【正文】 前言 3 除漆工藝簡介 12 除漆溶劑的選擇 12 溶劑混合比例選擇 25 致謝 26 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 前言 概況 廢 鋁回收 是環(huán)保綠色經(jīng)濟的重要組成部分 鋁回收再生產(chǎn)是世界鋁工業(yè)的必要組成部分，是鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的不可缺少的資源，再生鋁的生產(chǎn)是有著巨大市場潛力和發(fā)展前景的行業(yè)。因此，再生鋁在工業(yè)發(fā)達國家的發(fā)展中占有重要地位，發(fā)達國家原鋁與再生鋁的比重已接近或超出 1:1。從對易拉罐外漆中主要無機成分的 XRD 圖譜的分析中，可知主要含有 TiO Fe、 Ti、 Al2O SiO3等無機物。 廢鋁再生 利用 形成高性能產(chǎn)品是各國追 求的目標 美國 2021 年用鋁廢料生產(chǎn)的再生鋁為 萬噸，超過了原鋁的產(chǎn)量。巴西有 15 萬人從事鋁飲料罐回收， 2021 年回收率達到 85％，居世界第一，常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 超過日本 ％的回收率。 采用先進的生產(chǎn)工藝，提高技術(shù)水平是世界再生鋁行業(yè)的主要發(fā)展趨勢。 目前，世界再生鋁的產(chǎn)品主要是鑄造件。 我國廢鋁回收技術(shù) 還存在明顯的差距 目前我國廢鋁再生的生產(chǎn)技術(shù)與世界發(fā)達國家相比，差距是非常明顯的，主要體現(xiàn)在： （ 1）再生鋁企業(yè)規(guī)模 較 小，技術(shù)力量 相對 薄弱。 （ 2） 整體 裝備水平低，生產(chǎn)成本相對較高。由于熔煉技術(shù)落后，產(chǎn)品能耗很高，以燃輕柴油為例，目前國內(nèi)的再生鋁企業(yè)其噸產(chǎn)品油耗一般在 80Kg以上，有的甚至超過 100Kg(目前世界先進水平在 45～ 50Kg左右 )。大部分靠人工挑選與分類，甚至有些鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和個體企業(yè)，不挑選，不分類，只要是鋁廢料就一起往爐子里裝。廢料中的油污、塑料等雜質(zhì)在高溫下裂解，產(chǎn)生大量有毒物質(zhì)，不僅造成對鋁液的二次污染，同時也 對周邊環(huán)境造成嚴重的污染。 （ 1）噴砂除漆是用砂紙打磨的方法除去易拉罐表面的漆層，砂紙粒度 ～ ，使用過的砂粒用稀鹽酸過濾回收二氧化鈦。 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 （ 2）熱 除漆在 500℃ ～ 540℃ 間，隨著溫度的升高，除漆率明顯增加，但是溫度升至540℃ 后則變化不明顯。由于漆層主要是有機烴類，加熱后烴類與氧發(fā)生反應(yīng)，生成 CO、 CO2 以及少量的氮、硫、磷等的氧化物揮發(fā)掉，當除漆率達到最大值時，繼續(xù)加熱則鋁合金片發(fā)生氧化而使質(zhì)量增加，出現(xiàn)除漆率下降的現(xiàn)象。在室溫下采用甲酰銨 乙基酮（ 1︰ 1）與水配制成濃度為 90%的溶液來浸泡鋁合金片，考察浸泡時間對除漆率的影響，隨著時間的延長，除漆率明顯增加， 15 分鐘就可以除去表面的全部漆層。濃硫酸與漆層中的有機物和氧化物反應(yīng)，不與鋁合金中的成分反應(yīng)，即鈍化效應(yīng)。由于鋁合金片質(zhì)量輕而體積相對大，一定量的濃硫酸能覆蓋的鋁合金片的質(zhì)量有限，因此選取比例大約為 %來做浸泡時間對除漆率的影響實驗。回轉(zhuǎn)窯以一定速度旋轉(zhuǎn)，廢鋁表面的漆層在一定的溫度下逐漸炭化，由于回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)，使得物料之間相互摩擦和震動，最后炭化物從廢鋁上脫落。但燒蝕過程中將產(chǎn)生大量的有害氣體，嚴重地污染空氣。所以，紅外光譜法實質(zhì)上是一種根據(jù) 分子內(nèi)部原子間的相對振動和分子轉(zhuǎn)動等信息來確定物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和鑒別化合物的分析方法。