基础上,充分利用槽液特性,将煲模液、氧化液、除油液、碱蚀液、中和液组合集成处理,节约化学药剂、简化处理工艺、缩短处理流程、减少占地面积、降低设备投资成本。本发明铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,将煲模液、氧化液、除油液、碱蚀液、中和液进行无危险成分添加剂改造,组合处理,回收氢氧化铝和硫酸钠,回用含钠中水。本发明创新点如下:
1、首次按环保要求改造槽液。本发明按环保部39号令要求,尽可能选用环境友好型添加剂组分,将煲模液、除油液、碱蚀液、中和液、氧化液按(1) -(5)进行改造,为废渣资源化、废水回用扫清危险成分障碍;
2、首次改变传统理念,将环保治理方法前置。传统的环保治理理念为末端治理,无论是铝行业清洁生产国家标准体系,还是铝加工行业的生产实践,均围绕末端治理展开,而当今环境保护正在由末端治理向前端治理转移;按末端治理指导思想制定的标准体系,已落后于铝行业前端治理的发展现状,不能满足环境管理的客观要求;铝加工行业的发展要求环保处理前置,改末端治理为前端治理,展开分类收集、在线转化、固废资源化利用、中水回用、实现过程可控,本发明呼应了环境保护前端治理的时代需求;
3、首次前置铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,将煲模液、氧化液、除油液、碱蚀液、中和液集成处理,在线回收氢氧化铝和硫酸钠,回用含钠中水;
4、首次依据添加剂危险废物减量化、无害化的环保要求,按(1)-(5) 式改造煲模液、除油液、碱蚀液、中和液、氧化液,剔除添加剂中的危险成分,回收的副产品氢氧化铝和硫酸钠无危险成分,回用的中水无危险成分;
5、首次配置煲模液转化设备,按(1)式将煲模液转化为碱蚀液,生产碱蚀铝材,节约氢氧化钠用量,截断煲模废液排放废水处理系统,减少废渣产生量;
6、首次配置5#碱蚀液截流槽、6#碱蚀液截流槽、7#高压雾化喷淋槽,截留碱蚀废液,收集进酸碱回收设备,截断含钠中水排放进废水处理系统,为中水回用扫清钠离子障碍;
7、首次配置氧化废液收集罐,按(5)式要求收集氧化废液,并按(2)、(4) 式改造为除油液和中和液,泵入1#除油槽和8#中和槽,节约硫酸用量,截断氧化废液排放进废水处理系统,减少废渣产生量;
8、首次利用经过改造、无危险成分的除油液和中和液,中和碱蚀废液,除油液和中和液不断更新,保持两种槽液的工作能力;
9、首次配置煲模车间中水池,专门收集酸碱回收设备固液分离的含钠中水、 7#高压雾化喷淋槽的含钠中水,截断含钠中水排放进废水处理系统;
10、首次利用硫酸钠的溶解-结晶特性,分离氢氧化铝和硫酸钠固体混合物,回收终端副产品氢氧化铝和硫酸钠。本发明利用自来水重新溶解氢氧化铝和硫酸钠固体混合物,固液分离氢氧化铝,获得氢氧化铝终端副产品;利用硫酸钠溶解度对温度敏感的特性,在低温下再结晶硫酸钠,回收硫酸钠终端副产品,滤液用于再溶解氢氧化铝和硫酸钠固体混合物,循环使用;
11、首次回用煲模车间中水池的含钠中水,实现煲模、氧化前处理含钠中水零排放。本发明将煲模车间中水池的含钠中水用于煲模槽开槽、模具清洗和 6#碱蚀液截流槽补水,利用煲模液沸腾耗水、氢氧化铝和硫酸钠固体混合物携带游离水、硫酸钠结晶耗水,平衡7#高压雾化喷淋槽清洗进水,实现煲模、氧化前处理含钠中水零排放。
实施例1
1、将煲模液、氧化液、除油液、碱蚀液、中和液按下表进行无危险成分添加剂改造:
2、煲模液改造为碱蚀液。将煲模液收集进煲模液转化设备,按(1)式,添加氢氧化钠,调整R值至4.0以上;开启1#泵,将煲模改造液泵入4#碱蚀槽,完成煲模液改造。
3、氧化废液改造为除油液和中和液。开启8#泵,将满足(5)式要求的氧化液收集进氧化废液收集罐;按(2)、(4)式要求,添加10-20g/L双氧水;开启泵7,将改造液泵入1#除油槽和8#中和槽,完成氧化液改造。
4、铝材氧化前处理。铝材进入1#除油槽,除油3-5分钟,滴流1分钟;进入2#流动水洗槽,清洗1分钟,滴流30秒;进入3#流动水洗槽,清洗1分钟,滴流30秒;进入4#碱蚀槽,碱蚀3-15分钟,滴流1分钟;进入5#碱蚀液截流槽,清洗1分钟,滴流30秒;进入6#碱蚀液截流槽,清洗1分钟,滴流30秒;进入7#高压雾化喷淋槽,喷淋2分钟,滴流30秒,7#高压雾化喷淋槽喷淋液经 4#泵泵入煲模车间中水池;铝材进入8#中和槽,除灰2-4分钟,滴流1分钟;完成铝材氧化前处理。
