铝型材模具用铜加工铝型材模具用铜加工可以吗

1 前言
铝挤压模具是铝材生产过程中的关键部件，当铝挤压机台使用后卸下模具，存在一定量的废铝堵塞在铝型材模具孔中，影响铝挤模具的返修和再次使用。煲模工序是将铝挤压模具用起重机吊入装有氢氧化钠溶液的碱槽内，待粘附在模具孔中的废铝部分溶解后，把模具清洗干净并敲出废铝，再将清理后的模具进行返修或重新投入使用。铝挤压模具的煲模过程中会产生含碱、含铝的废液。
2 煲模现状
铝挤压模具煲模工序是将模具浸没到氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液会把铝合金溶解，因此，使模具变得干净，便于再次使用。但是氢氧化钠溶液里会很快富集溶解的铝，在继续溶解更多铝时，其溶解能力下降直至完全丧失，因此氢氧化钠溶液必须频繁地进行更换 [1] 。
煲模过程中，模具孔中的废铝在氢氧化钠溶液中发生以下化学反应：
去掉铝的自然氧化膜：Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O(g)↑（水蒸气）
溶解铝：2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2 +3H2↑
溶液分解：NaAlO2+2H2O==Al(OH)3↓+NaOH
在实际生产中，煲模工序的氢氧化钠质量浓度约为200g/L～300g/L（质量分数约为16.7%～23.1%），煲模温度峰值可达到100℃ ，煲模时间视模具的具体情况而定（模具种类、模具大小、模具是否急用等）。煲模工人在日常生产操作中，主要存在以下几点问题：（1）无组织无计划地添加氢氧化钠，氢氧化钠消耗量大；（2）凭借经验更换氢氧化钠溶液，浪费严重；（3）为图省事，延长煲模时间。
年产量20万吨铝材企业，煲模工序中消耗氢氧化钠约2000吨，产生含碱、含铝的煲模废液约8000吨。煲模工序消耗大量的氢氧化钠，处理大量的煲模废液还需消耗大量的酸液。
3 试验探究
根据对煲模工序实际生产情况的观察和了解，结合煲模工序所发生的化学反应，对煲模效率影响较大的因素主要有煲模时间、氢氧化钠浓度和煲模温度。因此，主要从这三点因素进行试验，并探究煲模废液中各物质浓度的变化情况。
3.1 反应时间对溶解铝金属的影响
取7支圆柱状小铝棒（直径D=21mm ，长度L=100mm），重量为92.3±0.1g ，配备7份500mL氢氧化钠质量浓度均为300g/L的氢氧化钠溶液。将铝棒分别置于氢氧化钠溶液中，分别放置1、2、3、4、5、6、12小时。到达目标时间后，测定溶液的总碱浓度、游离氢氧化钠浓度、铝离子浓度和溶液温度。取出铝棒，用滤纸轻擦干净后，称取铝棒重量。
试验现象具体如下：（1）铝棒表面有气泡冒出，气泡初期逐渐增加，一段时间后逐渐减少；（2）溶液反应放出热量，溶液初期逐渐升温至沸腾，一段时间后停止沸腾；（3）溶液颜色由白色逐渐变为灰色，随着反应时间的增加，溶液颜色加深并变得更加混浊；（4）溶液的液位逐渐下降；（5）溶液底部生成灰黑色沉淀物，并逐渐增加。
试验数据如表1所示：
注：7支铝棒的初始重量依次为92.25g、92.33g、92.20g、92.28g、92.35g、92.31g、92.32g ，平均重量为92.29g 。
图1 反应时间对溶液中各物质浓度的影响
【铝型材模具用铜加工铝型材模具用铜加工可以吗】由图1可知，随着反应时间的增加，总碱浓度不断增加。这是因为铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，偏铝酸根发生水解：AlO2-+2H2O Al(OH)3+OH- ，使得溶液呈强碱性，加上溶液中含有未消耗的氢氧化钠，所以总碱浓度不断增加。

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