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聚合氯化铝的生产方法和生产工艺过程

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  聚合氯化铝的生产方法有铝矾土生产聚合氯化铝、金属铝生产聚合氯化铝、氢氧化铝生产聚合氯化铝等多种多种方法工艺,淄博枘澎环保科技公司采用的聚合氯化铝生产配方是先进的铝矾土法生产工艺配方,生产过程对工业废弃物循环利用,生产成本大大降低,并且生产的聚合氯化铝产量高、含量高、质量好。
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  铝矾土生产聚合氯化铝生产方法、工艺过程:  
  以铝土矿为原料制备聚合氯化铝的生产方法较复杂,由于这些矿物中的铝一般不能直接被酸溶出,必须经过一系列加工处理之后才能呢个使铝溶出。按铝的溶出方式可分为酸法和碱法。酸法适用于粘土矿、煤矸石、高岭土、一水软铝石、三水铝石等矿物原料。
  聚合氯化铝生产配方:铝矾土加铝酸钙粉。铝矾土是铝硅酸盐类矿物,按结构含水状况分为三水铝石(Al2O3·3H2O),一水软铝石(γ-Al2O3·H2O)和一水硬铝石(α-Al2O3·H2O),提取铝的难度一次递增。

  我国三水铝石的富矿较少,生产混凝剂的铝矾土原料多为一水软铝石,工艺流程是以一水软铝石为原料,将矿石粉碎磨细后在沸腾炉中以650-800℃焙烧,把熟矿粉在反应罐中加温加压溶出铝液,溶出时可采用不足量酸分段溶出,可加入氢氟酸提高溶出率,然后在以铝酸钙提高盐基度;分段溶出时灌内温度为120-130℃,压力为2.0-2.2㎏/㎝2,Al2O3的溶出率为90%以上。

  聚合氯化铝生产工艺流程图1:

        图1铝矾土生产聚合氯化铝工艺
  此方法生产的聚合氯化铝盐基度在60%-90%,氧化铝质量分数为25%-31%,该方法溶解时间短,溶出率高,但是没有在常压下生产的产量高。
  也可以利用铝矾土生产铝酸钙后,直接用盐酸和铝酸钙一步法生产聚合氯化铝的工艺。用高品位铝矾土与石灰石经破碎、烘干、球磨、制坯、煅烧、粉磨后,生产出Al2O3含量较高且Al2O3活性较强的铝酸钙粉,可直接用于生产聚合氯化铝等净水剂,然后用盐酸处理该铝酸钙,获得相应的铝盐。在该溶出过程中,铝酸钙中其他杂志,如Ca、Si、Fe、Ti、Mg等也会部分溶出,在控制盐酸用量的前提下,反映过程中可直接获取碱式氯化铝,并伴有碱式氯化铁生成。聚合氯化铝的生产方法反应式为:
      CaO·Al2O3+3HCl=Al2(OH)nCl6-n+CaCl2+2H2O
  当溶出反应进展到一定程度,且PH值较为适当的时候,碱式氯化铝相邻两个羟基就会发生架桥作用而聚合和或自聚,并最终转化为聚合氯化铝。对应的反应式如下:
      mAl2(OH)nCl6-n=[Al2(OH)nCl6-n]m
  另外,一水硬铝石(α-Al2O3·H2O)或其它含铝矿物难溶于酸,可采用碱法制备聚合氯化铝;用碳酸钠、石灰制得铝酸钠,再分解制得凝胶氢氧化铝,用凝胶法制得聚合氯化铝。
  聚合氯化铝生产工艺流程图2:

        图2铝矾土生产聚合氯化铝工艺
  对粒度的要求为100μm者占95%以上,焙烧温度以860℃为宜,偏差不能超过±10℃。若温度太低,氧化铝以γ-Al2O3的形存在,可溶于碱,不能达到化学选矿的要求;温度过高,则会生成多铝红柱石,从而损失氧化铝。加碱溶出时需要260-280℃的高温,这时铝以铝酸钠的形式进入溶液。为得到凝胶氢氧化铝,应向铝酸钠溶液中通入二氧化碳,加入盐酸,使凝胶氢氧化铝溶解,升温聚合便可制的液态聚合氯化铝。
      聚合氯化铝生产设备

