Tóm tắt

Thiết bị này giải quyết các thách thức hiện tại trong xử lý dung dịch thải tại các nhà máy anot nhôm. Trong quá trình sản xuất liên tục, axit sulfuric (H₂SO₄) có thể được bổ sung khi bị tiêu thụ, nhưng ion nhôm (AL³⁺) tiếp tục tích tụ và không có phương pháp lọc hiệu quả nào để loại bỏ chúng. Khi nồng độ ion nhôm vượt quá phạm vi chấp nhận được, dung dịch trở thành dung dịch thải. Để giảm nồng độ ion nhôm, một phần dung dịch thải này được thải ra các bộ phận xử lý nước thải, dẫn đến tăng chi phí cho dung dịch kiềm và tăng khối lượng nước thải thải ra.

Định Nghĩa Dung Dịch Thải

Trong anot nhôm, dung dịch bể là dung dịch được sử dụng trong quá trình anot của hợp kim nhôm. Ban đầu, nồng độ H₂SO₄ trong dung dịch anot nằm trong khoảng 150-200g/l. Không có ion nhôm, dung dịch này hòa tan hiệu quả màng oxit. Trong quá trình anot 30 phút, khoảng 3,84 kg nhôm được hòa tan cho mỗi tấn vật liệu (400m²/T), tùy thuộc vào độ dày của màng. Tuy nhiên, khi nồng độ nhôm hòa tan tăng lên, sự hiện diện của ion AL³⁺ cản trở sự di chuyển của ion hydro (H⁺) và ion sunfat (SO₄²⁻) đến cực âm và cực dương tương ứng, làm giảm độ dẫn của dung dịch. Khi nồng độ ion nhôm vượt quá 20g/l, điện trở trở nên quá cao và dung dịch được coi là dung dịch thải.

Ví Dụ：Khi nồng độ AL³⁺ trong bể anot đạt 20g/l và cần giảm xuống 10g/l, dung dịch được coi là dung dịch thải. Do đó, một nửa dung dịch của bể anot phải được thải ra, với các bể lớn hơn yêu cầu thải ra nhiều hơn. Việc thải định kỳ này làm tăng gánh nặng cho các bộ phận xử lý nước thải, yêu cầu một lượng đáng kể dung dịch kiềm để trung hòa, điều này làm tăng chi phí. Ngoài ra, mực nước trong bể anot giảm xuống, dẫn đến ngừng sản xuất để bổ sung axit sulfuric và làm lạnh dung dịch bằng máy làm lạnh. Nếu điều khiển sản xuất nồng độ AL³⁺ từ 10g/l đến 20g/l trước khi thải, sẽ dẫn đến lỗ chân lông của màng oxit không đồng đều. Sự không đồng đều này đòi hỏi tăng tần số đầu ra của máy chỉnh lưu, điều này làm tăng khí thải và thay đổi lớp rào cản, dẫn đến các vấn đề về màu sắc khác nhau trong sản phẩm cuối cùng.

Vấn đề trong quá trình sản xuất

Khi nồng độ AL³⁺ trong dung dịch bể quá cao, nó gây ra tăng điện trở và giảm độ điện dẫn, khiến nảy sinh một số vấn đề trong sản xuất:

1. Tăng thời gian điện phân: Máy chỉnh lưu hoạt động ở điện áp ban đầu đã đặt (chế độ điện áp không đổi, C/V). Trong quá trình sản xuất, độ dày màng không đủ, dòng điện giảm và mật độ dòng điện thấp hơn. Để đạt được độ dày màng mong muốn, thời gian điện phân phải được kéo dài.
2. Tăng điện trở và giảm độ điện dẫn đòi hỏi tăng điện áp của máy chỉnh lưu để duy trì mật độ dòng điện ban đầu. Dòng điện cao hơn dẫn đến tiêu thụ điện năng cao hơn, từ đó gây ra tăng nhiệt độ nhanh hơn trong bể. Việc vận hành lâu dài của máy làm lạnh để quản lý sự tăng nhiệt độ này dẫn đến sử dụng năng lượng cao hơn. Thiết kế hệ thống làm lạnh kém có thể gây ra sự dao động nhiệt độ đáng kể của dung dịch bể, làm tăng tiêu thụ axit sulfuric và đòi hỏi thêm axit, điều này làm tăng khí thải hơn.

