煲模碱液废水直接委外处理成本高，同时造成片碱消耗。煲模工艺段产生的碱液中铝离子浓度升高后无法继续使用。我司采用碱液资源化回收工艺，将废碱液中铝离子以混凝剂形式沉淀结晶析出。碱液浓缩后循环回用。 该工艺能实现碱液95%以上的回收利用，给客户带来实际的经济价值与效益。

煲模废碱进水质与水量

注：以上数据均来自于长期经验，数据以客户的实物为准。

设计回用的碱的水质标准

实际以烂模效果为准：可烂模2到3次（模具内残铝量多少，影响烂模次数）

系统生产过程产生副产品

耀彩网氢氧化铝：氢氧化铝含水率<50%，氧化铝含量≥45%，剩余其他5%（其他部份基于客户的合金牌号）副产品氢氧化铝（危、固废）由业主委外处置。

再生碱液：NaOH回收率大于95%以上

耀彩网本公司处理煲模废液经验丰富，能根据给排碱浓度等进行有关设计，为用户提供较为理想、投资省、处理效果好的工艺设备。为严格遵守有关环境法规，保护环境，本着经济建设和环境保护同步进行的“三同时”原则。经客户处实地调研，并经多年水处理与资源化利用的成功实践经验的基础上，针对甲方碱液水质的特点，采用“调节组分+长晶降铝+固液分离+节能蒸发+回收碱过滤回用的纯化工艺，该处理工艺较为简单，操作运行方便，运行费用低廉，回收碱液品质稳定，真正实现煲模碱的“零排放”回用。

碱液回收处理工艺

耀彩网根据案例经验设计采用“调节组分+长晶降铝+固液分离+节能蒸发+回收碱过滤回用的纯化工艺，去除降低铝离子，提升回收碱液品质，达到简单回用。工艺流程图见下图。

3.3煲模碱前端制程工艺研究

3.3.1 前言

铝挤压模具是铝材生产过程中的关键部件，当铝挤压机台使用后卸下模具，存在一定量的废铝堵塞在铝型材模具孔中，影响铝挤模具的返修和再次使用。煲模工序是将铝挤压模具用起重机吊入装有氢氧化钠溶液的碱槽内，待粘附在模具孔中的废铝部分溶解后，把模具清洗干净并敲出废铝，再将清理后的模具进行返修或重新投入使用。铝挤压模具的煲模过程中会产生含碱、含铝的废液。

3.3.2 煲模现状

耀彩网铝挤压模具煲模工序是将模具浸没到氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液会把铝合金溶解，因此，使模具变得干净，便于再次使用。但是氢氧化钠溶液里会很快富集溶解的铝，在继续溶解更多铝时，其溶解能力下降直至完全丧失，因此氢氧化钠溶液必须频繁地进行更换 [1]。

煲模过程中，模具孔中的废铝在氢氧化钠溶液中发生以下化学反应：

去掉铝的自然氧化膜：Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O(g)↑（水蒸气）

溶解铝：2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2 +3H2↑

溶液分解：NaAlO2+2H2O==Al(OH)3↓+NaOH

耀彩网在实际生产中，煲模工序的氢氧化钠质量浓度约为200g/L～300g/L（质量分数约为16.7%～23.1%），煲模温度峰值可达到100℃，煲模时间视模具的具体情况而定（模具种类、模具大小、模具是否急用等）。煲模工人在日常生产操作中，主要存在以下几点问题：（1）无组织无计划地添加氢氧化钠，氢氧化钠消耗量大；（2）凭借经验更换氢氧化钠溶液，浪费严重；（3）为图省事，延长煲模时间。

年产量20万吨铝材企业，煲模工序中消耗氢氧化钠约600吨，产生含碱、含铝的煲模废液约3500吨。煲模工序消耗大量的氢氧化钠，同时委外处理需要大量的费用。

3.3.3 试验探究

耀彩网根据对煲模工序实际生产情况的观察和了解，结合煲模工序所发生的化学反应，对煲模效率影响较大的因素主要有煲模时间、氢氧化钠浓度和煲模温度。因此，主要从这三点因素进行试验，并探究煲模废液中各物质浓度的变化情况。

