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    國內大型聚合氯化鋁企業生產工藝

    來源:鞏義市大千凈化材料有限公司 發布時間:2017/10/18 15:05:07

      聚合氯化鋁是目前應用量廣泛的絮凝劑,具有投加量少、絮體大、絮體沉降速度快、成本低、混凝效果好等優點。不同原料及工藝生產出來的聚合氯化鋁有不同的特點

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      一、以鋁屑、鋁灰、鋁渣為原料制備方法

      將鋁加工過程中的下腳料鋁屑、鋁灰和鋁渣、鋁型材加工廢渣溶解于鹽酸中,經加水,水解過濾,聚合,可得液體產品。其化學反應式如下:

    Al2O3 + 6HCl + 9H2O 2AlCl3·6H2O 

    2Al + 6HCl + 12H2O2AlCl3·6H2O + 3H2 

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

      反應過程中放出的熱量造成水分部分損失,因此需要控制適宜的補水量,補水量會影響鹽酸濃度,從而影響成品的鹽基度和氧化鋁濃度。該工藝原料價格便宜,可變廢為寶,有利于資源的綜合利用,工藝簡單,投資設備少,操作方便。但該方法的缺點在于:產品中雜質含量偏高,尤其是金屬元素含量超標,產品質量不穩定,設備腐蝕嚴重。

      二、以含鋁礦物為原料制備方法

      2.1以鋁土礦、黏土為原料的制備方法:

    鋁土礦、黏土經溫度為600-800℃焙燒預處理,繼而用鹽酸浸出,浸出液經鹽基度調整即可得到聚合氯化鋁產品。該方法適用于黏土礦、高嶺土、一水軟鋁石、三水鋁石等礦物原料,但該法不適用于一水硬鋁石。目前國內大型聚氯化鋁生產企業都采取這種工藝進行生產。其主要化學反應式如下:

    Al2O3·2SiO2·2H2O 2Al2O3·2SiO2( 變相高嶺石) + 2H2O 

    Al2O3 + 6HCl + 9H2O 2AlCl3·6H2O 

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

      含鋁礦物經焙燒預處理后使礦物中氧化鋁的晶體結構發生改變,成為活性較大的γ-Al2O3或無定形結構,該晶體結構的氧化鋁易與鹽酸發生反應。焙燒過程中溫度的控制非常重要,溫度高于850℃,含鋁礦物的氧化鋁晶體結構會發生改變,變成難以與鹽酸反應的六方晶型結構的α-Al2O3。此外,鹽酸濃度對聚合氯化鋁制備非常重要,控制好鹽酸濃度即可達到理想的氧化鋁溶出效果,又能兼溶出液的鹽基度,同時又能減少鹽酸揮發程度造成損失。

      2.2以煤矸石為原料的制備方法

    煤矸石是煤炭在開采和加工過程中所伴生的煤中夾石,煤矸石主要化學成分:SiO250%-60%Al2O315%-35%Fe2O33%-5%。以煤矸石為原料生產聚合氯化鋁具有重要意義,既可合理利用廢棄資源,又具有經濟價值。其主要工藝流程如下:煤矸石經焙燒粉碎后與20%?鹽酸反應,反應溫度為100℃,保溫1h,冷卻后,向料漿中加入質量分數為0.1%的非離子聚丙烯酰胺絮凝劑進行沉降、壓濾。硅渣經水洗至中性,可做水玻璃的生產原料。母液經減壓濃縮得結晶氯化鋁粗品,進一步精制后,可得到質量分數為98.9%的三氯化鋁。將結晶氯化鋁溶液在加熱條件下與鋁酸鈣反應,即可到鹽基度為80%-90%的聚合氯化鋁。

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      三、氫氧化鋁為原料的制備方法

      3.1氫氧化鋁凝膠常壓酸溶法

      常壓下,不論拜耳法還是燒結法生產的普通氫氧化鋁的酸溶率都低于75%,為了提高氫氧化鋁的酸溶率,需要用堿重溶,進而通過碳酸化分解生成無定形凝膠狀,然后再與鹽酸反應,制取聚合氯化鋁。該工藝關鍵控制碳酸化分解條件,使制備氫氧化鋁成凝膠狀。該工藝流程非常繁雜,生產成本較高,經濟效益較低。

      3.2氫氧化鋁加壓酸溶法

      以氫氧化鋁為原料生產聚合氯化鋁,若采用常壓條件下酸浸出,氧化鋁溶出率較低,生產成本升高。采用加壓酸溶有利于提高氧化鋁溶出率,其工藝如下:將氫氧化鋁和鹽酸按一定比例加入高壓反應釜中,升溫至110-140℃,壓力為0.2-0.4MPa,反應時間2.5-4h,可制得色透明液體,經降溫、過濾得產品。

      四、以三氯化鋁為原料制備方法

      控制三氯化鋁分解溫度和分解時間,即可得到不同堿化度的聚合氯化鋁。三氯化鋁熱分解制備聚合氯化鋁,可分為濕法熱分解和干法熱分解濕法熱分解是將氯化鋁或低堿度的聚合氯化鋁溶液在蒸發器內蒸發,濃縮、驅趕走部分氯化氫,隨著加熱溫度的升高,成品堿化度在增加,但受分解溫度的影響,堿化度一般小于50%,分解效率也很低。干法熱分解是將結晶氯化鋁加熱,控制分解溫度和分解時間,能得到合乎標準要求的聚合氯化鋁產品。

      五、以鋁酸鈣為原料的制備方法

      由于鋁酸鈣的酸溶性優于鋁灰,因此能與鹽酸直接反應,而且可以不用搪瓷玻璃反應釜,一次酸溶即可得到合格的聚合氯化鋁液體(Al2O310%,鹽基度>50%)。控制鹽酸和鋁酸鈣粉的適宜用量有利于制取合格的產品。以鋁酸鈣為原料生產聚合氯化鋁的方法具有投資少、能耗低、操作簡單、安全等特點,且產品重金屬含量低、純度高,缺點是生產成本高,且該方法不易制成Al2O325%的固體,酸耗較大。

      六、以赤泥、廢分子篩為原料的制備方法

      以改性拜耳法赤泥為原料,采用碳酸鈉堿法溶出改性赤泥中的氧化鋁并進行碳酸化分解,可制得高活性氫氧化鋁凝膠。在一定溫度條件下,加入一定量的鹽酸可制備出高鹽基度純聚合氯化鋁。以廢分子篩為原料制備聚合氯化鋁(PAC)凈水劑,最佳制備工藝條件為:原料配HCl與廢分子篩液固質量比為(3.3-3.0):1,反應時間為3.0-3.5h;熟化溫度為60-65?;熟化時間為l-1.5h。產品在鹽基度70%-80%,產品經分析Al2O3含量在9%以上,鹽基度在45%-85%之間,其它各項指標均符合國家標準。你可能對國內幾種流行聚合氯化鋁生產工藝比較感興趣。


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