CN110670073A - 一种铝合金型材碱蚀生产工序中碱液回收再利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金型材碱蚀生产工序中碱液回收再利用的方法，它包括以下步骤：S1、铝合金型材的碱蚀；S13、当碱蚀30~54min后，将铝合金型材从槽液中取出，从而完成了铝合金型材的碱蚀；S2、NaOH溶液的回收再利用，具体包括以下步骤：S21、检测槽液中Al3 +的浓度，当Al3 +浓度达到28g/L时，采用泵将碱蚀槽内的槽液抽排到晶析槽内；S23、采用泵将上层NaOH溶液抽排到回收桶中，然后将回收桶内的NaOH溶液倾倒于碱蚀槽内继续用于生产，形成闭路循环生产，从而实现了NaOH溶液的回收再利用；S3、铝离子的回收。本发明的有益效果是：提高型材表面质量稳定性、降低氢氧化钠损耗、减轻后期污水处理的困难、提高经济效益。

Description

一种铝合金型材碱蚀生产工序中碱液回收再利用的方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金型材碱蚀生产工序中碱液回收再利用的方法。
背景技术
我国建筑铝型材生产规模和产品品质的提升，表面处理的工艺、品质和装备已与国际先进水平的接轨；随着资源和能源的日益紧张，环保意识的不断加强以及产业生产优化重组，铝型材生产工艺已向低能耗、低污染、绿色环保方向发展，在保证使用性能的前提下尽量减少阳极氧化过程对环境的影响。
在阳极氧化表面处理化学预处理前，需要对铝合金型材进行碱蚀，通过碱液去除铝合金型材表面的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，以利于后期对铝合金型材进行阳极氧化处理，因此碱蚀对铝材的表面质量起着至关重要的作用，一道非常重要的工序。在碱蚀工序产生大量高附加值的Al3 +，槽液内积累到一定程度就会沉淀、脱水、结块变硬，且与槽壁结合十分牢固，造成需要大量水冲洗碱蚀槽，对生产影响甚大。由于大量Al3 +的存在，导致铝离子与NaOH溶液中的氢氧根离子结合，损耗大量的NaOH溶液，增加了碱蚀成本，且结合后在槽液中产生大量的Al(OH)3浆液，这无疑是给后期的污水处理带来了困难。此外，大量Al3 +的存在，使铝合金型材表面质量不稳定，存在较大的差异性，降低了型材的质量。
碱蚀所采用的槽液为NaOH溶液和机酸钠盐溶液，有机酸钠盐使碱蚀过程中产生的铝离子与其产生络合作用，而生成NaAlO2，NaAlO2不发生或较少水解，使最初水解生成的Al(OH)3晶核微粒不长大，即使发生也是软沉淀而不是硬块，但是仍然无法解决铝合金型材表面质量不稳定、泥浆产量多的问题。为了解决以上问题，人们向槽液中加入硝酸盐或亚硝酸盐，可提高表面光亮度，但产生氨氮污染；加入表面活性剂和增粘剂，碱蚀出来的砂面效果会较好，但产生大量淤泥；还有的加入的缓蚀剂，以降低碱的消耗，但是仍然存在以下缺陷：（1）粘度大：碱蚀添加剂的槽液只能与高浓度的Al3 +（100~150g/L）共存，碱液才与铝材发生均匀、缓蚀反应，达到整平作用，碱砂效果更好。（2）碱蚀液温度（50~75℃）、浓度（55~70g/L）较高；（3）耗水量大：碱蚀铝材表面附着有较高浓度、粘度的碱液，需加强清水洗。因此亟需一种提高型材表面质量稳定性、降低氢氧化钠损耗、减轻后期污水处理的困难的碱蚀方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种提高型材表面质量稳定性、降低氢氧化钠损耗、减轻后期污水处理的困难、提高经济效益的铝合金型材碱蚀生产工序中碱液回收再利用的方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种铝合金型材碱蚀生产工序中碱液回收再利用的方法，它包括以下步骤：
S1、铝合金型材的碱蚀，具体包括以下步骤：
S11、将由NaOH溶液和机酸钠盐溶液组成的槽液盛装到碱蚀槽内，将槽液温度升高到45~50℃；