5、收集碱蚀截留液。当5#碱蚀液截流槽铝离子浓度达到30-35g/L时,开启5#泵,将5#碱蚀液截流槽的碱蚀截留液泵入酸碱回收设备;开启2#泵,将煲模车间中水池的中水泵入6#碱蚀液截流槽,反向流入5#碱蚀液截流槽,完成碱蚀截留液收集。
6、酸碱中和处理。开启5#泵,将1#槽除油液或8#槽除灰液泵入酸碱回收设备,中和碱蚀截留液,在pH值=7.0-8.0条件下,生成氢氧化铝和硫酸钠;开启7#泵,补充1#槽除油液或8#槽除灰液;完成酸碱中和处理。
7、固液分离。开启酸碱回收设备的压滤机,回收氢氧化铝和硫酸钠固体混合物,滤液经6#泵泵入煲模车间中水池,回收含钠中水;完成固液分离。
8、煲模液开槽。开启2#泵,将煲模车间中水池的中水泵入煲模槽,添加 150-200g/L氢氧化钠,开始煲模,回用含钠中水;完成煲模液开槽。
9、模具清洗。打开煲模车间高压雾化水枪,用煲模车间中水池的中水清洗模具,清洗液流入煲模液转化设备,回用含钠中水;完成模具清洗。
10、氢氧化铝和硫酸钠固体混合物分离。加水,重新溶解氢氧化铝和硫酸钠混合物,固液分离,获得终端副产品氢氧化铝;冷却、重新结晶硫酸钠,获得终端副产品硫酸钠;母液回用,重新溶解氢氧化铝和硫酸钠固体混合物,循环使用,完成氢氧化铝和硫酸钠固体混合物分离。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,其特征在于,包括1#除油槽、2#流动水洗槽、3#流动水洗槽、4#碱蚀槽、5#碱蚀液截流槽、6#碱蚀液截流槽、7#高压雾化喷淋槽、8#中和槽、9#流动水洗槽、10#流动水洗槽、11#氧化槽、氧化废液收集罐、煲模槽、煲模液转化设备、煲模车间中水池和酸碱回收设备,以及配套的管道、泵和阀门;酸碱回收系统运行方式为:首先按环保前端治理、危险成分减量化原则,改造煲模液、除油液、碱蚀液、中和液、氧化液,管控槽液危废源;然后利用系统配置,在线收集5#碱蚀液截流槽截留的废碱蚀液进酸碱回收设备,泵入1#槽除油液或8#槽中和液,酸碱中和,回收硫酸钠和氢氧化铝副产品,回用含钠中水,彻底截断钠离子对氧化线清洗用水的钠污染。
2.根据权利要求1所述铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,其特征在于,按危险成分减量化、废水废渣资源化的环保前端治理要求,从源头改造槽液成分与管控指标:
所述煲模液转化为碱蚀液的管控指标为:NaOH 200-300g/L、Al3+50-75g/L、R值≧4.0,R值为游离碱浓度÷铝离子浓度;
所述1#槽除油液的管控指标为:H2SO4 160-200g/L、Al3+10-30g/L、H2O210-20g/L、除油时间3-6Min、除油温度为常温;
所述4#槽碱蚀液的管控指标为:NaOH 200-400g/L、Al3+50-100g/L、R值≧4.0、碱蚀时间3-15Min、碱蚀温度60-80℃;R值为游离碱浓度÷铝离子浓度;
所述8#槽中和液的管控指标为:H2SO4160-200g/L、Al3+10-30g/L、H2O210-20g/L、中和时间3-6Min、中和温度为常温;
所述11#槽氧化液的管控指标为:H2SO4160-200g/L、Al3+10-20g/L、氧化电流1.2-1.5A/dm2、氧化时间30-60Min、氧化温度18-22℃。
3.根据权利要求1或2所述铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,其特征在于,设置氧化废液收集罐,用于收集11#氧化槽产生的氧化废液;所述氧化废液收集罐与1#除油槽、8#中和槽相连通,用于将氧化废液改造成为除油液与中和液后,泵入1#除油槽与8#中和槽,用于除油与中和,减少氧化线酸液消耗量。
4.根据权利要求1或2所述铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,其特征在于,设置煲模液转化设备,所述煲模液转化设备与煲模槽、4#碱蚀槽相连通,用于将煲模液转化为碱蚀液后,泵入4#碱蚀槽,减少氧化线碱液消耗量。