  金属铝法生产聚合氯化铝
  金属铝法所用原料主要是铝加工的下脚料铝屑、铝灰和铝渣等。工艺上可分为酸法、碱法、中和法三种。目前,我国以金属铝为原料生产PAC的厂家大多采用酸法生产。酸法具有反应速度快。设备投资少、工艺简单、操作方便的优点,但溶液中的杂质含量偏高,产品质量不稳定,设备腐蚀严重。碱法生产工艺则难度较高,设备投资较大,成本较高,其应用受到一定限制。中和法的特点是综合了酸法和碱法两者的优点。酸溶法生产聚合氯化铝的的主要反应式为:
         2Al+6H+=2AL3++3H2
         2Al3++nH2O=AL2(OH)n(6-n)++nH+
         m[AL2(OH)n(6-n)+]=[AL2(OH)n]mm(6-n)+
  此法原料来源极为有限,生产过程会产生大量氢气和热量,氢气连同氯化氢、水蒸汽、粉尘等四处弥漫,控制不当有引起爆炸的危险,故操作环境恶劣,安全性较差,常见于一些小规模露天生产、手工操作的企业。
  近年来,有些厂家研究开发了利用废铝箔包装材料生产聚合氯化铝的新技术。该技术既能充分回收利用其中的铝,又可回收利用其中的纸、塑料,具有一定的经济效益和良好的社会效益。
 

  氢氧化铝酸溶法生产聚合氯化铝
  氢氧化铝酸溶法是以氢氧化铝为原料,国内和国外都普遍采用的一种工艺。氢氧化铝纯度高,生产的产品重金属含量很低,但由于氢氧化铝酸溶性比较差,因此一般在反应釜中采用加温加压的方法溶出铝液,经分离熟化后即可得到聚合氯化铝产品,还可以在反应釜中加压加热,这样可以使氢氧化铝中铝的溶出率达到90%以上。这种工艺相对比较简单,但是所得产品的盐基度偏低,在40%左右,基本反应式为:
         Al(OH)3+HCl=Al(OH)2Cl+H2O
         Al(OH)2Cl+HCl=Al2(OH)3Cl3+H2O
         Al2(OH)3Cl3→[Al2(OH)nCl6-n]m(m<10)
  为提高产品的盐基度,逐渐发展到第二步,为了不引入其它重金属杂质,一般采用在低盐基度产品中加入铝屑和铝酸钠。这样盐基度一般可提高到70%以上。
   氢氧化铝酸溶法生产聚合氯化铝工艺流程图:

         图4氢氧化铝两步法生产聚合氯化铝工艺流程图
  在采用铝酸钙粉调整盐基度时,可以将盐基度调的更低,这样可以加强氢氧化铝的溶解,减少不溶性氢氧化铝的量。盐酸的浓度可以控制在20%以上,酸的浓度越大,氢氧化铝的溶解性越好。在实际生产中,反应配料比为Al(OH)3∶铝酸钙矿粉=(0.6-0.9)∶1(质量比)。在常压下、于80-100℃反应3-4h,过滤即得液体产品,通过喷雾烘干或者滚筒烘干即可得到固体产品。
  氢氧化铝酸溶法生产聚合氯化铝的工艺关键是碳酸化分解,分解过程中若条件控制不当,制得凝胶氢氧化铝在盐酸中溶解性不好,或即使溶解,产品的稳定性也不好,分解反应也可利用碳酸氢钠代替二氧化碳。此工艺的优点是生产条件温和,聚合氯化铝质量好,缺点是流程长,生产成本较高。

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2020年3月25日 08:35
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