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国内大型聚合氯化铝企业生产工艺

来源:巩义市大千净化材料有限公司 发布时间:2017-10-18 15:05:07

  聚合氯化铝是目前应用量广泛的絮凝剂,具有投加量少、絮体大、絮体沉降速度快、成本低、混凝效果好等优点。不同原料及工艺生产出来的聚合氯化铝有不同的特点

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  一、以铝屑、铝灰、铝渣为原料制备方法

  将铝加工过程中的下脚料铝屑、铝灰和铝渣、铝型材加工废渣溶解于盐酸中,经加水,水解过滤,聚合,可得液体产品。其化学反应式如下:

Al2O3 + 6HCl + 9H2O 2AlCl3·6H2O 

2Al + 6HCl + 12H2O2AlCl3·6H2O + 3H2 

2AlCl3·6H2O Al2( OH)nCl6  n + ( 12  n) H2O + nHCl 

  反应过程中放出的热量造成水分部分损失,因此需要控制适宜的补水量,补水量会影响盐酸浓度,从而影响成品的盐基度和氧化铝浓度。该工艺原料价格便宜,可变废为宝,有利于资源的综合利用,工艺简单,投资设备少,操作方便。但该方法的缺点在于:产品中杂质含量偏高,尤其是金属元素含量超标,产品质量不稳定,设备腐蚀严重。

  二、以含铝矿物为原料制备方法

  2.1以铝土矿、黏土为原料的制备方法:

铝土矿、黏土经温度为600-800℃焙烧预处理,继而用盐酸浸出,浸出液经盐基度调整即可得到聚合氯化铝产品。该方法适用于黏土矿、高岭土、一水软铝石、三水铝石等矿物原料,但该法不适用于一水硬铝石。目前国内大型聚氯化铝生产企业都采取这种工艺进行生产。其主要化学反应式如下:

Al2O3·2SiO2·2H2O 2Al2O3·2SiO2( 变相高岭石) + 2H2O 

Al2O3 + 6HCl + 9H2O 2AlCl3·6H2O 

AlCl3 + xCaO·Al2O3 Al2( OH)5Cl + xCaCl2 

  含铝矿物经焙烧预处理后使矿物中氧化铝的晶体结构发生改变,成为活性较大的γ-Al2O3或无定形结构,该晶体结构的氧化铝易与盐酸发生反应。焙烧过程中温度的控制非常重要,温度高于850℃,含铝矿物的氧化铝晶体结构会发生改变,变成难以与盐酸反应的六方晶型结构的α-Al2O3。此外,盐酸浓度对聚合氯化铝制备非常重要,控制好盐酸浓度即可达到理想的氧化铝溶出效果,又能兼溶出液的盐基度,同时又能减少盐酸挥发程度造成损失。

  2.2以煤矸石为原料的制备方法

煤矸石是煤炭在开采和加工过程中所伴生的煤中夹石,煤矸石主要化学成分:SiO250%-60%Al2O315%-35%Fe2O33%-5%。以煤矸石为原料生产聚合氯化铝具有重要意义,既可合理利用废弃资源,又具有经济价值。其主要工艺流程如下:煤矸石经焙烧粉碎后与20%?盐酸反应,反应温度为100℃,保温1h,冷却后,向料浆中加入质量分数为0.1%的非离子聚丙烯酰胺絮凝剂进行沉降、压滤。硅渣经水洗至中性,可做水玻璃的生产原料。母液经减压浓缩得结晶氯化铝粗品,进一步精制后,可得到质量分数为98.9%的三氯化铝。将结晶氯化铝溶液在加热条件下与铝酸钙反应,即可到盐基度为80%-90%的聚合氯化铝。

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  三、氢氧化铝为原料的制备方法

  3.1氢氧化铝凝胶常压酸溶法

  常压下,不论拜耳法还是烧结法生产的普通氢氧化铝的酸溶率都低于75%,为了提高氢氧化铝的酸溶率,需要用碱重溶,进而通过碳酸化分解生成无定形凝胶状,然后再与盐酸反应,制取聚合氯化铝。该工艺关键控制碳酸化分解条件,使制备氢氧化铝成凝胶状。该工艺流程非常繁杂,生产成本较高,经济效益较低。

  3.2氢氧化铝加压酸溶法

  以氢氧化铝为原料生产聚合氯化铝,若采用常压条件下酸浸出,氧化铝溶出率较低,生产成本升高。采用加压酸溶有利于提高氧化铝溶出率,其工艺如下:将氢氧化铝和盐酸按一定比例加入高压反应釜中,升温至110-140℃,压力为0.2-0.4MPa,反应时间2.5-4h,可制得色透明液体,经降温、过滤得产品。

  四、以三氯化铝为原料制备方法

  控制三氯化铝分解温度和分解时间,即可得到不同碱化度的聚合氯化铝。三氯化铝热分解制备聚合氯化铝,可分为湿法热分解和干法热分解湿法热分解是将氯化铝或低碱度的聚合氯化铝溶液在蒸发器内蒸发,浓缩、驱赶走部分氯化氢,随着加热温度的升高,成品碱化度在增加,但受分解温度的影响,碱化度一般小于50%,分解效率也很低。干法热分解是将结晶氯化铝加热,控制分解温度和分解时间,能得到合乎标准要求的聚合氯化铝产品。

  五、以铝酸钙为原料的制备方法

  由于铝酸钙的酸溶性优于铝灰,因此能与盐酸直接反应,而且可以不用搪瓷玻璃反应釜,一次酸溶即可得到合格的聚合氯化铝液体(Al2O310%,盐基度>50%)。控制盐酸和铝酸钙粉的适宜用量有利于制取合格的产品。以铝酸钙为原料生产聚合氯化铝的方法具有投资少、能耗低、操作简单、安全等特点,且产品重金属含量低、纯度高,缺点是生产成本高,且该方法不易制成Al2O325%的固体,酸耗较大。

  六、以赤泥、废分子筛为原料的制备方法

  以改性拜耳法赤泥为原料,采用碳酸钠碱法溶出改性赤泥中的氧化铝并进行碳酸化分解,可制得高活性氢氧化铝凝胶。在一定温度条件下,加入一定量的盐酸可制备出高盐基度纯聚合氯化铝。以废分子筛为原料制备聚合氯化铝(PAC)净水剂,最佳制备工艺条件为:原料配HCl与废分子筛液固质量比为(3.3-3.0):1,反应时间为3.0-3.5h;熟化温度为60-65?;熟化时间为l-1.5h。产品在盐基度70%-80%,产品经分析Al2O3含量在9%以上,盐基度在45%-85%之间,其它各项指标均符合国家标准。你可能对国内几种流行聚合氯化铝生产工艺比较感兴趣。


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