一种锂铝合金化铣废液的处理回用系统及方法与流程

本发明涉及锂铝合金化铣加工废液的处理和再生回用技术领域，特别涉及一种锂铝合金化铣废液的处理回用系统及方法，包括废液的处理、再生回用和铝的回收即纳米材料γ-alooh的提取。

背景技术：

化学铣切（简称化铣）是一种非传统的加工工艺，通过这种工艺可以在强腐蚀性溶液中加工材料，并且可以加工复杂几何形状和精确尺寸的零部件。其已经广泛应用于现代航空航天工业中钢铁或铝合金产品的制造。对于铝合金多采用以氢氧化钠为主要组分的碱性腐蚀溶液，对锂铝合金进行碱性溶液腐蚀加工时，随着加工次数和时间的增加，溶液中偏铝酸根离子浓度急剧升高，以致达不到化铣精度的要求，失去化铣加工能力，成为化铣废液。

锂铝合金化铣废液中还含有大量naoh（100-240g/l）、alo2^-（70-100g/l），na2s：（20-40g/l），三乙醇胺：（25-45g/l）和少量重金属离子。其属于强碱性溶液，该废液不仅处理费用高，排出后对环境具有较大的危害，且造成了大量的资源浪费。因此，为了减少资源浪费和保护环境，需要我们探索锂铝合金化铣废液再生循环利用的方法。

随着环境问题的加剧和废水排放标准的严格要求，人们在不断探索处理化铣废液的方法。现今对铝合金化铣废液的处理方法和实践应用中，主要有以下方法：1、晶种法：在失效化铣废液中添加氢氧化铝晶种，并控制一定的温度让其发生结晶反应，此过程中温度是结晶过程的重要条件，因此需安装极其复杂和昂贵的温控设备；2、蒸发浓缩法：将化铣废液过滤除去渣滓，用水稀释，再加入晶种，让它发生结晶反应。然后将析出氢氧化铝晶种的溶液进行离心分离，上清液引入回收槽中，对其蒸发浓缩后返回化铣槽中再度使用。此法耗能高、时间周期长；3、用于锅炉烟尘喷淋水的中和方法，调节水的ph值；4、加入h2so4、hcl制作工业净水剂。

以上方法存在反应条件苛刻、反应时间长、能耗高、存在重金属二次污染等缺点，没有得到有效的应用与推广，因此急需找到一种反映条件温和、低能耗、无二次污染的化铣废液处理方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种锂铝合金化铣废液的处理回用系统及方法，通过向锂铝合金化铣废液中添加ctab和h2o2形成纳米γ-alooh沉淀的方法，实现处理化铣废液和同时回收高附加值铝资源的目的。在化铣废液中偏铝酸根大幅降低后，向废液中补充部分原料（naoh、na2s、teoa），使其达到化铣加工要求并回用，实现废水及缓蚀剂的再生回用。以解决化铣废液循环次数低以及处理成本高等现有技术中的问题，且具有废物回收利用、能耗低、清洁生产的优点。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种锂铝合金化铣废液的处理回用系统及方法，其特征在于：所述系统包括化铣废液分离单元、纳米γ-alooh合成单元、化铣废液再生回用单元和污泥脱水单元；

所述化铣废液分离单元包括化铣废液储存槽、膜分离器；化铣废液储存槽内的化铣废液经管道运输到膜分离器内，通过膜分离器内滤膜的分离作用使滤渣留在滤膜上，滤液进入纳米γ-alooh合成单元；

所述纳米γ-alooh合成单元包括罐式搅拌器、加药箱、纳米γ-alooh水溶液储存槽：化铣废液滤液由管道输送到罐式搅拌器后，打开加药箱阀门向罐式搅拌器内加入过氧化氢（h2o2）和十六烷基三甲基溴化铵（ctab）水溶液，在罐式搅拌器的搅拌下反应合成纳米γ-alooh水溶液并集中储存于纳米γ-alooh水溶液储存槽中；

所述化铣废液再生回用单元包括滤液调质池、化铣加工槽、精密微滤机；纳米γ-alooh溶液由泵和管道输送到精密微滤机，成块的纳米γ-alooh由其下部卸料口排出后运送至干燥区干燥，精密滤液输送至滤液调质池，向滤液中补充na2s、naoh、三乙醇胺（teoa）化铣原料，老化1－2天即可回用；

