Способ регенерации щелочныхрастворов для травления алюминия

Способ регенерации щелочныхрастворов для травления алюминия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.05.79 (21) 2770138/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.03.81. Б1оллстень ¹ 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) Ч Kз 3

С 23 6 1/36

Государственный комитет (53) УДК 621.794.48 (088.8) по делам изобретений н открытий

Д. Н. Грицан, В. И. Ларин, Н. Н. Степанов, —Л. И. Чеканова и И. П. Ходорковская

Харьковский ордена Трудового Красного Знамени: государственный университет им. А. М. Горького т»

Харьковский авиационный завод им. Ленинского комсомола (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИ И 1ЦЕЛОЧ Н Ь1Х

РАСТВОРОВ ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к области химической обработки алюминия и его сплавов и может быть использовано на машиностроительных и авиационных заводях для регенерации щелочных травильных растворов.

Травильные растворы для алюминия « его сплавов представляют собой раствор едкого натра, в котором по мере травле. ния снижается концентрация щелочи и накапливается алюминат натрия. Задача регенерации травильных растворов состоит в том, чтобы поддерживать концентрацию щелочи не ниже заданного уровня, а концентрацию алюмината не выше заданного уровня. Таким образом, регенерация указанных растворов сводится к удалению гидроокиси алюминия из алюминатных растворов.

Известен способ регенерации травильных растворов, заключающийся в длительном отстаивании алюминатных растворов (8 — 10 суток) при 30 С, в результате чего гидроокись алюминия выпадает в осадок, а концентрация свободной щелочи достигает 110 — 120 г/л (1).

Недостатком этого способа является черезмерная длительность и низкая производительность способа, в связи с чем для

его осуществления требуется соо1,ужать

2 резервуары — отстойники большого объема.

Известен также способ регенерации трашгльных растворов путем добавления

5 силпката натрия и осаждения алюмосиликата натрия (2).

Недостатком этого способа является то, что алюминий удаляется в виде алю. мосиликата, который не находит достаточ10 но широкого применения в промышленности. Кроме того, силикат натрия легко образует коллоидные растворы, вследствие чего поддержание постоянства концентрации силиката в травильном растворе зат15 руди ительно.

Известен способ регенерации щелочных растворов, включающий электролиз вмногокамерных электролизерах с понообменными мембранами, при котором и;;оисхо20 дит выделение гидрата окиси алюминия (3).

Согласно этому способу алюминатнып раствор подвергают электролизу в многокамерных электролизерах с ионообменны25 ми мембранами. Его недостатком является то, что в анодном пространстве выделяется гидрат окиси алюминия, который осаждается на диафрагмах и электродах. Осадок гидроокиси алюминия повышает электрическое и гидродинямичсское сопротивлсппс мсмбра и поверхность контакта анола с электролитом, что приводит к увеличспшо расхода электроэнергии, разогреву и даже оплавлению мембран и нарушению гсрмстпчпости камеры, что леласт процесс пспропзводитсльным.

Целью изобретения является повышение производительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в изобретенном способе в отличке от извсстпого перед поступлением раствора в электролпзер из него осаждают гидроокись алюминия путем добавления кислого раствора до рН 7,5 — 8., осадок отфильтровывают, а фильтрат подвергают электролизу; образующийся на катоде щелочной раствор направляют на травление, а образующийся íà -ноде кислый раствор подают на осаждснис гидроокиси ал1оминия.

Элсктролиз фильтрата, получаемого после отделения гидроокиси алюминия, и солержащего главным образом натриевую соль кислоты, например серной, но нс содержащего алюминия, позволяет предотвратить выпадсние каких-либо осадков на электродах и мембранах. Этим достигается устойчивая работа элсктролизера в оп тимальном режиме и снижение расхода электроэнергии.

Сущность способа состоит в том, что операции осаждения и электролиза прово лятся в различных точках цикла регенерации травильного раствора и разделены г пространстве. Благодаря этому устраняются помехи, создаваемые электролизу выделением осадка гидроокиси алюминия.

На чертеже показана схема способа ре гснерации.

