CN113278976A - 铝及其合金蚀刻清洁生产工艺 - Google Patents

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周国华
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Abstract

本发明公开了一种铝及其合金蚀刻清洁生产工艺，该工艺包括以下步骤：（1）降温稀释：从蚀刻槽用热泵抽取蚀刻槽中蚀刻液总量的4～5%的高温蚀刻液至稀释沉淀槽，边抽边混入自来水，加入自来水量与抽取的蚀刻液体积比为1:1；（2）沉淀去除悬浮物：降温稀释后的蚀刻液沉淀3～5小时后，颗粒较大的悬浮物通过沉渣去除；（3）过滤去除悬浮物：对沉淀稀释槽内上层清液使用过滤设备进行过滤以进一步去除蚀刻液中的细微悬浮物，分离出过滤的滤渣；（4）将步骤（3）中过滤的滤液抽回蚀刻槽循环使用；（5）每天重复步骤（1）‑步骤（4）两次。本发明的生产工艺可使蚀刻液洁净，寿命延长，蚀刻速度稳定，蚀刻质量提高。

Description

铝及其合金蚀刻清洁生产工艺
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种铝及其合金蚀刻清洁生产工艺，延长蚀刻液寿命周期。
背景技术
蚀刻是在航空航天工业中广泛应用的一种重要的铝合金加工方法。
铝及其合金蚀刻时的化学反应式如下:
2A1 + 2NaOH + 2H2O ➝ 2NaA1O2 + 3H2
NaA1O2 + H2O ⇋ A1(OH)3 + NaOH
存在于铝及合金的金属杂质，在碱性条件和Na2S的存在下，形成沉淀。
Me2++2OH-➝Me(OH)2↓
Me2++S2-➝MeS↓
在铝合金蚀刻过程中，铝溶解在蚀刻液中以NaAlO2的形式存在，NaAlO2的产生会使蚀刻液功效的降低，随着蚀刻的进行，由于铝金属不断溶解，产生的硫化物沉淀物越来越多，悬浮物浓度越来越高，蚀刻液从无色逐渐变成酱黑色，洗液中的NaAlO2浓度也不断增加，当总Al3+浓度大于75g/L时，蚀刻液将报废。
蚀刻液失效后，目前还没有形成一个非常有效的循环利用方法，仅仅是将其运至化学垃圾场（失效蚀刻液是危险废物）进行处理，给企业带来经济和环境压力。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种铝及其合金蚀刻清洁生产工艺，可使蚀刻液洁净，寿命延长，蚀刻速度稳定，蚀刻质量提高。
在蚀刻过程中，铝及其合金中的杂质（如铜，锌，铬等）以及溶解于氢氧化钠水溶液中的杂质物质在蚀刻液中累积，通过控制加入蚀刻液中的硫化钠的量，使这些杂质生成硫化物悬浮物。这些悬浮物的存在，会造成铝及其合金的蚀刻过程质量效果欠佳。
由于蚀刻液工作温度高（在90-100℃左右范围），每日会蒸发10%的蚀刻液，传统工艺中直接向蚀刻槽中补加相当的自来水（或纯水）。
为了达到本发明的发明目的，本发明采取如下技术方案。
铝及其合金蚀刻清洁生产工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
（1）降温稀释：
从蚀刻槽用热泵抽取蚀刻槽中蚀刻液总量的4～5%的高温蚀刻液至稀释沉淀槽，边抽边混入自来水，加入自来水量与抽取的蚀刻液体积比为1：1，使沉淀稀释槽中稀释后的蚀刻液温度降至40～60℃。
（2）沉淀去除悬浮物：降温稀释后的蚀刻液沉淀3～5小时后，颗粒较大的悬浮物通过沉渣去除。
（3）过滤去除悬浮物：对沉淀稀释槽内上层清液使用过滤设备进行过滤以进一步去除蚀刻液中的细微悬浮物，分离出过滤的滤渣。
（4）将步骤（3）中过滤的滤液抽回蚀刻槽循环使用。
（5）每天重复步骤（1）-步骤（4）两次。
进一步地，步骤（1）中热泵的入液口位于蚀刻槽深度的1/2液面以下。
进一步地，步骤（1）中混入自来水的流量速度大于抽入蚀刻液的流量速度，以节省混入自来水的时间。
进一步地，步骤（3）中过滤设备为膜滤，膜孔径在0.2～1微米。
进一步地，步骤（1）中热泵抽取高温蚀刻液的相邻两次操作间隔时长相等，含与次日操作比较的间隔时长。
本发明的有益效果是，相比于传统工艺，本发明具有以下优点：
1、相比较于传统工艺中直接向蚀刻槽中补加的自来水，改变为向蚀刻槽外的稀释池投加，使蚀刻温度由90-100℃左右降为40～60℃，以便后续的悬浮物过滤处理。蚀刻过程中形成的硫化物沉淀物及时有效去除，改变了原工艺杂质物质长期积累，蚀刻液悬浮物浓度高的问题，维持了蚀刻液洁净度。2、还采用过滤设备对上层清液进行过滤，使蚀刻液洁净度进一步提高。3、采用降温、沉淀、过滤等方法，不添加药剂，使蚀刻液洁净并循环利用，寿命延长，蚀刻速度稳定，蚀刻质量提高。减少了企业危险废物（报废蚀刻液）产生量，给企业带来经济效益，并减少了企业废液处理的成本和环保压力。