反应时间，反应浓度，反应温度对溶解铝金属的影响

取7支圆柱状小铝棒（直径D=21mm，长度L=100mm），重量为92.3±0.1g，配备7份500mL氢氧化钠质量浓度均为300g/L的氢氧化钠溶液。将铝棒分别置于氢氧化钠溶液中，分别放置1、2、3、4、5、6、12小时。到达目标时间后，测定溶液的总碱浓度、游离氢氧化钠浓度、铝离子浓度和溶液温度。取出铝棒，用滤纸轻擦干净后，称取铝棒重量。

试验现象具体如下：（1）铝棒表面有气泡冒出，气泡初期逐渐增加，一段时间后逐渐减少；（2）溶液反应放出热量，溶液初期逐渐升温至沸腾，一段时间后停止沸腾；（3）溶液颜色由白色逐渐变为灰色，随着反应时间的增加，溶液颜色加深并变得更加混浊；（4）溶液的液位逐渐下降；（5）溶液底部生成灰黑色沉淀物，并逐渐增加。

试验数据如表1所示：

图1 反应时间对溶液中各物质浓度的影响

由图1可知，随着反应时间的增加，总碱浓度不断增加。这是因为铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，偏铝酸根发生水解：AlO2-+2H2O Al(OH)3+OH-，使得溶液呈强碱性，加上溶液中含有未消耗的氢氧化钠，所以总碱浓度不断增加。

耀彩网随着反应时间的增加，游离氢氧化钠浓度逐渐减少，铝离子浓度逐渐增加，当反应约3小时后，游离氢氧化钠浓度和铝离子浓度的变化趋于平稳。这是因为随着反应时间的增加，氢氧化钠溶液里富集溶解的铝越来越多，铝离子浓度上升，再继续溶解更多铝时，氢氧化钠溶液的溶解能力逐渐下降，所以游离氢氧化钠浓度和铝离子浓度变化的速度逐渐下降。

耀彩网由图2可知，当铝棒与氢氧化钠溶液接触后，溶液温度上升。这是因为氢氧化钠溶于水是放热的物理反应，铝与氢氧化钠溶液反应是放热的化学反应，使得溶液温度上升至沸腾，然后温度逐渐下降。

耀彩网结合图1、图2分析，反应开始约3小时内，铝棒与氢氧化钠溶液反应的速度较快；反应约3小时后，铝棒与氢氧化钠溶液反应的速度较慢，与反应开始约3小时内铝棒与氢氧化钠溶液反应的速度对比，下降幅度明显。

实际生产时，铝是包容在模具里面的，行业内常规煲模时间约8小时左右（平模和分流模，多孔模，烂模时间有差异）

3.3.4 结语

耀彩网（1）煲模进行一段时间后，氢氧化钠溶液里富集溶解的铝越来越多，再继续溶解更多铝时，氢氧化钠溶液的溶解能力逐渐下降。

耀彩网（2）氢氧化钠浓度越高，煲模速度越快。衡量废铝的溶解速度与铝型材生产成本，建议采用质量浓度为10%-15%的氢氧化钠溶液进行煲模。

耀彩网（3）升温有利于提高煲模速度，但是水分蒸发速度也加快。可对煲模碱槽进行适当加热，同时要注意及时补水体。补充水体时，应综合考虑成本，尽可能补加其它工序生产时产生的高温水体。

耀彩网（4）合理节省氢氧化钠的使用量，提高煲模的效率，减少煲模废液的产生，将会给铝型材企业带来巨大的经济效益和环境效益。

3.4煲模碱废碱液资源化回用工艺方法与原理

针对现有工艺技术的不足，加快企业工艺设备升级转型，从根本上改变铝合金厂家模具处理工序碱消耗大、铝回收量少、安全性低等问题， 提供一种铝型材挤压模具碱洗废液回收利用系统及方法，将碱洗废液进行处理，通过化学方法分离出碱

