[发明专利]铝合金四工作槽合一药剂全回收和废水零排放表面前处理系统

说明书

技术领域

本发明属于铝合金表面处理技术和环保技术，具体涉及所用药剂无氟无铵、槽位配置四工作槽合一、反应药剂全回收和清洗废水零排放铝合金表面前处理系统。 

技术背景

铝合金表面前处理工艺主要分为碱蚀和酸蚀两大类。现有的铝型材碱蚀工艺已沿用了100多年，碱蚀具有铝耗高、碱耗高、碱渣多、工艺难控制、缺陷多、生产成本高、环境污染大等弊端。标准的碱蚀槽位布置如图1所示，1#、4#、7#、11#和14#槽为工作槽，每个工作槽配两个水洗槽，加流动水洗待料槽，氧化前处理需要10个槽位，其中4#碱蚀槽为表面处理主要工作槽。各槽功能如下： 

1#除油槽 

本槽为工作槽。除油的目的是除去自然氧化膜、手指纹及与油脂粘在一起的污物，以保障铝材表面能均匀腐蚀，并保护碱蚀槽的清洁。除油不好，碱蚀就不均匀，氧化着色后存在花斑、表面不均等瑕疵。化学除油可采用碱性、中性或酸性除油剂。 

一般采用氧化废酸除油，有时加入少量阳离子或两性表面活性剂，提高除油效率。 

现行1#除油槽存在如下不足： 

1、对存放时间长的铝材，除油不好，自然氧化膜不能脱干净，碱蚀不均匀，铝材表面出现不同光泽，氧化着色不均匀； 

2、除油槽含150-200g/L硫酸，容易带入碱蚀槽，中和烧碱； 

为了加强除油能力，部分生产厂家在除油槽中添加20-30g/L左右的氟化氢铵，彻底消除除油隐患，但增加了处理含氟和氨氮废水的压力。 

2#和3#流动水洗槽 

2#和3#为流动水洗槽，自来水由3#槽流入，2#槽流出，反向串联。设置两道水洗的目的是清洗1#槽带出的酸液，保护碱蚀槽。铝材从1#槽的强酸到4#的强碱，中间水洗槽的用水量是关键，一般为3.0吨/吨材左右。如此大的水量，依然会有部分酸液带进碱蚀槽。 

4#碱蚀槽 

本槽为工作槽。碱蚀的目的是去自然氧化膜，进一步除油，增加铝材亮度，或起砂、去纹，碱蚀时铝和碱蚀液发生如下化学反应： 

Al₂O₃+2NaOH＝2NaAlO₂+H₂O(去自然氧化膜)          (1) 

Al+2NaOH+2H₂O＝2NaAlO₂+3H₂↑(整平、起砂)        (2) 

NaAlO₂+2H₂O＝Al(OH)₃↓+NaOH(回收碱渣、再生碱液) (3) 

2Al(OH)₃＝Al₂O₃.3H₂O  (槽壁结垢、堵塞管道)      (4) 

(2)+(3)式，铝材在碱槽反应的本质为 

2Al+6H₂O＝2Al(OH)₃↓+3H₂↑                      (5) 

即铝跟水反应，回收碱渣的同时，可再生全部氢氧化钠。按反应式(2)-(5)，目前采用了两种碱蚀方案，一是不加络合剂的碱回收方案，二是加络合剂的起砂去纹方案。 

日本采用的碱蚀工艺，一般碱蚀槽不加添加剂，利用拜耳法，实行碱回收。4#槽配备抽渣系统，当游离碱控制在60g/L、铝离子浓度达到30g/L时，偏铝酸钠分解成氢氧化铝和氢氧化钠，氢氧化铝沉渣由抽渣系统处理，清渣后的清液抽回4#槽，实现碱回收。 

意大利采用的碱蚀工艺，在碱蚀槽加添加剂，如山梨醇、葡钠等，利用多羟基化合物中的仲醇基CHOH络合铝离子，反应式为： 

C₆H₁₄O₆+3NaAlO₂＝Al₃C₆H₁₁O₉+3NaOH(山梨醇络合铝离子)        (6) 

3NaC₆H₁₁O₇+NaAlO₂+2H₂O＝Al(C₆H₁₁O₇)₃+4NaOH(葡钠络合铝离子) (7)