鋁合金無氟無cod三合一平光前處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋁材表面處理技術領域，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】
[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、生產成本高、含C0D、環境污染大等弊端，早已被業界所公認。標 準的堿蝕槽位布置圖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生如下化學反應：
[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(槽壁結垢、堵塞管道）（4)
[0008] (2) + (3)式，鋁材在堿槽反應的本質為
[0009] 2A1+6H20 = 2A1 (0H)3|+3H2T (5)
[0010] 即鋁跟水反應，回收堿渣的同時，可再生全部氫氧化鈉。按反應式(2)-(5)，目前采 用了兩種堿蝕方案，一是不加絡合劑的堿回收方案，二是加絡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，實行堿回收。4#槽配 備抽渣系統，當游離堿控制在60g/L、鋁離子濃度達到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處理，清渣后的清液抽回4#槽，實現堿回收。
[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絡合鋁離子，反應式為：
[0013] C6H14〇6+3NaAl〇2=Al3C 6H1109+3NaOH(山梨醇絡合鋁離子）⑷
[0014] SNaUHnOT+NaAKfe+S^C^AKaHnOTh+dNaOH(葡鈉絡合鋁離子）（7)
[0015]當鋁的溶解和鋁離子的帶出平衡時，鋁離子濃度可達80-120g/L，槽液穩定，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，鋁材表面的反應速度大于機械紋溝底的反應速度，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。除西飛鋁業等少數廠家外，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。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] 經近百年應用，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 上發展起來，使用了近20年時間。
[0018] 特別是強調清潔文明生產的今天，這套工藝有以下幾方面需要大幅度改進：
[0019] 1、工藝設計理念不合理。1#和7#為強酸性槽液，4#為強堿性槽液，鋁材需從強酸到 強堿、再從強堿到強酸進行處理，盡管中間各設置兩道水洗槽，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。鋁材氧化前要經過10個槽，其中3個工作槽還要占用反應時間，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，嚴重制約了氧化線的產能；
[0022] 4、工作槽多，化學藥劑消耗量大。1#、4#、7#、11#、14#工作槽，總藥劑消耗量為100_ 120公斤/噸材，為處理含這些化學藥劑的廢水，鋁材廠要花更大的成本；
[0023] 5、水洗槽互相獨立，用水量大。11個水洗槽，兩兩獨立，分成5組，5個進水口，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。但工業生產水資源利 用效率太低，單位GDP耗水是發達國家的五倍以上;制約鋁加工企業發展的瓶頸是水消耗太 高，尤其是因此產生的含鎳、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所示傳統的水洗方式，節水可能造成串槽，增加藥劑 消耗，影響產品質量，甚至造成停產。高水耗是由整條氧化線系統設置決定的。如此配置，過 度節水，勢必造成各功能槽互相串槽。
[0028]本發明正是針對傳統堿蝕工藝復雜、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，專門設計的一套 全新的鋁合金平光處理工藝。
【發明內容】
[0029] 本發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節水系統，有效地解決鋁合金陽極氧化前處 理的氟和銨污染，實現陽極氧化線大幅度節水，大大減少企業治污量，降低生產成本，提高 功效。
[0030]為達此目的，本發明采用以下技術方案：
[0031]鋁合金無氟無 C0D三合一平光前處理工藝，包括藥劑回收系統和反向串聯節水系 統；
[0032]所述藥劑回收系統包括三合一平光槽和不流動水洗槽子系統，所述不流動水洗槽 子系統整體反向串聯設置，且其水流動方向的始端設有第一進水口，其終端的出水口通過 補水單通閥裝置連接于所述三合一平光槽的補水口；
[0033] 所述反向串聯節水系統包括設置有至少兩個功能槽的功能槽子系統和設置于所 述功能槽之間的流動水洗槽子系統，所述功能槽分別設置于流動水洗槽之間，并分別由所 述流動水洗槽相間隔設置，所述功能槽子系統沿清洗水流動方向的上游功能槽對下游功能 槽兼容設置，所述流動水洗槽子系統整體反向串聯設置，其水流動方向的始端設有第二進 水口，其終端的流動水洗槽設有出水口；
[0034] 所述藥劑回收系統通過所述反向串聯節水系統水流動方向終端的流動水洗槽連 接于所述反向串聯節水系統。
[0035] 更進一步的說明，所述不流動水洗槽子系統設置有不少于三個不流動水洗槽。
[0036] 更進一步的說明，所述不流動水洗槽子系統包括: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#不流動水洗槽設置有所述第一進水口。
[0037] 更進一步的說明，每個所述不流動水洗槽的補水口和出水口分別設置于兩端，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] 更進一步的說明，所述不流動水洗槽子系統的第一進水口和出水口分別設置于4# 不流動水洗槽和2#不流動水洗槽，清洗水從4#不流動水洗槽補入，從2#不流動水洗槽由所 述補水單通閥裝置流進所述三合一平光槽。
[0039] 更進一步的說明，所述功能槽之間分別設置有兩個所述流動水洗槽間隔。
[0040] 更進一步的說明，所述功能槽子系統包括: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配合所述功能槽子系統整體反向串聯配置。
[0043] 更進一步的說明，所述流動水洗槽子系統每個槽體的進水口和出水口分別設置于 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] 更進一步的說明，所述流動水洗槽子系統的第二進水口和排水口分別設置于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]更進一步的說明，所述三合一平光槽的藥劑配方和工作參數為: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