附图说明
附图仅用于示出具体实施案例的目的，而并不认为是对本发明的限制。
图1为本发明工艺的流程图。
在图中，1、蚀刻槽，2、热泵，3、稀释沉淀槽，4、过滤设备，5、滤液，6、自来水，7、沉渣，8、滤渣。
具体实施方式
为了更清楚说明本发明的有益效果，通过具体实验案例对本发明进一步详细说明。下面所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而非限制性的。
实施例1：如图1所示，铝及其合金蚀刻清洁生产工艺，该工艺包括以下步骤：
（1）降温稀释：
从蚀刻槽1用热泵2抽取蚀刻槽1中蚀刻液总量的5%的高温蚀刻液至稀释沉淀槽3，热泵2的入液口位于蚀刻槽1深度的1/2液面以下，边抽边混入自来水6，混入自来水6的流量速度大于抽入蚀刻液的流量速度，以节省混入自来水的时间，加入自来水量6与抽取的蚀刻液体积比为1：1，使沉淀稀释槽3中稀释后的蚀刻液温度降至40～60℃。
（2）沉淀去除悬浮物：降温稀释后的蚀刻液沉淀5小时后，颗粒较大的悬浮物通过沉渣7去除。
（3）过滤去除悬浮物：对沉淀稀释槽3内上层清液使用过滤设备4进行过滤以进一步去除蚀刻液中的细微悬浮物，分离出过滤的滤渣8。过滤设备4采用膜滤，膜孔径在0.2～1微米。
（4）将步骤（3）中过滤的滤液5抽回蚀刻槽1循环使用。
（5）每天重复步骤（1）-步骤（4）两次。其中步骤（1）中热泵2抽取高温蚀刻液的相邻两次操作间隔时长相等，含与次日操作比较的间隔时长，比如：当天第一次热泵2开始抽取时间定在上午9点，第二次开始抽取时间定在下21点，次日第一次开始抽取时间定在上午9点。每次间隔时长为12小时。
实施例2：如图1所示，铝及其合金蚀刻清洁生产工艺，该工艺包括以下步骤：
（1）降温稀释：
从蚀刻槽1用热泵2抽取蚀刻槽1中蚀刻液总量的4%的高温蚀刻液至稀释沉淀槽3，热泵2的入液口位于蚀刻槽1深度的1/2液面以下，边抽边混入自来水6，混入自来水6的流量速度大于抽入蚀刻液的流量速度，以节省混入自来水的时间，加入自来水量6与抽取的蚀刻液体积比为1：1，使沉淀稀释槽3中稀释后的蚀刻液温度降至40～60℃。
（2）沉淀去除悬浮物：降温稀释后的蚀刻液沉淀4小时后，颗粒较大的悬浮物通过沉渣7去除。
（3）过滤去除悬浮物：对沉淀稀释槽3内上层清液使用过滤设备4进行过滤以进一步去除蚀刻液中的细微悬浮物，分离出过滤的滤渣8。过滤设备4采用膜滤，膜孔径在0.2～1微米。
（4）将步骤（3）中过滤的滤液5抽回蚀刻槽1循环使用。
（5）每天重复步骤（1）-步骤（4）两次。可以根据蚀刻液的使用情况来设置处理时间，比如，热泵2在中午12点开始抽取第一次，下午8点开始抽取第二次，每天都选取这两个时间开始用热泵2抽取蚀刻液进行处理。
以上所述是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.铝及其合金蚀刻清洁生产工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
（1）降温稀释：
从蚀刻槽用热泵抽取蚀刻槽中蚀刻液总量的4～5%的高温蚀刻液至稀释沉淀槽，边抽边混入自来水，加入自来水量与抽取的蚀刻液体积比为1：1，使沉淀稀释槽中稀释后的蚀刻液温度降至40～60℃；
（2）沉淀去除悬浮物：降温稀释后的蚀刻液沉淀3～5小时后，颗粒较大的悬浮物通过沉渣去除；
（3）过滤去除悬浮物：对沉淀稀释槽内上层清液使用过滤设备进行过滤以进一步去除蚀刻液中的细微悬浮物，分离出过滤的滤渣；
（4）将步骤（3）中过滤的滤液抽回蚀刻槽循环使用；
（5）每天重复步骤（1）-步骤（4）两次。
2.根据权利要求1所述的铝及其合金蚀刻清洁生产工艺，其特征在于：步骤（1）中热泵的入液口位于蚀刻槽深度的1/2液面以下。
3.根据权利要求1所述的铝及其合金蚀刻清洁生产工艺，其特征在于：步骤（1）中混入自来水的流量速度大于抽入蚀刻液的流量速度，以节省混入自来水的时间。
4.根据权利要求1所述的铝及其合金蚀刻清洁生产工艺，其特征在于：步骤（3）中过滤设备为膜滤，膜孔径在0.2～1微米。
5.根据权利要求1所述的铝及其合金蚀刻清洁生产工艺，其特征在于：步骤（1）中热泵抽取高温蚀刻液的相邻两次操作间隔时长相等，含与次日操作比较的间隔时长。
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