一种铝材化学抛光废液的再生方法

本发明涉及湿法冶金与废酸资源化处理，尤其涉及一种铝材化学抛光废液的再生方法。

背景技术：

1、铝型材在化学抛光的过程中，铝离子会不断积累于化学抛光所用的抛光液中，当铝离子的浓度达到5~12g/l时，抛光液的抛光能力显著下降，形成含铝废酸。这类废酸通常含有60%~70%的磷酸、20%~30%的硫酸以及溶解的铝离子（al3+）和金属盐类。若直接排放，不仅污染环境，更会造成磷酸和硫酸等宝贵资源的浪费。

2、起初，酸性抛光液是硫酸、硝酸和磷酸三种强酸的混合液体，其中硝酸起到主要的氧化作用，硫酸主要起到氧化剂和活化剂的作用，磷酸和后续反应所生成的磷酸铝主要作用在于能够增加抛光液的粘度，高粘度的抛光液可以降低金属表面腐蚀速度，防止腐蚀过快而导致损害金属器件。随着环境保护要求的严格化，酸性抛光液逐步提升为以二酸抛光液为主，即磷酸和硫酸的混合体系。

3、目前，抛光废酸的常见回收技术包括结晶法、溶剂萃取法、化学沉淀法、树脂交换法、膜方法等。其中，结晶法是基于混合溶剂中某一溶剂的溶解度差异，或者在不同温度下的溶解度差异的特点，通过分离结晶，从而实现除杂的一种方法。根据分析废液中铝离子、磷酸根、硝酸根等在不同温度或者浓度的情况下，溶解度的不同从而将铝结晶出来，从而去除溶液中的铝离子。结晶法虽然可以分离出高浓度的磷酸和硫酸等溶液，但通常伴随着复杂的操作条件，有较长的时间消耗，同时对其他杂质元素（例如fe、si、pb或zn）具有较高的敏感性，因此适用范围十分有限。

4、溶剂萃取法则是通过化合物在两种互不相溶或者微溶的溶剂中的溶解度不同，将其从一种溶剂转移至另一种溶剂中，再经过多次分离，将此化合物和其他物质分离出来。但是，这种方法需要多次萃取才能得到浓度较高的酸溶液，并且萃取剂也要进行妥善处理。

5、化学沉淀法通过将某些化合物与溶液中的杂质离子进行反应产生沉淀，再将杂质离子过滤分离出来。虽然有操作简单、铝离子去除率高等优点，但一定程度上增加了需要处理的离子，其需要将大部分氟离子去除掉，增加了一定量的处理成本。

6、树脂交换法的原理则是通过离子交换，将树脂上的功能基团，通常是一些酸性基团与溶液中的铝离子进行交换，能够十分精准地去除溶液中的铝离子，而且通过使用磺酸基的树脂不会给溶液中带来其他的杂质。但树脂使用后需要进行再生，再生成本通常较高，且树脂处理量也有限。

7、膜方法是近些年新兴的一种处理方式，其主要原理则是通过使用某些特殊的膜，能够在酸性抛光液的酸性条件下选择性地截留不需要的离子。但是需要对使用后的膜表面进行清理保养。

8、因此，开发一种化学抛光废液再生的新方法，无氟引入，成本适中，操作简便，且能有效回收酸液，具有重要的工业应用价值。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种铝材化学抛光废液的再生方法，本发明提供的再生方法，实现高效除铝和酸液回收的双重目标，克服了现有方法引入氟离子、成本高和操作复杂的缺陷。

2、本发明提供了一种铝材化学抛光废液的再生方法，包括以下步骤：

3、（1）将铝材化学抛光废液和有机络合剂混合进行络合沉淀反应后固液分离，得到酸液和络合物沉淀；

4、（2）将酸液依次进行蒸发浓缩和调配，得到再生抛光液。

5、优选的，有机络合剂包括苯甲酸（c6h5cooh）、对苯二甲酸（c8h6o4）、环己甲酸和水杨酸；苯甲酸和对苯二甲酸的质量比为1:1~3；苯甲酸和环己甲酸的质量比为1:1~5；苯甲酸和水杨酸的质量比为1:1~3。