S12、将待碱蚀的铝合金型材放入到碱蚀槽内，NaOH溶液去除铝合金型材表面的天然氧化膜及铝合金型材表面轻微划痕，使铝合金型材裸露出均匀、新鲜以及理想的表面，同时在槽液中产生大量高附加值的Al3 +，有机酸钠盐与Al3 +发生络合反应而生成NaAlO2，NaAlO2不发生或较少水解，使最初水解生成的Al(OH)3晶核微粒不长大；
S13、当碱蚀30~54min后，将铝合金型材从槽液中取出，从而完成了铝合金型材的碱蚀；
S2、NaOH溶液的回收再利用，具体包括以下步骤：
S21、检测槽液中Al3 +的浓度，当Al3 +浓度达到28g/L时，采用泵将碱蚀槽内的槽液抽排到晶析槽内；
S22、向晶析槽内加入适量的清水以将槽液稀释，稀释后静置15~32min以将槽液冷却，冷却后采用搅拌机对槽液搅拌，搅拌转速为540~550r/min，促使碱液中的NaALO2水解，水解后生成NaOH溶液和Al(OH)3浆液，静置12~20min后，NaOH溶液与Al(OH)3浆液分层，Al(OH)3浆液沉积在晶析槽的底部，而NaOH溶液在Al(OH)3浆液的上层；
S23、采用泵将上层NaOH溶液抽排到回收桶中，然后将回收桶内的NaOH溶液倾倒于碱蚀槽内继续用于生产，形成闭路循环生产，从而实现了NaOH溶液的回收再利用；
S3、铝离子的回收，具体包括以下步骤：
S31、将晶析槽底部阀门打开，将Al(OH)3浆液排出，流出2～3min后取样，待试样静止45~47min后测量Al(OH)3的浓度；
S32、当检测出Al(OH)3浆液浓度在38～40%时，全部排放出Al(OH)3浆液，然后采用离心机洗涤脱水Al(OH)3浆液，最终得到干状Al(OH)3晶体；
S33、将分离后得到的洗涤液抽回晶析槽中。
它还包括晶析槽维护步骤，具体维护步骤为检测晶析槽内温度，当晶析槽温度达到44℃时，把晶析槽的顶盖打开一半，当晶析槽温度≥45℃，把晶析槽的顶盖全部打开。
本发明具有以下优点：
1、经水解后流回碱蚀槽的碱液浓度要高于流出的碱液浓度，可补充碱蚀过程NaOH的消耗，生产中只需补充铝合金型材带走的碱量，从而有效降低了NaOH溶液的损耗。
2、碱回收生产控制中，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%；每生产一吨银白料（含喷砂料）约可产生25～30kg的含水10～15%的纯Al(OH)3，可有效地减少废水处理的污泥，达到防治污染的目的。
3、碱液可再生、循环利用，液态NaOH（30%）损耗比加碱蚀添加剂约低70kg/吨，且槽液不加添加剂；回收的干状Al(OH)3晶体含量高达90%以上，具有很大的经济效益，可加工成明矾、冰晶石、无机阻燃剂等。
4、合理采用回收、再利用型的生产工艺流程，减少生产药品的损耗、排出，资源再利用，减少废弃物的排放，减较环保压力，逐步摒弃工艺流程长、水耗高、能耗高、重金属多的生产工艺，发展绿色、环保、高效的表面处理新技术，从而实现经济的可持续发展。
附图说明
图1为碱回收的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
实施例一：如图1所示，一种铝合金型材碱蚀生产工序中碱液回收再利用的方法，它包括以下步骤：
S1、铝合金型材的碱蚀，具体包括以下步骤：
S11、将由NaOH溶液和机酸钠盐溶液组成的槽液盛装到碱蚀槽内，将槽液温度升高到45~50℃；
S12、将待碱蚀的铝合金型材放入到碱蚀槽内，NaOH溶液去除铝合金型材表面的天然氧化膜及铝合金型材表面轻微划痕，使铝合金型材裸露出均匀、新鲜以及理想的表面，同时在槽液中产生大量高附加值的Al3 +，有机酸钠盐与Al3 +发生络合反应而生成NaAlO2，NaAlO2不发生或较少水解，使最初水解生成的Al(OH)3晶核微粒不长大；
S13、当碱蚀30min后，将铝合金型材从槽液中取出，从而完成了铝合金型材的碱蚀；
S2、NaOH溶液的回收再利用，具体包括以下步骤：
S21、检测槽液中Al3 +的浓度，当Al3 +浓度达到28g/L时，采用泵将碱蚀槽内的槽液抽排到晶析槽内；
S22、向晶析槽内加入适量的清水以将槽液稀释，稀释后静置15min以将槽液冷却，冷却后采用搅拌机对槽液搅拌，搅拌转速为540r/min，促使碱液中的NaALO2水解，水解后生成NaOH溶液和Al(OH)3浆液，静置12min后，NaOH溶液与Al(OH)3浆液分层，Al(OH)3浆液沉积在晶析槽的底部，而NaOH溶液在Al(OH)3浆液的上层；