Травление происходит в травильной ванне 1. Травильный раствор проходит фильтр для удаления шлама 2 и поступает в рсактор 3, куда непрерывно поступает кислый раствор из резервуара для корректировки кислотности 4, осадок гидроокиси алюминия отделяется на фильтре 5, после чего фильтрат поступает в двухкамерный электролизер 6. Щелочной раствор из электролизера проходит резервуар для корректировки щелочности 7 и поступаег в травильную ванну, а кислый раствор поступает в резервуар 4. Чистые щелочь и кислота для корректировки поступают из резервуаров 8 и 9 соответственно.

Способ иллюстрируется следующим примером.

Образцы алюминиевого сплава (Д16 или В95) подвергают травлению со скоростью 0,150 — 0,175 г/л час в травильном растворе, содержащем 160 г/л NaOH u

30 — 25 г/л алюминия при 85 — 90 С. Объемы травильного раствора составляют 1 л.

Травильный раствор непрерывно со скоростью 5 мл/час подают в сосуд, в который непрерывно подают также кислый раствор, плотность которого скорректирована

810854

4 добавлением чистой серной кислоты io

d=1,503 г/см . В сосуде по/тдержпилюз рН

7,5 — 8, при котором происходит полнос осаждение гидроокиси алюминия, к торую

5 удаляют фильтрованием. Горячий фильтрат, содержащий сульфат натрия, поступает в анодную камеру электролизера, представляющего собой двухкамерную ячейку с катионитовой мембраной типа

10 МК-40. Ионы натрия мигрируют через мембрану в катодное пространство, где, соединяясь с ионами гидроокисла, образуют

NaOH. Раствор Na01-1 из католного пространства непрерывно корректируют прибав15 лением раствора щелочи (42 /о) до содержания МаОН 160 г/л и подают на травле не со скоростью 10 мл/час, Разность скоростей подачи и отвода травильного раствора объясняется расходом воды за счст

20 испарения и уноса водородом, а также за счет участия в реакции растворения алюм иния.

B анодной камере образустся серная кислота за счет взаимодействия сульфа25 ионов с ионами гидроксония. Этот кислый раствор, содержащий также сульфат натрия, непрерывно подают на коррсктиро»ку кислотности и далее а осажденке гиЛроокиси алюминия.

30 Катодная плотность тока составляет среднем 2,6 А/дм, анодная — 1,6 А/дм, выходы по току; католный 85,2%. аподный

90,9% .

Элсктролитическое разложение сульфата натрия проводят до содержания сульфата 70 г/л в кислом растворе.

Чистота поверхности, получаемой травлением раствором, регенерированным по данному способу, относится к 6 — 7 классу, что является технологически удовлетворительным.

Для осуществления способа можно использовать также трехкамерный электролизер с двумя мембранами — катионооб45 менной и анионообменной и вводом раствора в среднее пространство. В этом случае получаемый кислый раствор не будет содержать сульфата натрия.

Кроме серной кислоты, могут быть применены и другие кислоты, например, фосфорная.

Использование способа регенерации щелочных растворов обеспечивает по сравнению с существующими способами сле55 дующие преимущества:

1. Устранение вредных стоков (щелочные и солевые растворы) и объемистых твердых отходов, удовлетворение требований охраны окружающей среды.

60 2. Предотвращение потерь алюминия и получение алюминия в виде окиси алюминия, имеющей разнообразные применения в промышленности (получение металлического алюминия, его соединений, катализа65 торов и сорбентов).

810854

Формула изобретения

Составитель Олейниченко

Редактор И. Квачадзе Техред О. Павлова Корректоры: В. Нам и Р. Беркович

Заказ 2147

Изд. М 251 Тираж 1048

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома

3. Технологическая компактность способа, который не требует объемистых отстойников.

4. Высокая скорость очистки травильного раствора, позволяющая избежать введения в схему резервуаров большой емкости.

Способ регенерации щелочных растворов для травления алюминия, включающий электролиз в многокамерных электролизерах с ионообменными мембранами, отличающийся тем, что. с целью повышения производительности процесса перед поступлением раствора в электролизер из него осаждают гидроокись алюминия путем добавления кислого раствора дo б рН 7,5 — 8 с последующим отфильтровыванием осадка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Захарьина С. Б., Анисимов А. П.

10 «Метод саморазложения», труды «Союзводоканалпроект», сер. 4, № 6, 1969.

2. Патент Японии № 78 7895, НКИ

12А12, опубл. 23.03.78.

3. Авторское свидетельство СССР

15 № 191501, кл. С 01 f 7/34, 1967.