AISP—E型铝离子浓度稳定装置

aisp—e型铝离子浓度稳定装置  

aisp—e型铝离子浓度稳定装置 是铝材生产中硫酸阳极氧化对氧化液进行全自动处理的设备．(aisp—e型是aluminium ion stabilization plant e型设计的缩写)在国外称为硫酸回收精制装置或铝离子渗析器。本产品是消化吸收国外现代结合我国具体情况，经过第五次改进采用原装进口的关键材料及器件制成。产品完全达到国际先进水平，价格仅为进口产品的50％以下。本设备是铝材生产中降低产品成本，提高铝材质量，减小环境污染的必备设备。本产品采用plc(可编程控制器)结合人机介面进行程序控制，使操作更直观，工作更可靠。
氧化工艺参数对氧化膜质量的影响
1、硫酸浓度  改变硫酸浓度对氧化膜的阻挡层厚度、电解液的导电性和对氧化膜
的溶解作用、氧化膜的耐蚀性和耐磨性以及后道处理的封孔质量都将产生一定的影响。            
2、槽液温度 在阳极氧化的过程中，部份的电能会转化为热能。随着槽液温度的升高，膜质量与金属损失比明显减小，而且膜的外层硬度较低，在大气条件下这种膜会出现“粉化”现象。
3、氧化电压 阳极氧化的氧化电压决定氧化膜的孔径大小，低压生成的膜孔径小、孔数多，而高压使膜孔径大，但数量少。在恒定电压下，电流密度会随着氧化时间的延长而下降，电流密度也随槽液的温度、浓度和铝离子含量变化而变化。
4、 氧化电流密度  氧化电流密度与生产效率有直接的关系。当采用较高的氧化电流密度时，得到的预定厚度氧化膜所需时间可以缩短，生产效率高，但电源的容量要大，此外氧化电流密度过高，使膜厚波动大，还易引起工件“烧伤”。
5、槽液均匀性
6、氧化时间、阳极氧化的时间选择，必须根据硫酸的浓度、槽液温度、电流密度、氧化铝工件对氧化膜厚和性能的要求来决定。

硫酸溶液中铝离子的来源
在我国铝材生产中绝大多数采用硫酸阳极氧化工艺(硫酸浓度150~180g／l，铝离子12～18g/l)，在氧化生产中有约1/3形成氧化膜的铝被硫酸溶液重新溶解使得槽液铝含量不断上升，阳极氧化30分钟时每吨型材溶铝量约为3．84kg(每480m²为一吨计算)。
硫酸溶液中铝离子浓度的影响
1.在设定氧化电压下，电流密度随铝离子含量的升高而减小（如下图），氧化膜厚度不均，欲达同一氧化膜厚度须提高电压，造成电能损耗上升，过高电压还可能造成氧化膜击穿，终使工件烧伤。对于电着色铝材，铝离子不稳定造成色差甚至着色困难。
2.率离子浓度对氧化膜厚度、耐蚀性、耐磨性的影响
3、铝离子浓度过高，在铝材表面产生不溶性的铝盐沉积于铝材、槽壁和热交换器上，影响产品外观，热交换效率降低，甚至会堵塞热交换器，液温上升，增加冷冻能耗。
4、过去一般采用定期排放部分槽液的方法降低铝离子，既影响生产又对生产操作和铝材质量造成困扰，对环境造成污染和破坏。
aisp-e铝离子稳定装置的工作原理：利用酸泵将氧化槽液泵入分离罐内，由于分离罐内装有进口特殊分离材料，快速高效地将硫酸与铝离子分离，将铝离子排出溶液之外，将硫酸送回氧化槽中继续使用，从而使生产中不断产生的铝离子排出槽液之外，达到槽液中的铝离子浓度稳定在一定工艺范围之内目的，并能净化槽液中有机物等杂物。长期运行无需更换槽液。其工作原理参见系统原理图。运行时分为除铝、回酸、预处理三个基本过程。
除铝：定量的槽液由储酸塔泵出，经活性炭过滤塔过滤后再经树脂塔吸附游离硫酸，后由排废口流入污水处理池。
回酸：与除铝等量的水或纯水由储水塔泵出，经树脂带出树脂吸附的硫酸，后由回酸口流回氧化集液槽内。
预处理：水或纯水由储水塔泵出，对活性炭过滤塔进行定时清洗后排废口排出。
   正常使用进时，除铝和回酸过程交替循环进行，每循环50次左右，对设备进行一次预处理，以清除活性炭吸附的杂质，恢复活性炭的过滤功能。

使用铝离子浓度稳定装置可获得的效益：
1.使铝材氧化膜厚度及品质稳定，也为稳定型材着色工艺提供良好的基础。
2.氧化电耗减小。
3.减小冷冻机能耗。
4.减小换热器阻塞和提高换热效果。
5.设备全自动运行，保持氧化槽液面平衡，几乎无需人员操作。
6.在去除氧化槽液中的铝离子时回收槽液中的硫酸可达93％，因此大量减少废水设备的处理负荷。
　

效益分析：

1. 硫酸损耗计算：日产20吨，槽液量150m3，al3+(14~18)g/l，硫酸180g/l以氧化时间30分钟时每吨型材溶铝量约为3.84kg(每480m2为一吨计算)
日产铝量: 20吨x 3.84kg/吨=76.8kg
从14g/l至18g/l的时间：4g/l x 150m3÷76.8kg/日=7.8天
排一次槽的酸损耗：4g/l x 150m3÷18g/l x 180g/l=6吨
年硫酸损耗：300天/年÷7.8天 x 6吨=230.8吨/年
使用铝离子浓度稳定装置：排铝100kg/24小时计算
每天开机：76.8kg/天÷(100kg/天÷24小时)=18.3小时
处理槽液量：1.5m3/小时 x 18.3小时/天=27.5m3/天
设备水量年损耗：18.3小时 x 1.5 m3/h x 300天＝8235m3
设备电量年损耗：18.3小时 x 2kw/h x 300天＝10980kw.h年硫酸损耗：27.5m3/天 x 180g/l x 7% x 300天=104吨(7%为设备损耗率) 使用设备前后节省硫酸：230.8吨-104吨=126.8吨

2.  使用本设备后处理废水化学品用量节省：

       h2so4+2naoh---na2so4+h2o

       126.8吨h2so4需要naoh约104吨!

3.  电量损耗分析：铝离子从14 g/l至18 g/l工作电压约升高0.4v（在氧化电流12000a的条件下）每年每台电源电量损耗：0.4v x 12000a÷0.85 x 24小时 x 300天=40658.8kw.h (0.85为功率因数) 以四台电源为例：4 x 40658.8kw.h＝162635.2 kw.h

4.  冷冻机年能耗：162635.2kw.h x3600kj/kw.h x 0.23卡/kj＝13466.2万大卡冷冻机总耗电量： 13466.2万大卡÷ 40万大卡/时x 120 kw＝40399kw.h(以40万cal.h，120kw为例，交换效率不计)