S23、采用泵将上层NaOH溶液抽排到回收桶中，然后将回收桶内的NaOH溶液倾倒于碱蚀槽内继续用于生产，形成闭路循环生产，从而实现了NaOH溶液的回收再利用；由于经水解后流回碱蚀槽的碱液浓度要高于流出的碱液浓度，因此能够补充碱蚀过程NaOH的消耗，生产中只需补充铝合金型材带走的碱量，从而有效降低了NaOH溶液的损耗，节省了碱蚀成本，提高了经济效益；
S3、铝离子的回收，具体包括以下步骤：
S31、将晶析槽底部阀门打开，将Al(OH)3浆液排出，流出2min后取样，待试样静止45min后测量Al(OH)3的浓度；
S32、当检测出Al(OH)3浆液浓度在38～40%时，全部排放出Al(OH)3浆液，然后采用离心机洗涤脱水Al(OH)3浆液，最终得到干状Al(OH)3晶体；由于Al3 +以Al(OH)3形式存在，因此能够Al3 +的浓度控制在28g/L以下，在此条件下生产的铝材表面质量稳定，相对一致。
S33、将分离后得到的洗涤液抽回晶析槽中。
它还包括晶析槽维护步骤，具体维护步骤为检测晶析槽内温度，当晶析槽温度达到44℃时，把晶析槽的顶盖打开一半，当晶析槽温度≥45℃，把晶析槽的顶盖全部打开。
实施例二：如图1所示，一种铝合金型材碱蚀生产工序中碱液回收再利用的方法，它包括以下步骤：
S1、铝合金型材的碱蚀，具体包括以下步骤：
S11、将由NaOH溶液和机酸钠盐溶液组成的槽液盛装到碱蚀槽内，将槽液温度升高到45~50℃；
S12、将待碱蚀的铝合金型材放入到碱蚀槽内，NaOH溶液去除铝合金型材表面的天然氧化膜及铝合金型材表面轻微划痕，使铝合金型材裸露出均匀、新鲜以及理想的表面，同时在槽液中产生大量高附加值的Al3 +，有机酸钠盐与Al3 +发生络合反应而生成NaAlO2，NaAlO2不发生或较少水解，使最初水解生成的Al(OH)3晶核微粒不长大；
S13、当碱蚀45min后，将铝合金型材从槽液中取出，从而完成了铝合金型材的碱蚀；
S2、NaOH溶液的回收再利用，具体包括以下步骤：
S21、检测槽液中Al3 +的浓度，当Al3 +浓度达到28g/L时，采用泵将碱蚀槽内的槽液抽排到晶析槽内；
S22、向晶析槽内加入适量的清水以将槽液稀释，稀释后静置18min以将槽液冷却，冷却后采用搅拌机对槽液搅拌，搅拌转速为545r/min，促使碱液中的NaALO2水解，水解后生成NaOH溶液和Al(OH)3浆液，静置17min后，NaOH溶液与Al(OH)3浆液分层，Al(OH)3浆液沉积在晶析槽的底部，而NaOH溶液在Al(OH)3浆液的上层；
S23、采用泵将上层NaOH溶液抽排到回收桶中，然后将回收桶内的NaOH溶液倾倒于碱蚀槽内继续用于生产，形成闭路循环生产，从而实现了NaOH溶液的回收再利用；
S3、铝离子的回收，具体包括以下步骤：
S31、将晶析槽底部阀门打开，将Al(OH)3浆液排出，流出2min后取样，待试样静止46min后测量Al(OH)3的浓度；
S32、当检测出Al(OH)3浆液浓度在38～40%时，全部排放出Al(OH)3浆液，然后采用离心机洗涤脱水Al(OH)3浆液，最终得到干状Al(OH)3晶体；回收的干状Al(OH)3晶体的含量高达90%以上，具有很大的经济效益，可加工成明矾、冰晶石、无机阻燃剂等。
S33、将分离后得到的洗涤液抽回晶析槽中。
实施例三：如图1所示，一种铝合金型材碱蚀生产工序中碱液回收再利用的方法，它包括以下步骤：
S1、铝合金型材的碱蚀，具体包括以下步骤：
S11、将由NaOH溶液和机酸钠盐溶液组成的槽液盛装到碱蚀槽内，将槽液温度升高到45~50℃；
S12、将待碱蚀的铝合金型材放入到碱蚀槽内，NaOH溶液去除铝合金型材表面的天然氧化膜及铝合金型材表面轻微划痕，使铝合金型材裸露出均匀、新鲜以及理想的表面，同时在槽液中产生大量高附加值的Al3 +，有机酸钠盐与Al3 +发生络合反应而生成NaAlO2，NaAlO2不发生或较少水解，使最初水解生成的Al(OH)3晶核微粒不长大；
S13、当碱蚀54min后，将铝合金型材从槽液中取出，从而完成了铝合金型材的碱蚀；
