鋁合金無氟無cod三合一平光前處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁材表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及鋁合金無氟無 C0D三合一平光前處 理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁合金平光前處理工藝已沿用了 100多年堿蝕工藝。堿蝕具有鋁耗高、堿耗高、堿 渣多、工藝難控制、缺陷多、生產(chǎn)成本高、含C0D、環(huán)境污染大等弊端，早已被業(yè)界所公認(rèn)。標(biāo) 準(zhǔn)的堿蝕槽位布置圖2所示，1#除油槽、4#堿蝕槽、7#中和槽、11#氧化槽和14#封孔槽為工作 槽，每個工作槽配兩個水洗槽，加流動水洗待料槽，氧化前處理需要10個槽位，其中4識減蝕 槽為表面處理主要工作槽。鋁材經(jīng)過16個槽位處理后，可包裝出廠，完成陽極氧化處理。
[0003] 堿蝕的目的是去自然氧化膜，進(jìn)一步除油，增加鋁材亮度，或起砂、去紋，做亞光 材。堿蝕時鋁和堿蝕液發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：
[0004] Al2〇3+2NaOH=2NaAl〇2+H2〇(去自然氧化膜）（1)
[0005] Al+2NaOH+2H2〇 = 2NaAl〇2+3H2K 整平、起砂） （2)
[0006] NaAl〇2+2H2〇=Al(OH)3^NaOH(回收堿渣、再生堿液）（3)
[0007] 2Α1(ΟΗ)3=Α?2〇3 · 3H2〇(槽壁結(jié)垢、堵塞管道）（4)
[0008] (2) + (3)式，鋁材在堿槽反應(yīng)的本質(zhì)為
[0009] 2A1+6H20 = 2A1 (0H)3|+3H2T (5)
[0010] 即鋁跟水反應(yīng)，回收堿渣的同時，可再生全部氫氧化鈉。按反應(yīng)式(2)-(5)，目前采 用了兩種堿蝕方案，一是不加絡(luò)合劑的堿回收方案，二是加絡(luò)合劑的起砂去紋方案。
[0011] 日本采用的堿蝕工藝，一般堿蝕槽不加添加劑，利用拜耳法，實(shí)行堿回收。4#槽配 備抽渣系統(tǒng)，當(dāng)游離堿控制在60g/L、鋁離子濃度達(dá)到30g/L時，偏鋁酸鈉分解成氫氧化鋁和 氫氧化鈉，氫氧化鋁沉渣由抽渣系統(tǒng)處理，清渣后的清液抽回4#槽，實(shí)現(xiàn)堿回收。
[0012] 意大利采用的堿蝕工藝，在堿蝕槽加添加劑，如山梨醇、葡鈉等，利用多羥基化合 物中的仲醇基CH0H絡(luò)合鋁離子，反應(yīng)式為：
[0013] C6H14〇6+3NaAl〇2=Al3C 6H1109+3NaOH(山梨醇絡(luò)合鋁離子）⑷
[0014] SNaUHnOT+NaAKfe+S^C^AKaHnOTh+dNaOH(葡鈉絡(luò)合鋁離子）（7)
[0015]當(dāng)鋁的溶解和鋁離子的帶出平衡時，鋁離子濃度可達(dá)80-120g/L，槽液穩(wěn)定，不清 槽。
[0016]日本的工藝，由于采用了堿回收，堿耗低，好清洗，中和槽被前槽堿水消耗相對較 少。但要抽渣、鋁耗高、不去紋、不能做砂面材，鋁材狹窄處易結(jié)堿垢。意大利的工藝，不用抽 渣；由于鋁離子較高，按粘性理論，鋁材表面的反應(yīng)速度大于機(jī)械紋溝底的反應(yīng)速度，可去 紋、能做砂面材。但含C0D、粘度太高、帶出的槽液多、堿耗高、不好水洗、水耗高、中和槽消耗 較大。除西飛鋁業(yè)等少數(shù)廠家外，我國大部分鋁加工廠采用意大利工藝，但在1#槽和7#槽略 有改進(jìn)。1#除油槽一般添加有5-10g/L左右的氟化氫銨，7#中和槽添加有30-50g/L左右的硝 酸，目的是除油和除灰更徹底。