5.根据权利要求1或2所述铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,其特征在于,设置酸碱回收设备,所述酸碱回收设备连通1#除油槽、5#碱蚀液截流槽、8#中和槽,用于中和5#碱蚀液截流槽收集的废碱蚀液、1#除油槽和8#中和槽的废酸液,回收氢氧化铝和硫酸钠副产品,回用含钠中水。
6.根据权利要求1或2所述铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,其特征在于,设置煲模车间中水池,所述煲模车间中水池用于回收酸碱回收设备固液分离产生的含钠中水和7#高压雾化喷淋槽的喷淋含钠用水,所述煲模车间中水池内的中水用于煲模槽开槽、模具清洗和6#碱蚀液截流槽补水。
7.根据权利要求1或2所述铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,其特征在于,所述4#碱蚀槽之后依次设置有5#碱蚀液截留槽、6#碱蚀液截留槽和7#高压雾化喷淋槽,所述5#碱蚀液截留槽和6#碱蚀液截留槽用于清洗经过4#碱蚀槽后的铝材,对铝材携带的碱蚀液截留,所述6#碱蚀液截留槽与5#碱蚀液截留槽反向串联;所述6#碱蚀液截留槽与煲模车间中水池相连通,中水经煲模车间中水池→6#碱蚀液截留槽→5#碱蚀液截留槽反向补水,所述7#高压雾化喷淋槽连接有高压泵,自来水通过高压泵进入7#高压雾化喷淋槽进行喷淋,喷淋液泵入煲模车间中水池。
8.根据权利要求6所述铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,其特征在于,所述煲模车间中水池的补水来源于7#高压雾化喷淋槽产生的喷淋废液,用于煲模液沸腾蒸发耗水、酸碱回收设备固液分离产生含游离水固体混合物的耗水、以及固体混合物中Na2SO4·10H2O消耗的结晶水;通过调整7#高压雾化喷淋槽的节水配置,实现酸碱回收系统含钠废水零排放。
9.根据权利要求1所述铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,其特征在于,所述氧化废液收集罐的排液管上设置有7#泵,所述1#除油槽和8#中和槽均与7#泵相连接,所述7#泵用于将氧化废液收集罐中改造后的酸液泵入1#除油槽与8#中和槽;所述7#泵与8#中和槽之间的管路上设置有20#阀;所述7#泵与1#除油槽之间的管路上设置有19#阀;所述氧化废液收集罐与11#氧化槽之间的管路上设置有8#泵,所述8#泵用于将11#氧化槽的氧化废液泵入氧化废液收集罐,所述8#泵与11#氧化槽之间的管路上设置有19#阀。
10.根据权利要求1所述铝加工行业表面处理氧化线集成酸碱回收系统,其特征在于,所述1#除油槽、5#碱蚀液截留槽、8#中和槽分别与5#泵相连通,所述5#泵与酸碱回收设备相连通,所述5#泵用于将1#除油槽、5#碱蚀液截留槽、8#中和槽的废液泵入酸碱回收设备;所述5#泵与1#除油槽之间的管路上设置有14#阀;所述5#泵与5#碱蚀液截留槽之间的管路上设置有15#阀;所述5#泵与8#中和槽之间的管路上设置有16#阀;所述5#泵与酸碱回收设备之间的管路上设置有17#阀;所述煲模液转化设备与4#碱蚀槽之间的连接管路上设置有1#泵,所述1#泵用于将煲模液转化设备中转化的碱蚀液泵入4#碱蚀槽,所述煲模液转化设备与1#泵之间的管路上设置有9#阀;所述煲模车间中水池与煲模槽之间连通的管路上设置有2#泵,所述2#泵通过管路与6#碱蚀液截留槽相连通,所述2#泵用于将煲模车间中水池中的中水泵入煲模槽或6#碱蚀液截留槽;所述2#泵与煲模槽之间的管路上设置有10#阀,所述2#泵与6#碱蚀液截留槽之间的管路上设置有11#阀;所述酸碱回收设备与煲模车间中水池之间的管路上设置有6#泵,所述6#泵与煲模车间中水池之间的管路上设置有18#阀;所述7#高压雾化喷淋槽与煲模车间中水池之间的管路上设置有4#泵,所述4#泵与7#高压雾化喷淋槽之间的管路上设置有13#阀;所述1#除油槽之后依次设置有2#流动水洗槽和3#流动水洗槽,反向串联,所述2#流动水洗槽和3#流动水洗槽用于清洗经过1#除油槽后的铝材;所述8#中和槽之后依次设置有9#流动水洗槽和10#流动水洗槽,反向串联,所述9#流动水洗槽和10#流动水洗槽用于清洗经过8#中和槽后的铝材。
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