Способ регенерации щелочныхрастворов для травления алюминия

Союз Советских Социалистических Республик(088.8) Б 1 оллстень Ле 9 зобретеннйЫтий по де описания 07 03 8 2) Авторы изобретен Д. Н. Грицан, В. И, Лари Л. И, Чеканова и И, П Харьковский ордена Трудового государственный университет и Харьковский авиационный за комсомола(71) Заявители Знамен орького инского од им,с(54) С ПО РАСТВОР РЕГЕНЕРАЦИ И ЩЕЛОЧ Н Ь 1 Х ЛЯ ТРАВЛЕНИЯ АЛ 1 ОМИ Н И резервуары - отстои ники большого объема.Известен также способтраигльных растворов путемсилпката натрия и осажденияката натрия 2.Недостатком этого способа является то, что алюминий удаляется в виде алю мосиликата, который не находит достаточно широкого применения в промышленности. Кроме того, силикат натрия легко образует коллоидные растворы, вследствие чего поддержание постоянства концентрации силиката в травильном растворе затруднительно.Известен способ регенерации щелочных растворов, включающий электролиз вмногокамерных электролизерах с понообменными мембранами, при котором ироисхо.дит выделение гидрата окиси алюминия 3 регенерации юбавченич алюмосили раство камер ми ме то, что ся гид даатся док гй рическ(43) О ну бл икова но 07.03 (45) Дата опубликования 1Изобретение относится к области химической обработки алюминия и его сплавов и может быть использовано на машиностроительных и авиационных заводахдля регенерации щелочных травильных растворов.Травильные растворы для алюминия иего сплавов представляют собой растворедкого натра, в котором по мере травления снижается концентоация щелочи и накапливается алюминат натрия. Задача регенерации травильных растворов состоит втом, чтобы поддерживать концентрациющелочи не ниже заданного уровня, а концентрацию алюмината не выше заданногоуровня. Таким образом, регенерация указанных растворов сводится к удалениюгидроокиси алюминия из алюминатных растворов.Известен способ регенерации травильных растворов, заключающийся в длитель.ном отстаивании алюминатных растворов(8 - 10 суток) при 30 С, в результаге чегогидроокись алюминия выпадает в осадок,а концентрация свободной щелочи достигает 110 - 120 г/л 1,Недостатком этого способа являетсячрезмерная длительность и низкая произ.водительность способа, в связи с чем дляего осуществления требуется соо 1,ужать 3 ласно этому способу алюминатнь 1 п р подвергают электролизу в многоных электролизерах с ионообменнымбранами. Его недостатком являетсяв анодном пространстве выделяетрат окиси алюминия, который осажна диафрагмах и электродах. Осадроокиси алюминия повышает элекгое и гидродинамичсское сопротивлс ппс мсморан и поверхность контакта ано.ла с электролитом, что приводит к увели.чспшо расхода электроэнергии, разогреву и даяс оплавлению мембран и нарушению гсрмстпчпости камеры, что леласт процесс пспропзводитсльным.Целью изобретения является повышение производительности процесса.Поставленная цель достигается тем, чтов 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 на аноде кислый раствор подают на осаждснис гидроокиси ал 1 оминия.Элсктролиз фильтрата, получаемого после отделения гидроокиси алюминия, и солеркащего главным образом натриевую соль кислоты, например серной, но нс содержащего алюминия, позволяет прсдот.вратить 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 осаядения и электролиза прово лятся в различных точках цикла регенерг.цип травильного раствора и разделены в пространстве, Благодаря этому устраняются помехи, создаваемые электролизу выделением осадка гидроокиси алюминия.На чертеже показана схема способа регснерации.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. 1 Целочной 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 (Д 16 или В 95) подвергают травлению со скоростью 0,150 - 0,175 г/л час в травильном растворе, содержащем 160 г/л МаОН и 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 8108544добавлением чистой серпой кислоты лот 1=1,503 г/см, В сосуде по/тдерживлю 1 рН7,5 - 8, при котором происходит полнососаждение гидроокиси алюминия, к торую5 удаляют фильтрованием, Горячий фильтрат, содержащий сульфат натрия, поступает в анодную камеру электролнзера,представляющего собой двухкамернуюячейку с катионитовой мембраной типа10 МК. Ионы натрия мигрируют через мембрану в катодное пространство, где, соединяясь с ионами гидроокисла, образуютМаОН. Раствор Р 4 аОиз католного пространства непрерывно корректируют прибав 15 лением раствора щелочи (42%) до содержания МаОН 160 г/л и подают на травление со скоростью 10 мл/час, Разность скоростей подачи и отвода травильного раствора объясняется расходом волы за счст20 испарения и уноса водородом, а также засчет участия в реакции растворения алюминия,В анодной камере образустся сернаякислота за счет взаимодействия вульфа.25 ионов с ионами гидроксония. Этот кислыйраствор, содержащий также сульфат натрия, непрерывно подают на коррсктиро- ку кислотности и далее на осаяденке гиЛроокиси алюминия.ЗО Катодная плотность тока составляет г,среднем 2,6 А/дм, анодная - 1,6 А/дм, выходы по току; католный 85,2%. аподный90,9 "о.Элсктролитическое 1 разлояснпс сульфата натрия проводят до содержания сульфата 70 г/л в кислом растворе.Чистота поверхности, получаемой травлением раствором, регенерированным поданному способу, относится к 6 - 7 классу, что является технологически удовлетворительным.Для осуществления способа можно использовать такяе трехкамерный электролизер с двумя мембранами - катионооб 45 менной и анионообменной и вводом раствора в среднее пространство. В этом случаеполучаемый 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 сле 55 дующие преимущества:1. Устранение вредных стоков (щелочные и солевые растворы) и объемистыхтвердых отходов, удовлетворение требований охраны окружаюшей среды.60 2. Предотвращение потерь алюминия иполучение алюминия в виде окиси алюминия, имеющей разнообразные применения впромышленности (получение металлического алюминия, его соединений, катализа 65 торов и сорбентов).810854 Формула изобретения Составитель ОлейниченкоРедактор И. Квачадзе Техред О. Павлова Корректоры: В. Бам н Р. Беркович Заказ 2147 Изд, М 251 Тираж 1048 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома 53. 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, включаю. щий электролиз в многокамерных электролизерах с ионообменными мембранами, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса перед поступлением раствора в электролизериз него осаждают гидроокись алюминияпутем добавления кислого раствора до5 рН 7,5 - 8 с последующим отфильтовыванием осадка.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Захарьина С. Б., Анисимов А. П,10 Метод саморазложения, труды Союзводоканалпроект, сер. 4,6, 1969.2. Патент Японии78 7895, НКИ12 А 12, опубл, 23.03.78.3, Авторское свидетельство СССР15191501, кл. С 017/34, 1967.