所述污泥脱水单元包括污泥收集槽、污泥调质槽和叠螺污泥脱水机；膜分离器内的污泥经管道运送至污泥收集槽，并输送至污泥调质槽，经调质后送入叠螺污泥脱水机，进行泥水分离；

所述方法包括如下步骤：

a、将锂铝合金化铣废液进行过滤，分出化铣废渣和化铣滤液；

b、将步骤a得到化铣废渣（即固体污泥）进行滤干、排净、淋洗、反吹出来后排入污泥储存槽，并向污泥储存槽内加入絮凝剂调质后进行脱水固化处理；脱水固化处理所得的固体滤渣收集并回收处理，脱出的废弃滤液并入污水处理管网按常规污水处理；

c、将步骤a得到的化铣滤液加入罐式搅拌器中，并加入ctab水溶液和h2o2混合，生成纳米γ-alooh水溶液；并将纳米γ-alooh水溶液送入精密微滤机进行过滤分离，得γ-alooh及可再生的滤液，将γ-alooh干燥后回收即可；

d、将步骤c中的可再生滤液导入滤液调质池中，并中加入适量的na2s、naoh、三乙醇胺调质，老化1-2天后返回化铣加工槽内进行回用。

进一步的：步骤d中加入的各原料的量，以使加入可再生滤液中的各组分浓度达到化铣液的要求为准。

进一步的：本系统中膜分离器内的滤膜为耐碱耐高温的聚醚砜（pes）材质，精密微滤机中的膜组件为耐碱的聚丙烯（pp）材质。

进一步的：步骤b中脱水固化后的固体滤渣收集并回收处理，脱出的废弃滤液并入污水处理管网按常规污水处理。

进一步的：化铣加工槽内对锂铝合金化铣加工最佳温度为90℃，加工完成后，化铣废液无需冷却即可输送至罐式搅拌器中进行合成反应。

进一步的：加入到罐式搅拌器中的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的质量浓度为0.75-1t/m³，加药量为1m³ctab水溶液/m³化铣废液；h2o2加药量为1.69m³（h2o2）/m³化铣废液。

进一步的：在膜分离器工作运行时，使其中压力保持在0.35mpa-0.45mpa，精密微滤机对滤管上的滤饼进行快速反吹卸料时，快速通入0.6mpa的压缩气体。

本发明的优点是：本发明结构简单，成本低，有效的实现了化铣废液的再生利用，且同时实现了处理化铣废液和铝资源回收的目的。系统在有效降低化铣废液中偏铝酸钠的含量后，经过调质后使其达到化铣液的生产加工要求，实现废水及缓蚀剂的再生回用。本发明具有生产条件温和、能耗低、资源回收利用和物质的闭环循环等清洁生产的优点。此外，化铣加工槽内对锂铝合金化铣加工最佳温度为90℃，加工完成后，化铣废液无需冷却即可输送至罐式搅拌器中进行合成反应，整个系统还具有节能的优点。

附图说明

图1为本发明系统结构图；

图2为本发明工艺流程图。

图中序号说明，1为1号泵；2为运泥斗车；3为叠螺式污泥脱水机；4为污泥收集槽；5为污泥调质池；6为污泥调质池加药口；7为化铣加工槽；8为8号泵；9为化铣废液储存槽；10为膜分离器；11为11号泵；12为罐式搅拌器；13为13号泵；14为alooh水溶液储存槽；15为加药流量计；16为ctab加药箱；17为h2o2加药箱；18为18号泵；19为精密微滤机；20为传送带；21为干燥区；22为22号泵；23为取样为加药口；24为滤液调质池；101为101号阀；102为102号阀；103为103号阀；104为水阀；105为气阀；106为106号阀；107为107号阀；108为108号阀；109为109号阀；110为110号阀；111为111号阀；112为112号阀；113为113号阀；114为114号阀；115为115号阀；116为116号阀；117为117号阀；118为118号阀；119为119号阀；120为120号阀；121为121号阀；122为放空阀；123为123号阀；124为截止阀；125为125号阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

参照图1和图2，本发明提供了一种锂铝合金化铣废液的处理回用系统及方法，所述系统包括化铣废液分离单元、纳米γ-alooh合成单元、化铣废液再生回用单元和污泥脱水单元；各单元及单元内部之间通过管道及泵进行连接；

所述化铣废液分离单元包括化铣废液储存槽、膜分离器；化铣废液储存槽内的化铣废液经管道运输到膜分离器内，通过膜分离器内滤膜的分离作用使滤渣留在滤膜上，滤液进入纳米γ-alooh合成单元；