它的解析能夠提供許多關(guān)于官能團的信息，可以幫助確定 部分乃至全部分子類型及結(jié)構(gòu)。盡管如此，紅外譜圖仍是提供官能團信息最方便快捷的方法。 ④ 設(shè)置測量參數(shù)，點擊 Measure Parameters。 ⑧ 測量完畢后，退出 Spectra Manager 光譜窗口，退出計算機系統(tǒng)。研究廢液處理工藝，必須分別處理廢液、固體廢物、廢氣。通過實驗逐步形成一種生產(chǎn)效率高、表層材料處理徹底而鋁利用率很高的罐體預(yù)處理工藝技術(shù)。 （ 3）再結(jié)合物理方法對廢鋁易拉罐表面進行除漆。通過對廢鋁涂層的預(yù)處理，即去除罐體表面漆層，形成一種生產(chǎn)效率高、表層材料處理徹底而鋁利用率很高的罐體預(yù)處理工藝技術(shù)，改變我國再生鋁行業(yè)企業(yè)的現(xiàn)狀，提高再生鋁企業(yè)的市場競爭力，獲取更多的經(jīng)濟效益，同時加強廢鋁回收與再生技術(shù)的科技投入，不斷開展鋁再生技術(shù)的研究與開發(fā)，進 一步提高我國再生鋁企業(yè)的技術(shù)實力，充分發(fā)揮再生鋁在經(jīng)濟發(fā)展中的作用，有效地提高再生鋁生產(chǎn)高性能鋁合金產(chǎn)品，是再生鋁生產(chǎn)技術(shù)的重要提升與進步，具有很高的環(huán)境、資源和經(jīng)濟效益，開發(fā)與應(yīng)用前景廣闊，對于礦產(chǎn)資源匱乏的我國鋁生產(chǎn)行業(yè)具有非常重要的意義。用刀子將表面的漆層刮下 ,放在研缽 內(nèi)研磨成粉末狀 ， 干燥 ， 用紅外光譜儀檢測應(yīng)用。 ③ 將研磨好的固體粉末按照壓片模具使用說明裝好待用。 ⑦ 儀器首先采集背景，背景采集完畢，調(diào)整好傅立葉紅外色譜儀的測試參數(shù)。 ② 將鋁罐樣品稱重，將稱好的樣品放置在 8 個 250ml 的燒杯中，配上不同的溶劑。 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 （ 2）初步擬定實驗步驟 ① 將可口可樂鋁罐樣品在電子天平上稱重，稱出 4 組，每組 5~6g。 ④ 加熱過后，根據(jù)溶液顏色來初步判斷，用清水洗凈鋁罐樣品表面的溶劑 ,在鼓風干燥箱內(nèi)干燥 ,稱重。 在改變加熱的溫度，加熱的時間等條件，研究較好溶劑組合下加熱溫度和加熱時間對除漆的影響，修改和完善除漆實驗方法。 ③ 每過十五分鐘觀察燒杯內(nèi)溶液顏 色變化的現(xiàn)象，同時晃動一小會，共加熱 4 個小時。 ⑦ 將實驗中產(chǎn)生的有機溶液樣品和攪拌所得固體廢物樣品拿去檢測，分析檢測實驗數(shù)據(jù)，對實驗方案的可行性和結(jié)論作出討論。與所查文獻中敘述鋁罐漆層含有的有機物相對應(yīng)分析 (廢舊罐 料表面涂有有機涂料、無機涂料，如環(huán)氧化合物、聚乙烯、聚丙烯、 TiO Fe、 Ti、 Al2O SiO3 等。 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 32 溶劑除漆效果 表 31 單一溶劑除漆效果 溶劑 鋁罐 /g 現(xiàn)象 N,N二甲基甲酰胺 明顯顏色變化 N,N二甲基乙酰胺 明顯顏色變化 二甲基亞砜 明顯顏色變化 環(huán)己醇 較明顯顏色變化 正丁醇 較明顯顏色變化 乙醚 無明顯變化 乙酸酐 無明顯變化 甲苯 無明顯變化 三氯甲烷 有顏色變化 1,2二氯乙烷 有顏色變化 1,2二氧六環(huán) 無明顯變化 乙腈 有顏色班花 圖 33 棉花擦拭鋁罐表面的效果 圖 32 溶劑顏色變化的一部分照片。實驗中醇類較其他溶劑的揮發(fā)較高，而且醇類味道較大，考慮到工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保問題，所以從中初步選取六種相對揮發(fā)較低的溶劑 ， N,N二甲基甲酰胺 ， N,N二甲基乙酰胺 ， 二甲基亞砜 ， 三氯甲烷 ， 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 1,2二氯乙烷 ， 乙腈 。 