NER鋁材加工酸堿回收利用裝備

鋁材氧化堿槽液和擠壓模具堿液回收系統(tǒng)

從用于加工鋁的燒堿SOA蝕刻劑中去除溶解的鋁，以降低化學(xué)和廢物處理成本

一、概述

眾所周知鋁材擠壓使用的模具都需要用熱堿液浸泡清洗后方可以二次使用，而煲模過程中Al不斷與片堿反應(yīng)，AL³ 則不斷溶入煲模堿液中使得堿液中AL³ 濃度不斷上升，堿則不斷被消耗使得濃度下降。堿液循環(huán)使用多次后，因堿濃度的降低和AL³ 達到飽和狀態(tài)，導(dǎo)致煲模堿液除鋁效果變差時間延長而形成俗稱的廢煲模堿液。目前部分鋁材廠（有氧化處理的企業(yè)）會選擇將廢堿液傾倒到綜合廢水池中去中和廢水中的酸，但因為煲模堿液中含有大量AL³ ，所以中和酸后會產(chǎn)生很多含鋁廢渣，導(dǎo)致二次污染。而自身沒有氧化處理的企業(yè)則將廢堿便宜賣給第三方白白浪費了槽液中剩余的片堿�？偟膩碚f，目前無論用何種方式處理煲模廢堿液，都不是***理想和***有效益的處理方法。因此開發(fā)專門處理煲模堿液設(shè)備的課題在此背景下應(yīng)運而生。而我司依據(jù)多年堿蝕槽堿液回收裝置（以獲得實用新型ZL）處理的成功經(jīng)驗，經(jīng)兩年潛心研發(fā)，反復(fù)改造測試，于2017年中成功開發(fā)出整體化煲模堿液回收裝置，并提交發(fā)明ZL申請。

二、設(shè)備簡介

整體化煲模堿液回收裝置是利用氫氧化鋁的兩性特點，即過飽和的偏鋁酸鈉在回收裝置中分解為兩部份：上層液氫氧化鈉和下層氫氧化鋁晶體。使用整體化煲模堿液回收裝置處理后實現(xiàn)了上層液氫氧化鈉回用，晶析出來的氫氧化鋁作為副產(chǎn)品通過離心機分離收集起來當(dāng)作粉末填料出售給專門的回收公司（市面收購價大概600元一噸），以實現(xiàn)回收利用的化。

四、設(shè)備優(yōu)點

1、設(shè)備堿液回收效率高，除鋁能力強，其中堿液回收率大于90%，除鋁率將近50%；

2、實現(xiàn)煲模堿液回收循環(huán)再利用，減少片堿每月使用量；             

3、堿回收裝置運行成本低，因采用整體化設(shè)計，全PLC電腦自動控制，工人只需定期監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)即可也不需要另外添加任何化學(xué)助劑；

4、設(shè)備可將生產(chǎn)中溶解的鋁變廢為寶，可化回收鋁渣經(jīng)濟價值；

五、工程案例經(jīng)濟效益分析計算

以佛山地區(qū)某大型鋁廠煲模車間日產(chǎn)生20噸廢堿液為例，現(xiàn)場抽取新鮮煲模廢堿，然后經(jīng)整體化煲模堿液回收裝置處理后，取樣分析對比如下表：               

即：

日片堿回收量：133.24g/L?1000L?20T=2664800g ≈ 2265KG

日氫氧化鋁回收量：（74.66-38.86）g/L?1000L?20T?78?27=2068444g ≈ 2068KG

月回收堿液經(jīng)濟價值：2265KG?4.5元/KG?30日= 305775元 ≈ 30.6萬

月回收氫氧化鋁經(jīng)濟價值：2068KG?0.6元/KG?30日= 37224元 ≈ 3.7萬

月耗電量：20KW?24H?0.75元/Kw.h?30日=10800元  ≈ 1.1萬

月耗水量：5M³/日?3元/M³?30日=450元  ≈ 0.045萬

月回收總經(jīng)濟價值：30.6 3.7-1.1-0.045 ≈ 33.2萬

年回收總經(jīng)濟價值：33.2?12個/月  ≈ 398.2萬 

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、資源和能源的日益緊張，環(huán)保意識的不斷加強以及產(chǎn)業(yè)重心的轉(zhuǎn)移和優(yōu)化重組，鋁型材產(chǎn)業(yè)加工裝備向著短流程、效率高率、準(zhǔn)確化、自動化、大型化方向發(fā)展;生產(chǎn)工藝向則向低能耗、低污染、綠色環(huán)保方向發(fā)展;產(chǎn)品向著高度度、高穩(wěn)定、高性能、高附加值、多功能、多用途方面發(fā)展。

