【正文】 效果較好，鋁回收率也較高。 1 我國(guó)廢鋁回收技術(shù)還存在明顯的差距 3 國(guó)內(nèi)外除漆工藝現(xiàn)狀與分析 6 紅外色譜法測(cè)試步驟 7 實(shí)驗(yàn)的目的和目標(biāo) 20 實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)與分析 發(fā)展再生鋁行業(yè)不僅節(jié)約稀有鋁礦產(chǎn)資源，節(jié)約能源消耗，同時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)的意義更為突出。單個(gè)易拉罐的重量約為 15g，罐體表面漆層大約占 %，外表面漆層的含有有機(jī)烴類黏合劑和以二氧化鈦為主要成分 的化工漆料，內(nèi)表面上為乙烯樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂系的涂料。而且除漆作為廢舊易拉罐回收利用的核心技術(shù)，它能使廢舊鋁易拉罐的再生利用具有生產(chǎn)率高、能耗低、制成品合金成份容易控制等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、社會(huì)的廣泛重視。 巴西于 1990 年開(kāi)始生產(chǎn)鋁飲料罐，現(xiàn)在年產(chǎn)鋁罐能力達(dá)到 102 億只， 1991 年開(kāi)始回收鋁飲料罐。挪威海德魯公司在西班牙 Azuqueca 建立一座全新的重熔回收廠，從 2021 年開(kāi)始試生產(chǎn)鋁擠壓坯料，目前產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到 6 萬(wàn)噸 /年。脈沖霧化回收法主要用于回收廢汽車件，其優(yōu)點(diǎn)是成本低廉，能耗與霧化氣體消耗量低，適合于高合金化的復(fù)雜鋁合金的再生。這樣，通用汽車公司沖壓件廠每年節(jié)省資金 250 萬(wàn)美元。鋁的實(shí)際收得率只有 70～ 80％，有的還不足 60％，而發(fā)達(dá)國(guó)家則在 90％以上，有的高達(dá) 98％；另外， 國(guó)家 在再生鋁科研方面投入少，從事這方面的研究人員 很 少。熔煉過(guò)程中金屬燒損現(xiàn)象嚴(yán)重．特別是熔煉薄壁、廢屑等廢鋁金屬，鋁的回收率相當(dāng)?shù)?(普遍低于 90％ )。我國(guó)目前廢鋁破碎、篩分、挑選、分類等預(yù)處理技術(shù)水平很低。由于在熔煉生產(chǎn)過(guò)程中，企業(yè)沒(méi)有對(duì)廢鋁進(jìn)行科學(xué)的預(yù)處理，加上熔煉設(shè)備及煙塵處理技術(shù)落后，對(duì)于鋁廢料所限帶的油污、塑料、包裝紙等外來(lái)雜物的處理能力不強(qiáng)。除漆率是指經(jīng)過(guò)除漆層處理后鋁合金片表面漆層的減少量和未除漆之前漆層量的百分比。另外，采用砂紙打磨的方式處理時(shí)，耗時(shí)長(zhǎng)而且去除率也不能保證穩(wěn)定地達(dá)到 100%，不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間除漆率變化不明顯，并有下降的趨勢(shì)。溶液濃度對(duì)除漆率的影響從試驗(yàn)中可以看出，隨溶液濃度的增加，除漆率顯著增加，當(dāng)溶液濃度 90%時(shí)，除漆率就達(dá)到了 100%。 （ 4）濃硫酸除漆是利用濃硫酸鈍化的特性來(lái)去除鋁罐表面的漆層。 54%是鋁合金片上的漆層能被濃硫酸完全清除的最高濃度。但此類廢罐都是薄壁制品，漆層在燃燒過(guò)程中部分鋁被氧化，還增加了回收鋁中的雜質(zhì)和氣泡；二是采用回轉(zhuǎn)窯焙燒法，回轉(zhuǎn)窯可以分為同流法和逆流法，它們的主要組成部分基本相似，主要不同是窯內(nèi)鋁片流動(dòng)方向與熱煙氣流動(dòng)方向相反。 圖 同流法回轉(zhuǎn)窯示意圖 圖 逆流法回轉(zhuǎn)窯示意圖 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 對(duì)于廢鋁中經(jīng)常含有油漆、油類、塑料、橡膠等有機(jī)非金屬雜質(zhì)，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)常用高溫?zé)g的辦法去除絕緣體，即在脫漆爐內(nèi)以 500℃ 以上的溫度對(duì)廢鋁料進(jìn)行加熱與足夠時(shí)間的保溫，能夠清除干凈一般的油類和涂層均。 