[0017] 經(jīng)近百年應(yīng)用，堿蝕工藝的弊端早已暴露無遺。因此，酸蝕工藝在堿蝕工藝的基礎(chǔ) 上發(fā)展起來，使用了近20年時間。
[0018] 特別是強(qiáng)調(diào)清潔文明生產(chǎn)的今天，這套工藝有以下幾方面需要大幅度改進(jìn)：
[0019] 1、工藝設(shè)計理念不合理。1#和7#為強(qiáng)酸性槽液，4#為強(qiáng)堿性槽液，鋁材需從強(qiáng)酸到 強(qiáng)堿、再從強(qiáng)堿到強(qiáng)酸進(jìn)行處理，盡管中間各設(shè)置兩道水洗槽，也難免串槽，工作槽的藥劑 互相消耗；
[0020] 2、工藝復(fù)雜，槽位多。氧化槽前面一共10個槽位，3個工作槽，7個水洗槽，過于繁 雜；
[0021] 3、功效低。鋁材氧化前要經(jīng)過10個槽，其中3個工作槽還要占用反應(yīng)時間，一般一 掛材從1#除油槽到10#水洗待料槽需要25-30分鐘。耗時長，嚴(yán)重制約了氧化線的產(chǎn)能；
[0022] 4、工作槽多，化學(xué)藥劑消耗量大。1#、4#、7#、11#、14#工作槽，總藥劑消耗量為100_ 120公斤/噸材，為處理含這些化學(xué)藥劑的廢水，鋁材廠要花更大的成本；
[0023] 5、水洗槽互相獨(dú)立，用水量大。11個水洗槽，兩兩獨(dú)立，分成5組，5個進(jìn)水口，5個排 水口，總水消耗量為20.0噸/噸材以上，除用水成本外，這些水的處理和排放，都需額外付出 成本；
[0024] 6、1#槽含氟，妨礙了廢水回用；
[0025] 7、1#和7#槽含氨氮，4#槽含C0D，使廢水處理的難度雪上加霜。含氟廢水不能回用， 含C0D和氨氮廢水又不能排放，廠家陷入處理氟、C0D和氨氮的困局。
[0026]我國是水資源極度匱乏的國家，每年缺水約為400億立方米。但工業(yè)生產(chǎn)水資源利 用效率太低，單位GDP耗水是發(fā)達(dá)國家的五倍以上;制約鋁加工企業(yè)發(fā)展的瓶頸是水消耗太 高，尤其是因此產(chǎn)生的含鎳、氟、酚、氨氮和C0D等有毒物資的水污染。
[0027]氧化線這樣的槽位配置，節(jié)水和藥劑槽交叉消耗是一對矛盾。用水量太少，功能槽 的槽液可能串槽，藥劑互相消耗。按圖2所示傳統(tǒng)的水洗方式，節(jié)水可能造成串槽，增加藥劑 消耗，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至造成停產(chǎn)。高水耗是由整條氧化線系統(tǒng)設(shè)置決定的。如此配置，過 度節(jié)水，勢必造成各功能槽互相串槽。
[0028]本發(fā)明正是針對傳統(tǒng)堿蝕工藝復(fù)雜、工作槽和水洗槽太多、工效低，藥劑用量多、 廢水排放量大、處理氟及氨氮的成本太高以及效率太低、廢品率高的弊端，專門設(shè)計的一套 全新的鋁合金平光處理工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0029] 本發(fā)明的目的在于提出鋁合金無氟無⑶D三合一平光前處理工藝，即鋁合金無氟 無 C0D三合一平光處理及藥劑兼容與反向串聯(lián)節(jié)水系統(tǒng)，有效地解決鋁合金陽極氧化前處 理的氟和銨污染，實(shí)現(xiàn)陽極氧化線大幅度節(jié)水，大大減少企業(yè)治污量，降低生產(chǎn)成本，提高 功效。
[0030]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0031]鋁合金無氟無 C0D三合一平光前處理工藝，包括藥劑回收系統(tǒng)和反向串聯(lián)節(jié)水系 統(tǒng)；
[0032]所述藥劑回收系統(tǒng)包括三合一平光槽和不流動水洗槽子系統(tǒng)，所述不流動水洗槽 子系統(tǒng)整體反向串聯(lián)設(shè)置，且其水流動方向的始端設(shè)有第一進(jìn)水口，其終端的出水口通過 補(bǔ)水單通閥裝置連接于所述三合一平光槽的補(bǔ)水口；