　　在鋁合金型材陽較氧化表面處理工序中，堿蝕為一重要處理工藝，以去除天然氧化膜及型材表面輕微劃痕，使型材暴露出均勻的、新鮮的、理想的表面，以利于進行陽較氧化。

　　生產(chǎn)中當(dāng)堿蝕槽鋁離子>35g/l時，槽液中的偏鋁酸鈉易發(fā)生水解而生成氫氧化鋁沉淀、脫水、結(jié)塊變硬，且與槽壁結(jié)合十分牢固，需經(jīng)常停產(chǎn)清理。

　　一、堿蝕添加劑

　　針對偏鋁酸鈉的不穩(wěn)定性，堿蝕中加入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系酸鈉鹽，使鋁離子與其產(chǎn)生絡(luò)合作用而使NaAlO2 不發(fā)生或較少水解，使初水解生成的Al(OH)3晶核微粒不長大，即使發(fā)生也是軟沉淀而不是硬塊。其主要成分常為多羥基酸鈉鹽，如葡萄糖酸鈉、檸檬酸鈉、酒石酸鈉等;有的配方加入大量硝酸鹽或亞硝酸鹽，以提高表面光亮度，但產(chǎn)生氨氮污染;有的配方加入表面活性劑和增粘劑，以方便做堿砂，但產(chǎn)生大量淤泥;還有的加入一定量的緩蝕劑，以降低鋁的損耗和堿的消耗。具有如下特點：

　　1、 堿蝕添加劑的槽液只能與高濃度的Al3 (100～150g/L)共存，堿液才與鋁材發(fā)生均勻、緩蝕反應(yīng)，達到整平作用，堿砂效果更好。

　　2、槽液粘度大、濃度高、溫度高，生產(chǎn)中帶出量非常大，鋁材的損耗一般在2.5～3%;生產(chǎn)中須不斷補充液堿，以保持游離NaOH的濃度;

　　3、 帶出大量鋁離子只能經(jīng)廢水站處理，存在大量污泥和水質(zhì)污染問題，污泥中的氫氧化鋁較難回收。

堿蝕添加劑的堿槽 晶析法工藝的堿槽

　　二、晶析法堿回收

　　晶析法是根據(jù)偏鋁酸鈉的不穩(wěn)定性，利用槽液中的Al(OH)3晶核(粒度在0.1微米左右)，加速偏鋁酸鈉(NaAlO2)的水解，經(jīng)沉淀、脫水將氫氧化鋁回收，氫氧化鈉溶液則回流到堿蝕槽再循環(huán)使用，節(jié)能環(huán)保。

　　堿回收為閉路循環(huán)生產(chǎn)裝置，堿蝕槽中的總堿含量穩(wěn)定，鋁離子控制在28g/L左右，槽液成份相對穩(wěn)定，晶析槽中的Al(OH)3晶核在配槽時一次性加入，在生產(chǎn)中抽取到晶析槽的堿液內(nèi)含有大量NaAlO2，在晶析槽內(nèi)晶核的影響下，也會析出部分Al(OH)3晶核，這樣循環(huán)生產(chǎn)，無需再加入晶核。

　　1、堿蝕槽NaOH的更新、回收

　　1.1堿蝕時的化學(xué)反應(yīng)式(a)

　　(a) 2AL 2NaOH 2H2O 2NaALO2 3H2

　　1.2堿蝕晶析槽中的化學(xué)反應(yīng)(b)

　　(b)NaALO2 2H2O AL(OH)3 NaOH

　　2NaALO2 4H2O 2AL(OH)3 2NaOH

　　(a) (b) 2AL 6H2O 2AL(OH)3 3H2

　　1.3堿液回收過程，總堿含量不變，游離堿升高，鋁離子下降。(表1)