表面除漆工藝中的 定性分析 方法 紅外色譜法原理 當(dāng)一束具有連續(xù) 波長(zhǎng) 的紅外光通過(guò)物質(zhì)，物質(zhì) 分子 中某個(gè) 基團(tuán) 的振動(dòng)頻率或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和紅外光的頻率一樣時(shí)，分子就吸收 能量 由原來(lái)的 基態(tài) 振 (轉(zhuǎn) )動(dòng)能級(jí)躍遷到能量較高的振(轉(zhuǎn) )動(dòng) 能級(jí) ，分子吸收紅外 輻射 后發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，該處波長(zhǎng)的光就被物質(zhì)吸收。 紅外光譜是物質(zhì)定性的重要的方法之一。大多數(shù)化合物的紅外譜圖是復(fù)雜的，即便是有經(jīng)驗(yàn)的 專家 ，也不能保證從一張孤立的紅外譜圖上得到全部分子結(jié)構(gòu)信息，如果需要確定分子結(jié)構(gòu)信息，就 要借助其他的分析測(cè)試手段，如 核磁 、 質(zhì)譜 、紫外光譜 等。 ③ 點(diǎn)擊 Spectra Manager 窗口里的 Spectrum Measurement 圖標(biāo)，進(jìn)入光譜測(cè)量窗口，常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 以進(jìn)行樣品的光譜測(cè)量。 ⑦ 點(diǎn)擊 Spectra Analysisi 進(jìn)行光譜分析。在老師的幫助下，通過(guò)查閱文獻(xiàn)，制定出該實(shí)驗(yàn)方案， 目的是研究一種化學(xué)分離和物理分離相結(jié)合的工藝方法，首先設(shè)計(jì)合理的除漆溶劑組合來(lái)浸泡廢鋁，使漆層脫落或溶掉漆層中的有機(jī)烴類粘合劑 ， 再采用物理方法除去漆層的無(wú)機(jī)物和微量的有機(jī)物。廢氣主要是實(shí)驗(yàn)中的溶劑揮發(fā)，在工廠生產(chǎn)中可以采取相應(yīng)措施回收廢棄中的溶劑，也可以處理其中的有機(jī)溶劑，滿足氣體排放標(biāo)準(zhǔn)就可安 全排放。 （ 2）采用 4～ 5 種化學(xué)試劑的結(jié)合對(duì)廢鋁易拉罐表面進(jìn)行除漆。 課題 研究的 意義 本 課題開(kāi)展了 一種化學(xué)分離和物理分離相結(jié)合的工藝方法，設(shè)計(jì)合理的除漆溶劑浸泡廢鋁除去漆層，使漆層脫落或被溶劑溶掉，再通過(guò)機(jī)械攪拌摩擦除漆，盡量消除除漆工藝工程中的污染問(wèn)題。 實(shí)驗(yàn)使用 溶劑及儀器 N,N二甲基甲酰胺（ N,NDimethylformamide），化學(xué)純， 江蘇強(qiáng)盛化工有限公司 N,N二甲基乙酰胺（ N,NDimethylcetamide）， 分析純， 江蘇強(qiáng)盛 化工 有限公司 二甲基亞砜（ Dimethyl Sulfoxide）， 分析純， 江蘇強(qiáng)盛化工有限公司 正丁醇（ nbutanol）， 分析純， 江蘇強(qiáng)盛化工有限公司 環(huán)己醇（ Cyclohexanol）， 化學(xué)純， 上海凌峰化學(xué)試劑有限公司 三氯甲烷（ Trichloromethane）， 分析純， 江蘇強(qiáng)盛化工有限公司 1,2二氯乙烷（ 1,2Dichloroethane）， 分析純， 上海凌峰化學(xué)試劑有限公司 乙腈（ Acetonitrile）， 分析純 ， 江蘇強(qiáng)盛化工有限公司 乙醚 (Diethyl ether)， 分析純 , 江蘇強(qiáng)盛化工有限公司 乙酸酐（ Acetic anhydride）， 分 析純 , 江蘇永華精細(xì)化工有限公司 甲苯 (Toluene)， 分析純 , 江蘇強(qiáng)盛化工有限公司 1,4二氧六環(huán)（ 1,4Dioxane）， 分析純， 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 傅里葉紅外光譜儀， NICOLET380， 美國(guó) Thermo Nicolet 公司 精密定時(shí)電動(dòng)攪拌器， JJ1 型， 江蘇金壇市榮華儀器制造有限公司 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱， DHG9075A 型， 上海 恒科技有限公司 電子太平， EL204 型， 梅特勒 托利多儀器（上海）有限公司 數(shù)顯恒溫水浴鍋， HH2 型， 國(guó)華電器有限公司 圖 21 傅立葉紅外光譜儀圖 圖 22 數(shù)顯恒溫水浴鍋 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 實(shí)驗(yàn)步驟 采樣部分 將收集的廢鋁易拉罐分類開(kāi)來(lái) ， 將罐蓋和罐底用剪刀剪去 ， 用去污粉洗去內(nèi)外表面的污垢 ,在干燥箱內(nèi)烘干。 ② 取樣品約 2mg，溴化鉀約 50100g 混合 在瑪瑙缽中進(jìn)行研磨，直至組合均勻，成粉末狀。 ⑥ 逆 時(shí)針擰轉(zhuǎn)放油閥手輪，開(kāi)啟放油閥，查看樣品薄片的質(zhì)量。 實(shí)驗(yàn)方案 （ 1）溶劑的選擇 ① 紅外譜圖分析與文獻(xiàn)資料的參考，得出鋁罐漆層的有機(jī)物成分，根據(jù)有機(jī)溶劑的極性相似相容原理，選出幾種適宜的溶劑。 ⑤ 加熱 4 個(gè)小時(shí)后，溶劑內(nèi)有顏色的變化，根據(jù)溶液顏色的變化初步判斷，用鑷子捏取棉花擦拭樣品表面，從中選出較好的幾種除漆溶劑。 ③ 每過(guò) 十五分鐘觀察燒杯內(nèi)溶液顏色變化的現(xiàn)象，同時(shí)搖晃一小會(huì)，共加熱 4 個(gè)小時(shí)。 （ 3）修改實(shí)驗(yàn)方法 根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中反映出的 除漆效果，及時(shí)完善 實(shí)驗(yàn)的溶劑種類，溶劑的用量比率，鋁罐樣品的用量等條件的改變，考察溶劑不同對(duì)除漆的影響，選擇除漆效果較好的溶劑組合。放置于恒溫水浴鍋內(nèi)恒溫加熱，溫度設(shè)置為 70℃ 。 ⑥ 將水溶液和鋁罐樣品分離，清洗鋁罐樣品中間夾雜的粉末，干燥，稱重，計(jì)算除漆率。 4000 3500 3000 2500 2021 1500 1000 500607080905 1 4 .9 2 6 11 1 2 0 .4 9 51 4 0 0 .1 3 61 5 5 0 .5 6 41 7 3 1 .8 4 92 3 6 0 .5 63 1 2 8 .1 2 73 7 3 9 .4 8 23 8 4 9 .4 1T波數(shù) /c m1 圖 31 紅外色譜圖數(shù)據(jù)分析 圖 31 只能反映兩種鋁罐表面漆層中有機(jī)物的成分差不多，從圖中發(fā)現(xiàn) 1730cm1左右出現(xiàn)峰值可能存在聚酰胺、聚酯類的化合物， 1400~1600cm1 有吸收峰可能為不飽和基團(tuán)或苯類物質(zhì)?？疾靻我蝗軇?duì)鋁罐表面漆層去除的效果，如圖 和表 所示。 比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象選擇對(duì)漆層的除去效果相對(duì)較好的幾種有機(jī)溶劑。如表 32 和圖 33(a,b)所示。 （ 3）進(jìn)一步考察二甲基亞砜， N,N二甲基甲酰胺， N,N二甲基乙酰胺， 1,2二氯乙烷， 乙腈五種溶劑組合除漆的效果。此外根據(jù)數(shù)據(jù)變化可以看到 N,N二甲基甲酰胺兩種溶劑組合的除漆效果較優(yōu)于 N,N二甲基乙酰胺的溶劑組合，所以進(jìn)一步選擇溶劑組合。 (b)圖也反映鋁表面漆量減少了，也客觀的反映除漆的效果越來(lái)越好。故仍可以用除漆率作為比較除漆效果的數(shù)據(jù)。 表 311 不同溫度下的除漆率的數(shù)據(jù)分析 溶劑 鋁罐 /g 剩余量 /g 除漆率 /% 加熱溫度 /℃ 1 二甲基亞砜 15ml N,N二甲基甲酰胺 30ml 50 2 二甲基亞砜 15ml N,N二甲基甲酰胺 30ml 50 3 二甲基亞砜 15ml N,N二甲基甲酰胺 30ml 60 4 二甲基亞砜 15ml N,N二甲基甲酰胺 30ml 60 5 二甲基亞砜 15ml N,N二甲基甲酰胺 30ml 70 6 二甲基亞砜 15ml N,N二甲基甲酰胺 30ml 70 7 二甲基亞砜 15ml N,N二甲基甲酰胺 30ml 80 8 二甲基亞砜 15ml N,N二甲基甲酰胺 30ml 80 50 55 60 65 70 75 80234567除漆率/%溫度 /℃ 圖 39 加熱溫度對(duì)除漆率的影響 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 從表 311 和圖 39 中 可以看出 ， 70℃ 下的除漆率高于其他溫度的除漆率，分析數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩者沸點(diǎn)都在 150℃ 上面，但是在加熱溫度 80℃ 的溶劑的揮發(fā)量增加，與漆層反應(yīng)的溶劑量降低，影響了除漆率，但還是高于 60℃ 下的除漆率。 表 312 不同