Vấn đề về bề mặt của vật liệu cuối cùng

• Đối với vật liệu màu trắng bạc: Màu tối hơn.
• Đối với vật liệu nhuộm màu: Màu không đồng đều và xuất hiện tối hơn trong cùng một thời gian.
• Đối với vật liệu mạ điện: Màu sắc khác nhau.

Thành phần dung dịch anot

Thành phần của dung dịch anot, bao gồm phạm vi nồng độ của AL³⁺ (g/l) và (H₂SO₄ (g/l), nhiệt độ hoạt động của dung dịch bể và mật độ dòng điện (A/dm²), thay đổi tùy thuộc vào loại hợp kim nhôm và yêu cầu bề mặt cụ thể. Tham khảo các biểu đồ đường cong.

Do tác động đáng kể của nồng độ ion nhôm đến cả chất lượng màng oxit và tiêu thụ năng lượng, các công ty anot nhôm thường sử dụng hai phương pháp sau để kiểm soát nồng độ ion nhôm:

1. Phương pháp xử lý truyền thống dung dịch thải bể Anot
   (Tham khảo biểu đồ Đường Cong 1)

Phương pháp: Thải một phần dung dịch bể ra các bộ phận xử lý nước thải (thải chất lỏng công nghiệp từ các bể) để giảm nồng độ  AL³⁺.

Thách thức:

1. Thải dung dịch bể làm giảm mực nước trong bể anot, do đó cần bổ sung axit sulfuric. Khi bổ sung, khi phân tử axit sulfuric kết hợp với phân tử nước, nó tạo thành một loạt hydrat ổn định và đồng thời giải phóng một lượng nhiệt đáng kể, do đó sản xuất không thể tiếp tục vì cần tăng cường tuần hoàn làm mát. Điều này dẫn đến lãng phí thời gian chết và tăng tiêu thụ điện của máy làm lạnh, từ đó đẩy cao chi phí vận hành.
2. Mỗi lần thải dung dịch bể quy mô lớn đều làm tăng chi phí cho axit sulfuric và nhu cầu về chất kiềm để trung hòa độ pH của nước thải trước khi thải. Ngoài ra, việc giảm mực nước dung dịch buộc sản xuất phải dừng lại cho đến khi bể được đổ đầy lại.
3. Kiểm soát nồng độ AL³⁺ thông qua việc thải thường xuyên các dung dịch H₂SO₄ quy mô lớn gây ra các vấn đề môi trường đáng kể. Nó cũng yêu cầu điều chỉnh tần số mật độ dòng điện và thời gian điện phân kéo dài, dẫn đến tăng tiêu thụ điện của máy chỉnh lưu.

2. Sử dụng thiết bị thu hồi axit và ổn định ion nhôm của Worldclean
   (Tham khảo biểu đồ Đường Cong 2)

Phương pháp: Sử dụng thiết bị thu hồi axit của Worldclean để quản lý và kiểm soát nồng độ ion nhôm.

Ưu điểm:

1. Sản xuất liên tục: Khi nồng độ AL³⁺ tăng, không cần phải thải dung dịch thải. Chỉ cần bật thiết bị thu hồi axit, thiết bị này sẽ lọc và tinh chế dung dịch, cho phép tái sử dụng gần 100%. Điều này cho phép sản xuất không gián đoạn trong bể anot, trong khi máy chỉnh lưu và thiết bị làm lạnh duy trì tiêu thụ điện năng bình thường.
2. Giảm chất thải và chi phí: Thiết bị tái chế axit thải và dẫn AL³⁺ đến các bộ phận xử lý nước thải mà không cần thải axit quy mô lớn. Điều này giúp giảm gánh nặng cho các bộ phận xử lý nước thải, giảm tiêu thụ dung dịch kiềm và đạt được giảm chất thải.
3. Hiệu quả hoạt động: Thiết bị có thể hoạt động ở chế độ tự động hoặc thủ công, với các hoạt động theo lô không yêu cầu sự can thiệp thủ công. Nó duy trì phạm vi nồng độ AL³⁺ trong ±1g/l, tiết kiệm chi phí lao động và đảm bảo hoạt động mật độ dòng điện chính xác.

Please leave this field empty

哦，你好👋
很高興認識你。

訂閱即可每月在您的信箱中收到精彩內容。

我們絕不發送垃圾郵件！

Check your inbox or spam folder to confirm your subscription.