所述纳米γ-alooh合成单元包括罐式搅拌器、加药箱、纳米γ-alooh水溶液储存槽：化铣废液滤液由管道输送到罐式搅拌器后，打开加药箱阀门向罐式搅拌器内加入过氧化氢（h2o2）和十六烷基三甲基溴化铵（ctab）水溶液，在罐式搅拌器的搅拌下反应合成纳米γ-alooh水溶液并集中储存于纳米γ-alooh水溶液储存槽中；

所述化铣废液再生回用单元包括滤液调质池、化铣加工槽、精密微滤机；纳米γ-alooh溶液由泵和管道输送到精密微滤机，成块的纳米γ-alooh由其下部卸料口排出后运送至干燥区干燥，精密滤液输送至滤液调质池，向滤液中补充na2s、naoh、三乙醇胺（teoa）化铣原料，老化1－2天即可回用；

所述污泥脱水单元包括污泥收集槽、污泥调质槽和叠螺污泥脱水机；膜分离器内的污泥经管道运送至污泥收集槽，并输送至污泥调质槽，经调质后送入叠螺污泥脱水机，进行泥水分离；

所述方法包括如下步骤：

a、将锂铝合金化铣废液进行过滤，分出化铣废渣和化铣滤液；

b、将步骤a得到化铣废渣（即固体污泥）进行滤干、排净、淋洗、反吹出来后排入污泥储存槽，并向污泥储存槽内加入絮凝剂调质后进行脱水固化处理；脱水固化处理所得的固体滤渣收集并回收处理（不是本发明的保护点，此外省略），脱出的废弃滤液并入污水处理管网按常规污水处理；

c、将步骤a得到的化铣滤液加入罐式搅拌器中，并加入ctab水溶液和h2o2混合，生成纳米γ-alooh水溶液；并将纳米γ-alooh水溶液送入精密微滤机进行过滤分离，得γ-alooh及可再生的滤液，将γ-alooh干燥后回收即可；

d、将步骤c中的可再生滤液导入滤液调质池中，并中加入适量的na2s、naoh、三乙醇胺调质，老化1-2天后返回化铣加工槽内进行回用。

优选的：为了确定步骤d中加入的各原料的量，应先对可回收的滤液中的偏铝酸根等离子的浓度进行测量，并根据测量值与要求值（或初始加入的化铣液）之间的差计算确定各组分加入的量，以使加入可再生滤液中的各组分浓度达到化铣液的要求。

优选的：本系统中膜分离器内的滤膜为耐碱耐高温的聚醚砜（pes）滤膜，精密微滤机中的膜组件为耐碱的聚丙烯（pp）膜组件。

优选的：步骤b中脱水固化后的固体滤渣收集并回收处理，脱出的废弃滤液并入污水处理管网按常规污水处理。

优选的：化铣加工槽内对锂铝合金化铣加工最佳温度为90℃，加工完成后，化铣废液无需冷却即可输送至罐式搅拌器中进行合成反应。

优选的：加入到罐式搅拌器中的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的质量浓度为0.75-1t/m³，加药量为1m³ctab水溶液/m³化铣废液；h2o2加药量为1.69m³（h2o2）/m³化铣废液。