液和氢氧化铝。实现模具处理工序零排放，碱液可重复利用，碱得到回收，提高经济效益等功能，最终使得铝挤压模具碱洗和回收工艺实现高效、节能、无污染。

耀彩网将铝型材模具放入烂模缸中碱洗得到碱洗废液，将碱洗废液组分进行调整，加入添加剂晶种，在一定温度下进行强化传质（高强度搅拌）晶种分解反应，分离洗涤氢氧化铝后得到再生碱液，再生碱液经蒸发浓缩可返回碱洗工序，氢氧化铝经压滤、包装后委外处置。

工艺原理：

铝合金中的Al为两性金属，可溶于氢氧化钠等强碱溶液，化学反应如下：

耀彩网该反应实际分两步进行，产物为铝酸钠溶液及氢气：

所得铝酸钠溶液经稀释后，在晶种分解工序发生如下反应：

耀彩网该反应为平衡反应，产物为氢氧化铝和氢氧化钠溶液，反应进行程度取决于铝酸钠溶液的稳定性。

为尽可能降低溶液稳定性，促进分解析出氢氧化铝，工艺采取以下措施：

耀彩网⑴ 提高铝酸钠溶液的Rp值

耀彩网铝酸钠溶液的Al2O3与Na2O质量比值是用来表示铝酸钠溶液稳定性及氧化铝的饱和程度一个重要特征参数，用Rp表示，若Rp值越大，则过饱和程度越大，稳定性也越低。

⑵ 提高平衡反应温度

当其他条件不变时，溶液的过饱和程度随温度的降低而增大，因而溶液的稳定性减少，但是在30℃以 下再降低温度，溶液的稳定性反而有所增大。

⑶ 稳定铝酸钠溶液浓度

在常压下，当溶液的Rp一定时，中等浓度(Na2O 50-60g/L)铝酸钠溶液的过饱和程度大于更稀或更浓的溶液，稳定性最小。 

⑷ 加强晶种和搅拌

往过饱和的铝酸钠溶液中加入氢氧化铝晶种，可以降低溶液的稳定性。对过饱和的铝酸钠溶液施以搅拌，能强化扩散过程，有利于晶核的形成和结晶的成长，并能使晶核处于悬浮状态，所以搅拌能降低溶液的稳定性。

晶种分解后所得氢氧化铝经洗涤后可作为产品出售，而洗涤液中仍有部分铝酸钠溶液，可经蒸发浓缩返回循环碱液系统，从而实现零污染排放。

3.5系统描述

1、碱液回收循环利用系统的用途

模具碱洗废液回收循环利用系统是用来回收模具碱洗废液的生产线，将碱洗废液在系统中分离出的氢氧化铝委外处置，分离出的再生碱液中（铝离子≤40g/L）经蒸发浓缩至氢氧化钠浓度16~18%，并适当补充氢氧化钠后返回碱洗工序，以实现碱洗废液的循环利用。 

2、 模具冲洗水：该系统每处理3m3废碱液时可以提供1.5m3清水，1.5m3循环水（清洗氢氧化铝产生）供模具清洗使用及3m3循环碱液水返回系统。

耀彩网3、系统的组成： 由烂模装置、反应装置、过滤分离装置、浓缩装置和电气控制系统等五部分组成。

耀彩网4、碱液回收循环利用系统工厂条件：

耀彩网⑴ 电力系统电源       三相五线制电压380V、50 Hz 

⑵ 压缩空气     

耀彩网A、工作压力： P =0.6 MPa，接点：双方确定的OP点；

B、最大用量  3m³/min（供气管径DN40，接点：双方确定的TOP点）；

C、用途：泵、阀及压滤机的动力源。

（3） 设备装机总功率   ≤100 Kw，（不含碱洗槽） 

耀彩网5、清洁水供水要求    

耀彩网⑴ 水质：清洁水（自来水）；

⑵ 流量：3m³/h；

⑶ 供水压力：0.4mPa；

⑷ 日最大用水量：3m³；

耀彩网用途：生产消耗补充水。

耀彩网6.水、电、气接入点：回收系统内接入点，其中电源送入到卖方电源总柜，设备内联接由供方负责。

运行综合经济效益分析