　　由表1可知，經(jīng)分解后流回堿蝕槽的堿液濃度要高于流出的堿液濃度，這樣可補充堿蝕過程NaOH的消耗，生產(chǎn)中只需補充鋁材帶走的堿量，有效降低了NaOH的損耗。鋁離子也控制在28g/L以下，在此條件下生產(chǎn)的鋁材表面質(zhì)量穩(wěn)定，相對一致。

　　2、堿槽中鋁離子回收

　　當(dāng)堿液中的Al3 達到28g/L(也即是NaALO2濃度高)時，將堿液抽到晶析槽內(nèi)(已含有粒度在0.1微米左右的Al(OH)3晶核)，經(jīng)稀釋、冷卻、均速攪拌，促使堿液中的NaALO2分解，Al(OH)3沉淀物下沉到槽底，澄清的NaOH溶液溢流到回收桶，再抽回堿槽中循環(huán)使用;Al(OH)3漿液定期從晶析槽底部排出，用離心機洗滌脫水得到干狀A(yù)l(OH)3 晶體，洗滌液抽回晶析槽。

圖1 晶析槽攪拌

　　3、 晶析槽維護

　　3.1 Al(OH)3濃度分析與脫離

　　將晶析槽底部閥門打開，流出2～3分鐘后取樣，靜止45分鐘后測量Al(OH)3濃度，當(dāng)漿液Al(OH)3濃度在38%～40%，做Al(OH)3分離處理，脫水處理中需用清水清洗1～2分鐘。 脫完渣后離心機應(yīng)用清水清洗一遍。每隔15天左右要把濾布濾網(wǎng)拆下來清洗干凈從新裝上使用。

　　3.2晶析槽溫度控制在40～45℃。當(dāng)晶析槽溫度達到44℃，把一半蓋子打開，溫度≥45℃，把全部蓋子打開。正常情況下，內(nèi)圈液位≥外圈液位，內(nèi)圈槽液渾濁，外圈槽液澄清。

　　3.3晶析槽溢流溝要定期清理一次(視溢流溝污泥量多少而定)：把軟泥通過計量槽倒入晶析槽，硬泥不要，把它處理掉。晶析槽要定期查看有沒有Al(OH)3污泥沉淀，當(dāng)Al(OH)3污泥達到一定厚度時，就把它清理干凈。

　　3.4晶析槽攪拌速度一般控制在550 r/min，堿液流出量控制在30 l/min以內(nèi)，另外，攪拌機停止不能超過4小時，如需長時間停止維修，需用壓縮空氣攪拌;若攪拌機停止運轉(zhuǎn)(停電)半小時以上，開機時需將轉(zhuǎn)速提高，攪拌速度增加，運轉(zhuǎn)2～3個小時后恢復(fù)正常的轉(zhuǎn)速。

　　三、生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

　　3.1槽液成份

　　3.2化工損耗對比 

　　3.3鋁離子的損耗

　　3.4廢水處理

　　堿回收生產(chǎn)控制中，堿蝕液中的Al3 {Al(OH)3｝可以得到有效回收，槽液中的Al3 去除率可達55%;每生產(chǎn)一噸銀白料約可產(chǎn)生25～30kg的含水10～15% 的純Al(OH)3，可有效地減少廢水處理的污泥，達到防治污染的目的。

　　采用堿蝕回收設(shè)備，與加入堿蝕添加劑相比，堿液可更新、循環(huán)利用，液態(tài)NaOH(30%)損耗比加堿蝕添加劑約低70kg/噸，且槽液不加添加劑;晶析槽中的NaOH能大量回收重復(fù)利用，起到節(jié)能降耗的作用，且無有害物質(zhì)產(chǎn)生。

　　結(jié)束語

　　采用堿蝕回收設(shè)備，前期投入非常大，但生產(chǎn)中經(jīng)晶析槽處理后的回流堿液濃度高于生產(chǎn)要求，可補充堿蝕過程NaOH的消耗，生產(chǎn)中只需補充鋁材帶走的堿量，液堿(30%)添加量為15～25kg/噸;回收的堿渣中氫氧化鋁的含量高達90%以上，具有很大的經(jīng)濟效益，可加工成明礬、冰晶石、無機阻燃劑等。

　　從環(huán)境保護及生產(chǎn)成本來看，采取堿回收裝置不僅具有明顯的環(huán)境效益優(yōu)勢，且經(jīng)濟效益方面也具有很大發(fā)展前景。