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环保设备/水处理设备 |
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铝表面钝化过程产生的工艺用水的完整解决方案 |
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作者：德国恩维欧-协米有限公司 |
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在金属表面处理过程中产生的工艺流体由于其特殊的性质对设备技术的要求很高，高浓度的酸和碱和由此产生的pH值的较大波动以及70～96oC的水温都要求工程师在设计时考虑必须全面，和设计出尽可能简单的解决方案。现代工艺的运用使得生产过程中经济性和环保性的优点能得以保证。
比利时的COIL公司是一家通过阳极氧化使铝板表面钝化的公司，这家公司在欧洲是同行业中的领头羊。由于需求的不断增加，该公司决定扩大他们的生产能力。新的分厂选择在投资环境比较有利的德国萨克森－安哈特州（Sachsen-Anhalt）的泊尔尼堡市（Bernburg）。整个工厂是由工业项目服务（IPS）设计院来设计的。其中酸的回用和工艺用水技术由ENVIRO-CHEMIE来设计和建造。
设备外观
对ENVIRO-CHEMIE安装的装置有以下要求：
* 保持阳极氧化池的水质情况，以此来保证产品的质量；
* 尽量减少工艺中化学药品的使用量；
* 通过合适的物流分离使垃圾物质的回用尽量成为可能；
* 有效处理到间接排放标准，为了达到这个目标，通过4个步骤来实现：
1. 用一个离子交还器来再生生产过程中的硫酸；
2. 一个装置来再生烧碱；
3. 用去硬度装置和反渗透装置来制作生产用水；
4. 以及用一个装置来处理生产废水。
整个工厂的建造只有一年时间。在厂房建完后，ENVIRO-CHEMIE设计的处理装置只有3个月的时间来安装和调试运行。
工艺流程
酸和硷的回用
对阳极氧化生产工艺非常重要的一点是阳极氧化池中的流体水质要始终保持稳定。对阳极氧化过程来说，为了达到最好的氧化结果，池中铝的浓度必须保持在一个恒定的范围内。没有酸的回收，池中的铝浓度将随着时间的变化而增大，这也会导致能耗的增加。所以每隔一段时间酸化池要换掉。为了让装置经济运行，必须让池中的铝含量保持在一个优化的范围内，这只有通过酸的回收（APU）来保证。
APU使硫酸铝从硫酸中分离出来成为可能，酸通过回收净化后返回到生产过程中。主要回收过程是在不添加化学药剂的情况下自动运行的，这中间只消耗很少量的电能，系统的再生和酸的回用只需要中等除盐水。
APU的主体部分是一个树脂离子交换柱，在水流流向往上的吸附阶段，酸性分子被吸附到树脂上，金属盐则顺利通过树脂床。这股含少量酸但高盐的水流将被导入废水处理装置中。再生过程是个水流流向往下的过程。中度去盐水可以溶解树脂体上的酸，从而产生一个酸浓度较高，盐较少的溶液。此股水流将回到生产过程中的阳极氧化池中。吸附和再生是交替进行的，但为了保持阳极氧化池中液体总量的恒定，每次所用的体积量是一样的。
通过再生硫酸的回用一方面可以减少生产过程中产生的废物质，另一方面也可减少硫酸的添加量。在节省了原材料的同时也大大降低了能耗。
在回用方案中的另一个组成部分是生产环节中碱的再生。为了使铝板材表面能钝化，在除油后要用碱侵蚀。在没有碱再生的情况下，为了使侵蚀池中溶解的铝和碱能尽可能地保持恒定，池中的溶液必须定期排掉部分，用新鲜的碱来补充。
碱的再生是通过结晶来实现的。通过结晶使侵蚀过程中溶解的铝能不断的分离出来，也使碱的回用成为可能。这个系统主要是由一个铝晶体的产生和分离容器，一个晶体去水的过滤器、泵及容器组成。
在普通的池况下，溶解铝会以氢氧化铝的形式大量结垢在容器壁上和加热器上。为了避免这种情况的发生，氢氧化铝的沉淀在一个分开的罐中得以监测和控制。在那里铝的浓度被限定在一定的阈值下，由此一方面来防止大量的结垢情况，另一方面可获得想要的晶体结构。铝晶体被分离，收集后可再利用。再生的碱将重新返回到侵蚀池中。碱再生也同样能保护资源和节省费用：
* 减少了碱的费用；
* 大大降低了淤泥量；
* 得到了一个可销售的副产品。
生产用水及废水
来自城市管网的饮用水不能直接用到生产中，在使用之前必须先去硬度和除盐。通过一个离子交换设备可进行30m3/h的水的去硬度处理，去硬度装置是交换使用的，也就是一个离子交换器始终是在运行状态中，另一个交换器进行再生或等待投入使用。利用软化水来维护可保证装置的顺利运行。去硬度水中的一部分水流，大约13m3/h，将用反渗透继续处理，因为在生产中也要用到去盐水。
在钝化过程的10个步骤中产生不同负荷的废水。它们首先汇聚到4个缓冲池中进行均化和降温。每2个池中缓冲后的废水将打入到一个间歇式反应池中进行物化处理。在这个间歇池中，来自铝表面处理工艺中的废水得以沉淀和絮凝。
方案是这样设计的，在间歇池中进行两个不同的处理工艺。第一个工艺是通过添加石灰水把废水中的铝化物和硫酸物沉淀出来。由此产生的淤泥主要是由石膏组成的，这可作为材料在水泥建筑工业中再利用。在第二道工艺里主要是将重金属如镍去除。这里产生的淤泥中含有重金属，必须特殊处理掉。
经济运行
再生和水管理的工艺步骤保证了阳极氧化的经济性运行，在节省了能耗的同时也减少了酸的消耗量和垃圾的产生，通过废水装置处理后可使废水达到间接排放标准。
“用目前的眼光来看，装置满足了一切运行和处理能力的期待值” ，这是泊尔尼堡市COIL有限公司老总TASIAUX先生在装置试运行数周后说的一句话。
PROCESS《流程工业》(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(2/10/2006) |
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