鋁型材脫模廢液再生研究

王 帥，張 弟，馮靜陽(yáng)，張新研

(遼寧忠旺集團(tuán)有限公司，遼寧 遼陽(yáng) 111003)

鋁型材常使用模具擠壓方式來(lái)加工。在擠壓的過(guò)程中高溫加熱使鋁殘留在模具上，使用氫氧化鈉堿液加溫浸泡法去除模具上殘留的鋁，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，氫氧化鈉溶液中鋁離子濃度接近飽和，導(dǎo)致溶解能力下降[1]，因此氫氧化鈉溶液必須進(jìn)行頻繁地更換，這既會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，又增加了生產(chǎn)成本。從濃堿中去除鋁離子回收堿的方法有離子交換法、滲析法、晶析法等[2-4]，本試驗(yàn)通過(guò)添加成本較低的氧化鈣與自來(lái)水來(lái)降低廢堿液中的鋁離子，達(dá)到回收氫氧化鈉目的，是一種低成本、高效率、可行性強(qiáng)的處理方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)與藥品

選用修模廠提供鋁離子較高的廢堿液作為試驗(yàn)對(duì)象，經(jīng)檢測(cè)廢堿液中鋁離子濃度132g/L±2g/L;堿液下層沉淀物主要成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為，O 58.328，Na 1.260，Ca 0.178，Al 37.065，Mg 1.127，Si 0.228，S 0.01，Cl 0.014，K 0.013，Ti 0.054，V 0.006，Cr 0.247。使用的去除鋁離子藥劑為氧化鈣。

1.2 試驗(yàn)原理

鋁型材模具經(jīng)氫氧化鈉溶液浸泡產(chǎn)生的廢液主要為氫氧化鈉與偏鋁酸鈉溶液，采用氧化鈣去除廢堿液中的鋁離子，達(dá)到回收堿液的目的。該方法去除鋁離子的速度快、效率高，產(chǎn)生的鋁酸鈣固體物鋁含量高、有經(jīng)濟(jì)回用價(jià)值。其中，反應(yīng)(1)為鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)式；氧化鈣、水與含鋁廢堿液中的鋁酸鈉發(fā)生(2)式反應(yīng)，氧化鈣加入鋁酸鈉溶液中，氧化鈣水化生成氫氧化鈣，并很快和鋁酸鈉反應(yīng)[5]，最終生成水合鋁酸鈣沉淀。

2Al+2H2O+2NaOH==2NaAlO2+3H2

(1)

3CaO+2NaA1O2+7H2O=

3CaO·A12O3·6H2O+2NaOH

(2)

加入氧化鈣主要目的是將溶液中的鋁離子以沉淀的方式去除，固液分離后溶液主要成份為氫氧化鈉與少量鋁離子，未引進(jìn)任何雜質(zhì)，得到的堿液可返回堿槽繼續(xù)使用，使用時(shí)補(bǔ)充少量片堿提高濃度即可，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)無(wú)影響，可循環(huán)使用。

1.3 檢測(cè)方法和實(shí)驗(yàn)流程

鋁離子含量采用鋅返滴定法測(cè)量，以排除鈣離子的干擾；堿度采用鹽酸滴定法測(cè)量。制定試驗(yàn)室方案如圖1所示。

圖1 堿回收試驗(yàn)流程圖Fig.1 Flow chart of alkali recovery test

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)時(shí)間影響

按照氧化鈣與偏鋁酸鈉摩爾比4∶2加入氧化鈣，廢液與水體積比1∶3加入自來(lái)水，在70℃下分別攪拌反應(yīng)1h、2h、3h、4h。表1為反應(yīng)時(shí)間對(duì)鋁離子濃度的影響。隨著反應(yīng)時(shí)間增加，鋁離子濃度減小，但反應(yīng)時(shí)間≥3h時(shí)，鋁離子濃度趨于平緩；反應(yīng)時(shí)間對(duì)堿度影響無(wú)規(guī)律，整體呈增加趨勢(shì)。綜上，選用3h～4h作為最佳反應(yīng)時(shí)間，該反應(yīng)時(shí)間范圍內(nèi)鋁離子濃度較低，也保證了處理效率。

表1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)鋁離子的影響

2.2 反應(yīng)溫度影響

按照氧化鈣與偏鋁酸鈉摩爾比4∶2加入氧化鈣，廢液與水體積比1∶3加入自來(lái)水，在常溫、50℃、60℃、70℃、80℃下，攪拌反應(yīng)4h。表2為反應(yīng)溫度對(duì)溶液鋁離子量的影響。常溫下鋁離子去除率較低，溫度≥60℃時(shí)，鋁離子含量變化較小；鋁離子去除率隨溫度升高明顯降低，堿度呈上升趨勢(shì)。反應(yīng)溫度為60℃～70℃，既能有效降低鋁離子濃度，又能節(jié)約能源消耗，降低處理成本。

表2 反應(yīng)溫度對(duì)鋁離子的影響

2.3 氧化鈣量影響

按照氧化鈣與偏鋁酸鈉摩爾比2∶2、3∶2、4∶2、5∶2加入氧化鈣，廢液與水體積比1∶3加入自來(lái)水，在70℃下攪拌反應(yīng)4h。表3為氧化鈣用量對(duì)鋁離子量的影響。隨著加入氧化鈣的量增加，鋁離子濃度降低，在加入量為4∶2時(shí)，即可達(dá)到理想的除鋁效果。堿度隨氧化鈣用量的增加而增加，鋁離子隨氧化鈣用量的增加去除效果越好，繼續(xù)增加氧化鈣用量，雖然鋁離子濃度降低，但此時(shí)處理成本增加。綜合考慮除鋁效果和成本，氧化鈣添加量按照鈣鋁摩爾比4∶2。

表3 氧化鈣用量對(duì)鋁離子的影響

3 結(jié)論

脫模廢堿液中添加氧化鈣與自來(lái)水進(jìn)行堿回收處理，通過(guò)改變反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、氧化鈣添加量，可得最佳處理工藝為，反應(yīng)時(shí)間3h～4h，反應(yīng)溫度為60℃～70℃，氧化鈣與偏鋁酸鈉摩爾比4∶2。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，為了保證好的除鋁效果，建議鈣鋁摩爾比可大于4∶2。處理后堿液加入少量氫氧化鈉即可投入使用，經(jīng)過(guò)壓濾處理后的廢渣鋁酸鈣可當(dāng)凈水劑的原材料，既處理了廢渣，又獲得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。