表 32 不同溶劑組合對除漆率的影響 溶劑 鋁罐 /g 剩余量 /g 除漆率 /% 1 二甲基亞砜 15ml； N,N二甲基甲酰胺 15ml； 三氯乙烷 15ml 2 二甲基亞砜 15ml； N,N二甲基甲酰胺 15ml；三氯乙烷 15ml 3 二甲基亞砜 15ml； N,N二甲基甲酰胺 15ml；三氯乙烷 15ml 4 二甲基亞砜 15ml； N,N二甲基甲酰胺 15ml；三氯乙烷 15ml 5 二甲基亞砜 15ml； N,N二甲基甲酰胺 15ml；三氯乙烷 15ml 6 二甲基亞砜 15ml； N,N二甲基甲酰胺 15ml；三氯乙烷 15ml 7 二甲基亞砜 15ml； N,N二甲基甲酰胺 15ml；三氯乙烷 15ml 8 二甲基亞砜 15ml； N,N二甲基甲酰胺 15ml；三氯乙烷 15ml 0 1 2 3 4 5 6 7 8 92. 02. 22. 42. 62. 83. 03. 23. 43. 63. 84. 0除漆率/% 序號 表 3 2 （ a）表 32 除漆率變化圖 （ b）除漆效果照片 圖 34（ a,b）不同溶劑組合對除漆率的影響 表 32 和圖 33(a,b)中的 (a)圖可以明顯 看出溶劑組合中含有三氯甲烷的效果明顯較差，而且 N,N二甲基甲酰胺， 1,2二氯乙烷，乙腈三種溶劑組合的除漆的值最低，可以看出沒常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 有加入二甲基亞砜的溶劑組合效果最差，但二甲基亞砜與 N,N二甲基甲酰胺 ， N,N二甲基乙酰胺組合的除漆效果也不太好?？紤]鋁罐漆層含量較低，對比增加一倍廢鋁罐的重量的除漆效果，而且也考慮漆層表面顏色漆殘余較多，在攪拌中加入粗砂將漆層除去。 （ 4）以上的實驗中獲得的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩種溶劑存在的溶劑組合的除漆效果明顯較好，故考慮如果只采用這兩種溶劑混合的除漆率要是較好，則可以確定二甲基亞砜， N,N二 甲基甲酰胺的混合為較優(yōu)的溶劑組合，考察對除漆率的影響，如表 3圖 36(a,b)所示。 溶劑混合比例 選擇 （ 1）確定二甲基亞砜， N,N二甲基甲酰胺為較優(yōu)的除漆溶劑組合，要進一步考察溶劑混合比例的變化對除漆率的影響，混合二甲基亞砜： N,N二甲基甲酰胺 =1: 1:2 和 1:3下對除漆率的影響，如表 3表 3表 38 以及圖 37(a,b)所示。 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 （ 2）考慮到以上的結(jié)果，想測試在較優(yōu)組合的溶劑比例下的溶劑量能夠去除漆的廢鋁的最大量，故增加 為 16~17g和 22~23g的量考察除漆率的變化，如表 3表 310 和圖38 所示。因為在高于 70℃ 時，鋁罐內(nèi)表層的保護膜大量的脫落，之前實驗中也有此現(xiàn)象出現(xiàn)，但量很少，就沒作為除漆效果來判斷。罐體樣品的漆層面積也看不出有漆料的出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)加熱 3h，除漆效果較差，但 5h、 6h下的除漆效果也沒有 4h下的效果好，但可以發(fā)現(xiàn)廢鋁表面有物質(zhì)黏著，說明加熱時間較長，去除表面漆層的同時，有形成了新的保護層，還有的鋁片上出現(xiàn)星星點點的銹跡，說明是其中的合金廢鋁成分氧化的結(jié)果。 可以與原廢鋁漆料紅外譜圖對比分析，把其中的酰胺類或者苯環(huán)類物質(zhì)等粘結(jié)劑溶解，使得漆層與鋁合金間粘結(jié)松軟，使得機械攪拌除漆更好。但該圖用的是溶劑的紅外譜圖背景，不能說明溶劑中是否含有其他的酰胺類物質(zhì)。 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 4 結(jié)論 本課題開展了一種化學分離和物理分離相結(jié)合的除漆工藝方法，通 過多次實驗，在目前實驗條件下獲得除漆效果較好的工藝方法 ： 在 甲基亞砜： N,N二甲基乙酰胺 =1： 2 的比列混合 下浸泡鋁罐， 在 70℃ 下恒溫加熱 4h，配合稍微的晃動，再 利用機械攪拌的方法除去表面漆層，除漆率在 6%左右，除漆效果較好。 （ 3）實驗中增加廢鋁罐來增加廢鋁料間摩擦，會增加鋁合金的損失，而增加 粗砂來處理攪拌中的摩擦問題，除漆效果較優(yōu)。 通過一步步的實驗，改變條件分析結(jié)果，最終確定了一種較好的除漆工藝流程，對漆層預(yù)處理工藝的研究和發(fā)展有一定的益處，相信通過科學進步和儀器設(shè)備發(fā)展，漆層預(yù)處理工藝必會得到很好地發(fā)展， 也會促進鋁再生技術(shù)的發(fā)