[发明专利]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

说明书

本发明公开一种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，用于解决现有铝合金氧化时氧化界面处氧化温度高，氧化膜溶解量大和氧化能耗高的问题。缩短氧化极距节能装置包括氧化槽、制冷机、钛交换器、一号泵、溢流槽和管道；还包括可移动氧化极板装置，其包括多个驱动电机、移动定位装置、移动阴极冷却管、阳极导电座和负极导电装置。使用缩短氧化极距节能装置的氧化池槽铝离子与硫酸回收节能总系统还包括铝离子结晶产品回收系统、硫酸氧化液回收系统、气搅拌系统和除霜系统。使用上述节能总系统的氧化槽铝离子与硫酸回收工艺包括氧化液循环冷却步骤、铝离子结晶产品回收步骤、硫酸氧化液回收步骤、气搅拌步骤和除霜步骤。

技术领域

本发明涉及铝合金加工技术领域，具体涉及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。

背景技术

铝合金经阳极氧化处理后，在铝材表面形成以多孔性为特征的氧化膜，必须经过封孔处理，以保证铝合金阳极氧化产品的耐腐蚀性、耐候性和耐磨性等物理化学性能，获得耐久的使用性能。

建筑铝阳极氧化液是指铝合金阳极氧化所用的槽液。开槽时，阳极氧化液H2SO4浓度在160-200g/L之间，槽液中没有铝离子，对氧化膜溶解能力较强。通常阳极氧化时间为40-60分钟，每吨型材溶铝量约为3.84Kg/T(400m2/T)。随着槽液中溶铝的积累，Al3+对H+和SO42-的拦截面积增加，严重阻碍H+向阴极、SO42-向阳极移动，槽液导电性能下降。当铝离子浓度达到20g/L以上时，槽液电阻太大，若采用恒电压工艺，电流密度明显降低，造成膜层厚度不足、透明度下降，甚至出现白色斑痕或条纹、或其他形状的痕迹等不均匀现象；若采用恒电流工艺，又会引起电压升高，电能消耗增大，严重时还可能出现膜层烧伤和封闭后变黑等现象。

阳极氧化液中的铝离子，直接影响槽液的导电性能，决定氧化能耗和膜层质量，最佳控制浓度应在3-8g/L范围之间，此时所获的氧化膜耐蚀性、耐磨性最好。但考虑到药剂成本和环保压力，实际生产中铝离子浓度一般控制在15-20g/L区间。

鉴于铝离子浓度变化与氧化膜质量和氧化能耗有如此重要的关系，铝加工企业一般采用两种方法控制铝离子。

一是倒槽的方法，即当铝离子浓度超过20g/L时，倒掉一部分槽液，降低铝离子浓度，补充硫酸至180g/L,继续生产。年产10万吨阳极氧化铝型材，氧化液溶铝量为400吨左右，每年倒出的氧化废液20000吨左右，其中含3600吨硫酸，400吨铝。既浪费药剂，又承受了处理如此大量废酸及废渣的环保压力，还损失了400多吨可回收的铝资源。

二是采用硫酸回收机，如图4所示。硫酸回收机是铝离子的稳定装置，采用酸泵将氧化槽的硫酸与硫酸铝的混合液泵入分离罐内.由于分离罐内装有阳离子交换的特殊材料，快速高效地将硫酸与铝离子分离，将铝离子排出溶液之外，将硫酸送回氧化槽中继续使用，使生产中不断产生的铝离子排出溶液之外，稳定槽液中的铝离子浓度在一定工艺范围，并能净化槽液中有机物等杂物，长期运行无需更换槽液。从理论上讲，该装置可使铝材氧化膜厚度及品质稳定，并且节能，也为稳定型材着色工艺提供良好的氧化膜基础。

但在实际运行中，问题不少。图4中，某型号硫酸回收机需消耗水约1.5M3/H，消耗电约3KW/H，即每月耗水1080吨，耗电2160度。细心的用户可对图4中出水口排出的1080吨水进行测量，发现其中含硫酸15-30g/L,铝离子5-10g/L.即每月排放了近30吨硫酸！每月如此耗水耗电，获得的效果比倒槽没多少改进。

鉴如硫酸回收机上述糟糕的使用效果，大部分铝加工企业，已逐步停用该装置，恢复了倒一部分氧化槽液的传统方法。

现代铝加工企业，有阳极氧化废液急需处理，而现行的处理方法过于简单。一是直接排放进废水处理中心，既增加了处理成本，又浪费了铝资源，还产生大量的工业废渣；二是请专业处理厂家拉走。这些处理厂，若单项处理海量的氧化废酸液，需消耗海量的碱液，社会为此会付出昂贵的处理成本。