[0033] 所述反向串聯(lián)節(jié)水系統(tǒng)包括設(shè)置有至少兩個功能槽的功能槽子系統(tǒng)和設(shè)置于所 述功能槽之間的流動水洗槽子系統(tǒng)，所述功能槽分別設(shè)置于流動水洗槽之間，并分別由所 述流動水洗槽相間隔設(shè)置，所述功能槽子系統(tǒng)沿清洗水流動方向的上游功能槽對下游功能 槽兼容設(shè)置，所述流動水洗槽子系統(tǒng)整體反向串聯(lián)設(shè)置，其水流動方向的始端設(shè)有第二進(jìn) 水口，其終端的流動水洗槽設(shè)有出水口；
[0034] 所述藥劑回收系統(tǒng)通過所述反向串聯(lián)節(jié)水系統(tǒng)水流動方向終端的流動水洗槽連 接于所述反向串聯(lián)節(jié)水系統(tǒng)。
[0035] 更進(jìn)一步的說明，所述不流動水洗槽子系統(tǒng)設(shè)置有不少于三個不流動水洗槽。
[0036] 更進(jìn)一步的說明，所述不流動水洗槽子系統(tǒng)包括:順序布置的2#不流動水洗槽、3# 不流動水洗槽和4#不流動水洗槽;所述4#不流動水洗槽設(shè)置有所述第一進(jìn)水口。
[0037] 更進(jìn)一步的說明，每個所述不流動水洗槽的補(bǔ)水口和出水口分別設(shè)置于兩端，清 洗水從其一端流入，并從另一端流出至水流動方向的下游的流動水洗槽。
[0038] 更進(jìn)一步的說明，所述不流動水洗槽子系統(tǒng)的第一進(jìn)水口和出水口分別設(shè)置于4# 不流動水洗槽和2#不流動水洗槽，清洗水從4#不流動水洗槽補(bǔ)入，從2#不流動水洗槽由所 述補(bǔ)水單通閥裝置流進(jìn)所述三合一平光槽。
[0039] 更進(jìn)一步的說明，所述功能槽之間分別設(shè)置有兩個所述流動水洗槽間隔。
[0040] 更進(jìn)一步的說明，所述功能槽子系統(tǒng)包括:順序布置的8#氧化槽和11#中溫封孔 槽；
[0041] 所述水洗槽子系統(tǒng)包括:順序布置于所述8#氧化槽之前的5#流動水洗槽、6#流動 水洗槽和7#水洗待料槽，順序布置于所述8#氧化槽與所述11#中溫封孔槽之間的9#流動水 洗槽和10#流動水洗槽，順序布置于所述11 #中溫封孔槽之后的12#流動水洗槽和13#流動水 洗槽；
[0042] 所述流動水洗槽子系統(tǒng)配合所述功能槽子系統(tǒng)整體反向串聯(lián)配置。
[0043] 更進(jìn)一步的說明，所述流動水洗槽子系統(tǒng)每個槽體的進(jìn)水口和出水口分別設(shè)置于 槽體的兩端，清洗水從其一端流入，并從另一端流出至水流動方向的下游流動水洗槽。
[0044] 更進(jìn)一步的說明，所述流動水洗槽子系統(tǒng)的第二進(jìn)水口和排水口分別設(shè)置于13# 流動水洗槽和5#流動水洗槽，清洗水從13#流動水洗槽流入，從5#流動水洗槽流出。
[0045]更進(jìn)一步的說明，所述三合一平光槽的藥劑配方和工作參數(shù)為:三價鐵離子溶液 2-4g/L，50 %雙氧水8-12g/L，30 %鹽酸55-75g/L，68 %硝酸70-90g/L，壬基酚聚氧乙烯醚 0.00 lg/L，余量水;工作溫度為常溫，處理時間為平光材4-6分鐘，拉絲材6-8分鐘，滴流1分 鐘；
[0046]所述11#中溫封孔槽對所述8#氧化槽兼容;所述11#中溫封孔槽與所述8#氧化槽兼 容藥劑配方和工作指標(biāo)為：
[0047] 所述8#氧化槽:硫酸160-200g/L，電流密度1.2安培/平方分米，處理時間45-60分 鐘，膜厚12-15微米；
[0048] 所述11#中溫封孔槽:醋酸鎳4-6g/L、異丁醇0.4-0.6g/L、三乙醇胺0.4-0.6g/L，處 理時間