S2、NaOH溶液的回收再利用，具体包括以下步骤：
S21、检测槽液中Al3 +的浓度，当Al3 +浓度达到28g/L时，采用泵将碱蚀槽内的槽液抽排到晶析槽内；
S22、向晶析槽内加入适量的清水以将槽液稀释，稀释后静置32min以将槽液冷却，冷却后采用搅拌机对槽液搅拌，搅拌转速为550r/min，促使碱液中的NaALO2水解，水解后生成NaOH溶液和Al(OH)3浆液，静置20min后，NaOH溶液与Al(OH)3浆液分层，Al(OH)3浆液沉积在晶析槽的底部，而NaOH溶液在Al(OH)3浆液的上层；
S23、采用泵将上层NaOH溶液抽排到回收桶中，然后将回收桶内的NaOH溶液倾倒于碱蚀槽内继续用于生产，形成闭路循环生产，从而实现了NaOH溶液的回收再利用；
S3、铝离子的回收，具体包括以下步骤：
S31、将晶析槽底部阀门打开，将Al(OH)3浆液排出，流出3min后取样，待试样静止47min后测量Al(OH)3的浓度；
S32、当检测出Al(OH)3浆液浓度在38～40%时，全部排放出Al(OH)3浆液，然后采用离心机洗涤脱水Al(OH)3浆液，最终得到干状Al(OH)3晶体；
S33、将分离后得到的洗涤液抽回晶析槽中。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于前述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是前述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (2)

1.一种铝合金型材碱蚀生产工序中碱液回收再利用的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、铝合金型材的碱蚀，具体包括以下步骤：
S11、将由NaOH溶液和机酸钠盐溶液组成的槽液盛装到碱蚀槽内，将槽液温度升高到45~50℃；
S12、将待碱蚀的铝合金型材放入到碱蚀槽内，NaOH溶液去除铝合金型材表面的天然氧化膜及铝合金型材表面轻微划痕，使铝合金型材裸露出均匀、新鲜以及理想的表面，同时在槽液中产生大量高附加值的Al3 +，有机酸钠盐与Al3 +发生络合反应而生成NaAlO2，NaAlO2不发生或较少水解，使最初水解生成的Al(OH)3晶核微粒不长大；
S13、当碱蚀30~54min后，将铝合金型材从槽液中取出，从而完成了铝合金型材的碱蚀；
S2、NaOH溶液的回收再利用，具体包括以下步骤：
S21、检测槽液中Al3 +的浓度，当Al3 +浓度达到28g/L时，采用泵将碱蚀槽内的槽液抽排到晶析槽内；
S22、向晶析槽内加入适量的清水以将槽液稀释，稀释后静置15~32min以将槽液冷却，冷却后采用搅拌机对槽液搅拌，搅拌转速为540~550r/min，促使碱液中的NaALO2水解，水解后生成NaOH溶液和Al(OH)3浆液，静置12~20min后，NaOH溶液与Al(OH)3浆液分层，Al(OH)3浆液沉积在晶析槽的底部，而NaOH溶液在Al(OH)3浆液的上层；
S23、采用泵将上层NaOH溶液抽排到回收桶中，然后将回收桶内的NaOH溶液倾倒于碱蚀槽内继续用于生产，形成闭路循环生产，从而实现了NaOH溶液的回收再利用；
S3、铝离子的回收，具体包括以下步骤：
S31、将晶析槽底部阀门打开，将Al(OH)3浆液排出，流出2～3min后取样，待试样静止45~47min后测量Al(OH)3的浓度；
S32、当检测出Al(OH)3浆液浓度在38～40%时，全部排放出Al(OH)3浆液，然后采用离心机洗涤脱水Al(OH)3浆液，最终得到干状Al(OH)3晶体；
S33、将分离后得到的洗涤液抽回晶析槽中。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金型材碱蚀生产工序中碱液回收再利用的方法，其特征在于：它还包括晶析槽维护步骤，具体维护步骤为检测晶析槽内温度，当晶析槽温度达到44℃时，把晶析槽的顶盖打开一半，当晶析槽温度≥45℃，把晶析槽的顶盖全部打开。
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