鋁型材脫模廢液再生研究

王 帥，張 弟，馮靜陽，張新研

(遼寧忠旺集團有限公司，遼寧 遼陽 111003)

鋁型材常使用模具擠壓方式來加工。在擠壓的過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行頻繁地更換，這既會對環(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]，本試驗通過添加成本較低的氧化鈣與自來水來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、可行性強的處理方法。

1 試驗部分

1.1 試驗與藥品

選用修模廠提供鋁離子較高的廢堿液作為試驗對象，經(jīng)檢測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)濟回用價值。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，未引進任何雜質(zhì)，得到的堿液可返回堿槽繼續(xù)使用，使用時補充少量片堿提高濃度即可，對實際生產(chǎn)無影響，可循環(huán)使用。

1.3 檢測方法和實驗流程

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

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

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)時間影響

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加入自來水，在70℃下分別攪拌反應(yīng)1h、2h、3h、4h。表1為反應(yīng)時間對鋁離子濃度的影響。隨著反應(yīng)時間增加，鋁離子濃度減小，但反應(yīng)時間≥3h時，鋁離子濃度趨于平緩；反應(yīng)時間對堿度影響無規(guī)律，整體呈增加趨勢。綜上，選用3h～4h作為最佳反應(yīng)時間，該反應(yīng)時間范圍內(nèi)鋁離子濃度較低，也保證了處理效率。

表1 反應(yīng)時間對鋁離子的影響

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加入自來水，在常溫、50℃、60℃、70℃、80℃下，攪拌反應(yīng)4h。表2為反應(yīng)溫度對溶液鋁離子量的影響。常溫下鋁離子去除率較低，溫度≥60℃時，鋁離子含量變化較?。讳X離子去除率隨溫度升高明顯降低，堿度呈上升趨勢。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加入自來水，在70℃下攪拌反應(yīng)4h。表3為氧化鈣用量對鋁離子量的影響。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，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 氧化鈣用量對鋁離子的影響

3 結(jié)論

脫模廢堿液中添加氧化鈣與自來水進行堿回收處理，通過改變反應(yīng)時間、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。實際生產(chǎn)時，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)濟效益。