【正文】 e reaction time on the affect of paint striping craft, and determined the optimum experimental program for the better paint stripping craft and the high efficency of aluminum recovery. Key words: Aluminum cans， Paint stripping craft， Pretreatment， Chemical separation， Physical separation 常熟理工學(xué)院畢業(yè)論文 目 錄 1 前言 1 概況 1 廢鋁再生利用形成高性能產(chǎn)品是各國追求的目標(biāo) 2 目前易拉罐表面漆料的去除工藝發(fā)展?fàn)顩r 3 除漆工藝簡介 6 紅外色譜法原理 6 擬定廢鋁易拉罐除漆的實驗方案 7 實驗具體步驟 8 2 實驗部分 9 溶劑及儀器 10 采樣部分 10 檢測方法 10 實驗方案 10 3 結(jié)果與討論 12 紅外色譜圖分析 12 實驗數(shù)據(jù)整理與分析 12 除漆溶劑的選擇 12 溶劑混合比例選擇 24 參考文獻(xiàn) 25 致謝 26 常熟理工學(xué)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(jì)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)。鋁是一種可以完全回收再生且品質(zhì)不會降低的金屬，廢鋁回收利用，不僅能變廢為寶、凈化環(huán)境、拓展資源、節(jié)約能耗，而且還為汽車、儀器儀表、模具等制造行業(yè)提供廉價的鋁合金，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益，是一項當(dāng)代受益、惠 及子孫的 “綠色工程 ”產(chǎn)業(yè)。因此，再生鋁在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的發(fā)展中占有重要地位，發(fā)達(dá)國家原鋁與再生鋁的比重已接近或超出 1:1。 而易拉罐作為一種飲料包裝用品，制作材料就是鋁合金，是一種常用且大量的消耗品，所以處理好易拉罐的回收再生尤為重要。從對易拉罐外漆中主要無機(jī)成分的 XRD 圖譜的分析中，可知主要含有 TiO Fe、 Ti、 Al2O SiO3等無機(jī)物。除了用洗滌劑等清除表面的污垢外，最主要是對罐體表面顏色漆層的處理。 廢鋁再生 利用 形成高性能產(chǎn)品是各國追 求的目標(biāo) 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。美國鋁業(yè)公司已經(jīng)確立了新的目標(biāo)為， 2020 年美鋁的鋁產(chǎn)品要有 50％用回收的廢鋁生產(chǎn)。巴西有 15 萬人從事鋁飲料罐回收， 2021 年回收率達(dá)到 85％，居世界第一，常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 超過日本 ％的回收率。 西班牙目前原 鋁生產(chǎn)能力為 37 萬噸 /年，再生鋁生產(chǎn)能力為 25 萬噸 /年，再生鋁的比例超過了 40%，而且再生鋁的生產(chǎn)能力還在增加。 采用先進(jìn)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。流化床法由加拿大鋁業(yè)公司開發(fā)，可以處理各種廢雜鋁，并且回收效率高、節(jié)約能源、排放物少。 目前，世界再生鋁的產(chǎn)品主要是鑄造件。如日本新菱鋁回收公司建成了從廢鋁罐到扁坯的聯(lián)合工廠，該廠年生產(chǎn)能力為 6 萬噸，廢易拉罐就可 直接變成生產(chǎn)易拉罐用的板卷；美國通用汽車公司和加鋁建立起鋁廢料回收再生系統(tǒng)，將汽車沖壓件廠的 6111 鋁合金廢料全部送到加鋁在美國 Oswego 鋁加工廠直接入爐重熔，再軋制汽車用板返回至汽車沖壓件廠。 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(dá)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。同國外再生鋁企業(yè)平均年產(chǎn) 5 萬噸的規(guī)模相比，中國目前再生鋁企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模確實小，平均年產(chǎn)只有 500 噸左右；工藝落后，技術(shù)力量薄弱，我國好多廢鋁回收企業(yè)采用 “土法 ”熔煉，技術(shù)含量低，工人勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低，鋁燒損大，實收率低。 （ 2） 整體 裝備水平低，生產(chǎn)成本相對較高。由于此類設(shè)備使用明火對鋁進(jìn)行接觸式的加熱熔化。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(jìn)水平在 45～ 50Kg左右 )。目前我國尚沒有形成比較完善的廢鋁回收系統(tǒng)，廢鋁的回收處理很原始，管理比較混亂，不同品質(zhì)、不同類型的廢舊金屬材料相互混雜的現(xiàn)象十 分普遍。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。 （ 4）生產(chǎn)過程氣體、固體廢棄物污染 較為嚴(yán)重。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(yán)重的污染。 除漆 方法 簡介 用洗滌劑清洗除去廢舊鋁罐表面的灰塵等固體雜質(zhì)后，再用自來水沖洗干凈，晾干后將罐體從整罐上切割下來，并將罐體剪成若干個質(zhì)量相近的小鋁合金片，在內(nèi)層標(biāo)注順序號以區(qū)分樣品，用分析天平稱重后備用。 （ 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。但是用砂紙打磨后去除率達(dá)到 100%的鋁合金片，在馬福爐內(nèi)加熱500℃ 以上并保溫 10 分鐘，發(fā)現(xiàn)仍然有質(zhì)量損失，說明打磨并不能保證完全除掉漆層，并且砂紙打磨也有可能除掉部分內(nèi)層鋁合金，使鋁合金的合金成分改變以及回收率降低。 常熟理工學(xué)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。