鋁軋制乳化液沉淀渣處理工藝研究

繆淑琴

（蘭州理工大學(xué)，甘肅 蘭州 730000）

國內(nèi)外對鋁連鑄連軋技術(shù)應(yīng)用廣泛。國內(nèi)大部分文獻(xiàn)介紹了鋁連鑄連軋作為生產(chǎn)工藝在鋁生產(chǎn)技術(shù)中的應(yīng)用［1］，而對鋁連鑄連軋乳化液沉淀渣回收方面的報道較少。乳化液沉淀渣中有部分有機物質(zhì)、鋁粉、鐵粉，目前國內(nèi)大多采用唯放的形式處理，這無疑是對資源的浪費，和對環(huán)境嚴(yán)重的威脅。因此分離乳化液污泥中的鋁粉、潤滑油等，對生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)方面有著極為深遠(yuǎn)的意義。

乳化液的成分有：潤滑劑、防銹劑、浸潤劑、抗磨添加劑、消泡劑、抗氧化劑、防霉防腐劑等多種添加劑，屬于水溶性冷卻潤滑液，適用于各種型號的連鑄連軋機生產(chǎn)電工圓鋁桿或鋁合金桿的專用工藝乳化液［2-3］。數(shù)據(jù)統(tǒng)計，澄宇金屬材料責(zé)任有限公司年產(chǎn)30000 t鋁材產(chǎn)生乳化液沉淀渣30 t，全國每年所生產(chǎn)的鋁材可達(dá)3000萬t可產(chǎn)生乳化液沉淀渣30000 t左右。

目前主要的處理方法為燃燒法［4-6］。但在高溫燃燒時，會產(chǎn)生大量濃煙并伴隨惡臭等異味，給大氣造成了嚴(yán)重的污染。因此鋁軋制乳化液沉淀渣的處理迫在眉睫。

1 實驗材料與方法

1.1 供試材料

鋁軋制乳化液沉淀渣由嘉峪關(guān)澄宇金屬材料有限公司提供。

1.2 實驗藥品與儀器

1.2.1 實驗藥品

無水乙醇，分析純，天津市百世化工有限公司。

1.2.2 實驗儀器

電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱101-1，循環(huán)水式多用真空泵SHB-III，集熱式恒溫加熱磁力攪拌器DF-101S，電子天平HX20027，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE52C等。

1.3 實驗工藝流程圖

實驗用無水乙醇洗滌鋁軋制乳化液沉淀渣來分離乳化液和鋁渣；將濾液中的乙醇利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸出循環(huán)利用；采用磁分離來分離鋁粉與鐵粉。實驗工藝流程如圖1所示。

圖1 鋁軋制乳化液沉淀渣處理工藝

2 實驗設(shè)計與操作方法

2.1 液固比與乳化液回收率的設(shè)計

稱取10g的沉淀渣，按照液固比［m（無水乙醇）∶m（沉淀渣）］分別為：4∶1、6∶1、8∶1、10∶1和12∶1進(jìn)行混合，保持溫度為40℃，磁力攪拌2 h，過濾，在干燥箱內(nèi)100℃下烘干濾餅，約2 h。濾液采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器出乙醇。稱取濾餅和乳化油質(zhì)量。

2.2 溫度與乳化液回收率的設(shè)計

稱取10g的沉淀渣，液固比10∶1，溫度分別為20℃、40℃、60℃、80℃、100℃下磁力攪拌 2 h，過濾，在100℃下烘干濾餅，約2 h。濾液采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸發(fā)出乙醇。稱取濾餅和乳化油質(zhì)量。

2.3 時間與乳化液回收率的設(shè)計

稱取10g沉淀渣，液固比10∶1，溫度為40℃，分別用磁力攪拌1、1.5、2、2.5h和3h后過濾，在100℃下烘干濾餅，約2 h。濾液采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸發(fā)出乙醇。稱取濾餅和乳化油質(zhì)量。

3 實驗結(jié)果與討論

3.1 實驗結(jié)果討論

3.1.1 液固比對沉淀渣乳化液回收率的影響

由圖2可知，沉淀渣乳化液回收率隨著液固比的增加明顯上升，液固比從4增加至8時，乳化液回收率從89.49%增加到96.62%，再增加液固比，乳化液回收率增幅較小，液固比為10后，乳化液回收率基本沒有明顯增加，主要是在加入較少的溶劑，乳化液的溶解能力較小，因此乳化液回收率較低，當(dāng)溶劑增加到10時，乳化液與溶劑充分接觸，溶解能力增加，從回收成本方面考慮。確定液固比為10較宜。

圖2 液固比與沉淀渣乳化液回收率的關(guān)系

3.1.2 溫度對沉淀渣乳化液回收率的影響

由圖3可知，乳化液回收率隨著洗滌溫度的升高先急劇增加，后緩慢減小。在20℃時，回收率為89.35%；當(dāng)升溫至40℃，回收率增加了8%左右；再升高溫度，乳化油回收率出現(xiàn)下降的趨勢。主要原因是溫度增加至40℃，使沉淀渣中附著表面乳化液流動性增加，便于溶解；溫度升高至100℃，乙醇沸騰，揮發(fā)量增加，因此使得回收率降低。因此選40℃為宜。

圖3 洗滌溫度與沉淀渣乳化液回收率的關(guān)系

3.1.3 時間對沉淀渣乳化液回收率的影響

由圖4可知，沉淀渣中乳化液回收率隨著洗滌時間的延長明顯增加。時間從1 h延長至2 h，乳化液回收率從91.42%增加到96.62%；再延長時間，乳化液回收率增幅較??；洗滌時間為2.5 h后，乳化液回收率增加不明顯。從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，宜選2 h。

圖4 不同洗滌時間與沉淀渣乳化液回收率的關(guān)系

4 結(jié)論

本實驗采用相似相溶原理，用無水乙醇回收沉淀渣中乳化液，通過實驗找到了一條綠色、高效、無污染的回收工藝。由單因素實驗確定了該回收工藝的最佳工藝條件：液固比為10，洗滌溫度40℃，洗滌時間為2 h，乳化液回收率可達(dá)到98.18%，且在回收時不產(chǎn)生三廢。分離得到的鋁粉，鐵粉，乳化液均有利用價值，旋蒸回收的乙醇可以循環(huán)利用，大大降低了回收成本。