优选的：在膜分离器工作运行时，使其中压力保持在0.35mpa-0.45mpa，精密微滤机对滤管上的滤饼进行快速反吹卸料时，快速通入0.6mpa的压缩气体。

下面对本发明的具体操作过程进行详细说明，本发明包括：步骤a，打开108号和109号阀门，将化铣废液储存槽9内的化铣废液经11号泵输送到膜分离器10中。待化铣废液输送完毕后，关闭108号、109号阀门，停止11号泵进液。打开105号气阀和110号阀门，向膜分离器中通入压缩气体，使膜分离器中保持0.35mpa-0.45mpa的压力。打开113、114号阀门，使化铣滤液通过13号泵输送至罐式搅拌器12中。待滤液输送完毕后，关闭105、110、113、114号阀门，停止13号泵进液。步骤b，先打开104、107号阀门，然后关闭104号阀门同时打开105号阀门，分别从膜分离器底部进水、进气，对膜上的截留物进行淋洗和反吹，打开125号阀门排入至污泥收集槽4内，待污泥和冲洗水排尽后，关闭104、105、107和125号阀门。打开101号和102号阀门，将污泥经1号泵输送至污泥调质池5内，通过污泥调质池加药口6向污泥调质池内加入pam、pac絮凝剂，同时开启其中的搅拌器，待调质完成后，关闭101号和102号阀门，将污泥送入叠螺式污泥脱水机3中进行泥水分离，分离后的滤液从脱水机左侧排出并入工业废水处理管网，干泥从底部排出至运泥斗车2，然后集中装袋进行特殊处置。步骤c，打开116号阀门，使加药箱中的ctab水溶液加入到罐式搅拌器12中，通过管道上的流量计控制加药量，加药量为1m3（ctab水溶液）/m3（化铣废液）。搅拌均匀。打开17号阀门，使加药箱中的h2o2加入到罐式搅拌器12中，通过管道上的流量计控制加药量，加药量为1.69m3（h2o2）/m3（化铣废液）。加药完成后关闭116、117号阀门，同时开启搅拌器开始反应，搅拌时间为10min。待反应完成后，打开115号阀门使生产的纳米γ-alooh水溶液排出储存至纳米γ-alooh水溶液储存槽，打开104号、111号阀门通入少许冲洗水至罐式搅拌器中，关闭104号阀门，打开105号阀门通入气体使搅拌器中的纳米γ-alooh充分排出，待纳米γ-alooh排尽后，关闭105、111和115号阀门。打开120和119号阀门，使纳米γ-alooh水溶液储存14中的纳米γ-alooh水溶液通过18号泵从精密微滤机19的下部进液。在过滤操作过程中，此时打开105号和112号阀门向微滤机通入空气，继续过滤，直到滤液出口有气泡出现为止滤液从微滤机上部流出，在滤液调质池24中集中处理。当纳米γ-alooh水溶液集中槽14中物料送完时，微滤机19内还存在少量未过滤物料，，操作完成后关闭105和112号阀门。接着将未过滤的剩余物料压回纳米γ-alooh水溶液集中槽14，再打开104号和111号阀门压进洗涤水对滤饼（纳米γ-alooh）进行洗涤。洗涤完毕后继续用低压空气对未过滤的洗涤水进行过滤，直至有气泡冒出时停止过滤，并用低压空气吹干滤饼。完成上述过滤后，打开122号放空阀，使精密微滤机19内压力将为零，再气动打开底部卸料底盖，通过上部滤液排出阀快速通入0.6mpa的压缩气体，对滤管上的滤饼进行快速反吹卸料。卸料完成后即通过滤液排出阀向微滤管通入少量干净自来水，以反吹卸料操作方式，这一操作结束后将气动快开底盖关上，即可进行二次过滤。步骤d，滤液全部收集至滤液调质池24中后，在搅拌状态下从滤液调质池取样口23取样检测滤液中各组分含量。检测完毕后从滤液调质池取样口向池中加入相应含量的化铣液原料。待老化后（1－5d）打开123号和121号阀门，化铣液通过22号泵输送至化铣加工槽7内，化铣液全部输送完毕后，关闭121号和123号阀门，在化铣加工槽内对锂铝合金进行化铣加工。加工完毕后打开103号和106号阀门，通过8号泵将化铣废液输送到化铣废液储存槽9内，实现回路循环。

本方案中，输送液体管道材质均为耐碱不锈钢管；膜分离器内的滤膜为耐碱耐高温的聚醚砜（pes）材质；精密微滤机中的膜组件为耐碱的聚丙烯（pp）材质。本方案中，锂铝合金中含有少量铜、镍、锌、铁等金属，经叠螺式污泥脱水机分离的污泥需要另行处理，因不是本方案的要点，且可按现有技术进行处理，故不再详述。

本发明结构简单，成本低，有效的实现了化铣废液的再生利用，且同时实现了处理化铣废液和铝资源回收的目的。系统在有效降低化铣废液中偏铝酸钠的含量后，经过调质后使其达到化铣液的生产加工要求，实现废水及缓蚀剂的再生回用。本发明具有生产条件温和、能耗低、资源回收利用和物质的闭环循环等清洁生产的优点。此外，化铣加工槽内对锂铝合金化铣加工最佳温度为90℃，加工完成后，化铣废液无需冷却即可输送至罐式搅拌器中进行合成反应，整个系统还具有节能的优点。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本法明并不局限于上述实施方式。即使对本发明做出各种变化，只要通过以化铣废液为原料合成新物质来降低铝合金化铣废液中铝的含量，并补充化铣原料后实现回用的方法，都在本发明的保护范围之内。