開始，隨著時間的增加，除漆率顯著增加， 20 分鐘左右達(dá)到最大值約 93%。由于漆層主要是有機(jī)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(dāng)除漆率達(dá)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。 （ 3）有機(jī)溶劑除漆是根據(jù)有機(jī)物間的 “相似相溶 ”原理，采用有機(jī)溶液溶解有機(jī)漆，而不和鋁合金片發(fā)生反應(yīng)。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。因此可以通過過濾除去雜質(zhì) ，蒸發(fā)提純后得到較純的溶液，重復(fù)利用，以降低成本。濃硫酸與漆層中的有機(jī)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)。而＞ 54%時，除漆率則顯著降低。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。 表 11 不同除漆方法對除漆率的影響 除漆方法 噴砂除漆 熱除漆法 溶劑除漆法 濃硫酸除漆法 除漆率 100% 約 93% 100% 100% 優(yōu)點(diǎn) 除漆率較高，污染少 方法簡單，工藝性好 除漆率高，回收合金中雜質(zhì)含量低 成本低，除漆率高，合金中雜質(zhì)含量低 缺點(diǎn) 除漆率不穩(wěn)定，內(nèi)層鋁損失高，不適宜大規(guī)模生產(chǎn) 污染嚴(yán)重，回收合金中雜質(zhì)含量高，成本高，能耗高 除漆率受溶液濃度影響明顯，工藝復(fù)雜 工藝復(fù)雜，消耗大量鋁 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 國內(nèi)外 熔煉 除漆工藝現(xiàn)狀與分析 廢舊罐料表面涂有一些有機(jī) 物、無機(jī)物等作為漆層防護(hù)材料，國外目前一般有兩種處理方式：一是將廢舊罐料直接裝入熔煉爐中熔煉，漆皮在熔煉過程被完全燃燒掉?；剞D(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。但該工藝采用加熱的方式，仍會出現(xiàn)鋁被氧化的事實，同時表層的碳化物顆粒會殘余，對廢舊罐料的熔體造成不小的質(zhì)量影響。但燒蝕過程中將產(chǎn)生大量的有害氣體，嚴(yán)重地污染空氣。另外一種處理廢鋁表面涂層、油污等污染物的方法是，采用丙酮等有機(jī)溶劑清洗，但缺乏對所形成廢液的處理，又造成了新的污染。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。紅外光譜圖通常用波長 (λ)或 波數(shù) (σ)為 橫坐標(biāo) ，表示 吸收峰 的位置，用透光率 (T%)或者吸光度 (A)為 縱坐標(biāo) ，表示吸收強(qiáng)度。它的解析能夠提供許多關(guān)于官能團(tuán)的信息，可以幫助確定 部分乃至全部分子類型及結(jié)構(gòu)。 傳統(tǒng)的利用紅外光譜法鑒定物質(zhì)通常采用比較法，即與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對照和查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖的方法，但是該方法對于樣品的要求較高并且依賴于譜圖庫的大小。盡管如此，紅外譜圖仍是提供官能團(tuán)信息最方便快捷的方法。 ② 雙擊桌面上 Spectra Manager 圖標(biāo)打開主界面，進(jìn)入光譜窗口。 ④ 設(shè)置測量參數(shù)，點(diǎn)擊 Measure Parameters。 ⑥ 放入 已制好的樣品，點(diǎn)擊 Measurement 進(jìn)行樣品的光譜掃描，得到樣品光譜圖保存、分析。 ⑧ 測量完畢后，退出 Spectra Manager 光譜窗口，退出計算機(jī)系統(tǒng)。 擬定廢鋁易拉罐除漆的實驗方案 實驗的目的和目標(biāo) 要選擇工藝簡單，處理過程中內(nèi)層鋁損失最少，除漆率最高、最快和最穩(wěn)定，回收合金中雜質(zhì)含量最低，成本最低，污染最小的除漆方法。研究廢液處理工藝，必須分別處理廢液、固體廢物、廢氣。固體廢物主要是無機(jī)物，可以通過一定預(yù)處理，就可以作為填充物再利用。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)。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 實驗具體步驟 （ 1）通過紅外色譜儀設(shè)備的使用，定性分析廢鋁易拉罐表面漆層的元素成分，并根據(jù)成分結(jié)果、查閱文獻(xiàn)制定除漆所需要的化學(xué)藥品及過程。 （ 3）再結(jié)合物理方法對廢鋁易拉罐表面進(jìn)行除漆。 （ 5）在通過實驗儀器 分析廢液是否有有機(jī)物和固體廢物中是否還殘余有機(jī)物。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(jì)效益，同時加強(qiáng)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(jìn) 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(jì)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(jìn)步，具有很高的環(huán)境、資源和經(jīng)濟(jì)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。 在 對比不同溶劑 比 例 、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度 下的除漆率值 ，確定 除漆率 較優(yōu) 的除漆 方案 。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。 檢測方法 ① 打開傅立葉紅外色譜儀，預(yù)熱 30min，啟動計算機(jī)。 ③ 將研磨好的固體粉末按照壓片模具使用說明裝好待用。 ⑤ 關(guān)閉放油閥（順時針擰緊），上下擺動壓把，同時觀察壓力表示數(shù)值讀數(shù)，當(dāng)達(dá)到10MPa 時 停止加壓，并保持 35min。 ⑦ 儀器首先采集背景，背景采集完畢