6、优选的，有机络合剂与铝材化学抛光废液中铝离子的摩尔比为1:2~5。

7、优选的，络合沉淀反应的温度为50~70摄氏度，时间为30~90分钟。

8、优选的，固液分离为抽滤或板框压滤。

9、优选的，蒸发浓缩为机械蒸汽再压缩蒸发或负压蒸发浓缩；负压蒸发浓缩的压力为-0.10~-0.09mpa；蒸发压缩的温度为60~90摄氏度，时间为11~13小时。

10、优选的，调配根据蒸发浓缩后酸液的成分以及化学抛光液的使用要求确定。

11、优选的，得到络合物沉淀后还可以将络合物沉淀进行酸解，得到再生有机络合剂。

12、优选的，酸解用酸为硫酸；酸解的温度为68~72摄氏度，时间为2~4小时。

13、优选的，得到络合物沉淀后还可以将络合物沉淀进行煅烧，得到铝基材料。

14、与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

15、本发明基于有机络合沉淀法，采用特定的有机络合剂对铝材化学抛光废液进行再生，从铝材化学抛光废液中高效去除铝离子，并回收磷酸和硫酸，实现高效除铝和酸液回收的双重目标，克服了现有方法引入氟离子、成本高和操作复杂的缺陷。

16、本发明提供的再生方法，对铝离子浓度为3~10g/l的铝材化学抛光废液，单级除铝率为75%~82%，若进行二级沉淀在85%以上，且不引入氟离子，酸损失小，操作简单，沉淀产物可资源化利用，适用于铝型材加工行业的废酸回收与再生。具体来说，本发明具有以下优势：

17、（1）本发明提供的再生方法，除铝效率高，对于铝离子浓度为3.06g/l、6.5g/l和9.43g/l的铝材化学抛光废液，单级沉淀除铝率分别达到75.2%、82.3%和79.8%；本发明进一步地可以引入二级沉淀，通过二级沉淀总除铝率能够提升至85%以上。

18、（2）本发明提供的再生方法酸损失低，在沉淀过程中磷酸的损失率不高于17.4%，硫酸的损失率不高于17.8%；在浓缩过程中酸的损失率进一步降低至10%以内。

19、（3）本发明提供的再生方法无氟引入，能够很好解决传统的沉淀法中氟化物对设备腐蚀以及造成后续废水处理负担的问题。

20、（4）本发明提供的再生方法操作简单，无需萃取剂、离子交换树脂或特种膜设备，投资成本和门槛低，工业化前景广阔。

21、（5）本发明提供的再生方法可实现资源化利用，沉淀产物可酸解后将有机络合剂进行回收利用，或煅烧制备氧化铝，实现全流程资源回收。

1.一种铝材化学抛光废液的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1的铝材化学抛光废液的再生方法，其特征在于，苯甲酸和对苯二甲酸的质量比为1:1~3；苯甲酸和环己甲酸的质量比为1:1~5；苯甲酸和水杨酸的质量比为1:1~3。

3.根据权利要求1的铝材化学抛光废液的再生方法，其特征在于，有机络合剂与铝材化学抛光废液中铝离子的摩尔比为1:2~5。

4.根据权利要求1的铝材化学抛光废液的再生方法，其特征在于，络合沉淀反应的温度为50~70摄氏度，时间为30~90分钟。

5.根据权利要求1的铝材化学抛光废液的再生方法，其特征在于，蒸发浓缩为机械蒸汽再压缩蒸发或负压蒸发浓缩；负压蒸发浓缩的压力为-0.10~-0.09mpa；蒸发压缩的温度为60~90摄氏度，时间为11~13小时。

6.根据权利要求1的铝材化学抛光废液的再生方法，其特征在于，得到络合物沉淀后还可以将络合物沉淀进行酸解，得到再生有机络合剂。

7.根据权利要求6的铝材化学抛光废液的再生方法，其特征在于，酸解用酸为硫酸；酸解的温度为68~72摄氏度，时间为2~4小时。

8.根据权利要求1的铝材化学抛光废液的再生方法，其特征在于，得到络合物沉淀后还可以将络合物沉淀进行煅烧，得到铝基材料。

9.根据权利要求1的铝材化学抛光废液的再生方法，其特征在于，固液分离为抽滤或板框压滤。

10.根据权利要求1的铝材化学抛光废液的再生方法，其特征在于，调配根据蒸发浓缩后酸液的成分以及化学抛光液的使用要求确定。