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聚合氯化铝的生产工艺有哪些?

江河化工 2023-03-16 09:33

聚合氯化铝原料
①含铝矿物,包括铝土矿(三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石)、粘土、高岭土、明矾石等;

②其他含铝原料包括金属铝、废铝屑、灰铝、氢氧化铝、三氯化铝、煤矸石、粉煤灰等。只有铝锭、铝屑和氢氧化铝为原料,硫酸铝和二氯化铝为原料,才能生产出较纯的聚合氯化铝产品。

聚合氯化铝

我国生产聚合氯化铝的原料主要是因地制宜开发利用本国矿产资源,我国聚合氯化铝的生产始于以铝灰为原料。由于铝灰原料成本低,生产工艺简单,其生产工艺于70年代在中国迅速推广。然而,铝灰生产的聚氯化铝产品杂质较多,自80年代之后已不再用于自来水净化。
80年代初,由粘土矿、高岭土矿和铝土矿生产的聚合氯化铝产品主要用作生产聚合氯化铝的原料,除铁外,其他指标均能达到国外先进水平。然而,由于炉渣量大、外观不佳,加上中国铝业的快速发展,中国生产聚合氯化铝的原材料在90年代初逐渐转向氢氧化铝。
此外,一些制造商使用氯化铝和铝金属作为原材料。由于国内合成盐酸的含铁量高于日本等国家,生产的聚合氯化铝外观颜色为黄色。
聚合氯化铝生产工艺
生产 聚合氯化铝的方法有很多,可分为酸法、减法、中和法、热解法、压力反应法、混合凝胶法、电渗析法、电解法等。固体聚合氯化铝是通过液体聚合氯化铝喷雾干燥或滚筒干燥获得的,喷雾干燥是一种理想的干燥方法,适用于大规模生产,而滚筒干燥对于小型生产企业也是可行的。目前,我国聚合氯化铝的生产方法主要有金属铝(包括铝灰和铅渣)法、活性氢氧化铝法、氧化铝(包括铝土矿、煤矸石等)法、结晶氯化铝法等。
(一)金属铝法
所使用的原材料主要是铝加工产生的铝屑、铝灰和铝渣。该工艺可分为酸法、碱法和中和法。目前,我国以金属铝为原料的聚合氯化铝生产商大多采用酸法。
①酸法
酸法具有反应速度快、设备投资少、工艺简单、操作方便等优点,但溶液中杂质含量高,特别是重金属元素含量通常容易超标,产品质量不稳定,设备腐蚀严重。
②碱法
碱法生产工艺难度较大,设备投资较大,由于使用了大量的碱,需要大量的盐酸才能中和到pH=4-5,而且成本高,其应用受到限制。
③中和方法
中和法的特点是结合了酸法和碱法的优点。中和法的关键是合成聚合氯化铝时,必须严格控制铝酸钠和三氯化铝溶液的比例,使盐基度达到标准要求。盐基度是否合格是衡量产品质量的重要指标。在合成过程中必须剧烈搅拌。
(二)氢氧化铝法
所使用的原料主要是拜尔法中的活性氢氧化铝。生产中使用过量的活性氢氧化铝和盐酸,在高温(50-180℃)和高压(0.5MPa)下反应制备盐基度为41.6-48.6%的液体聚合氯化铝产品,然后通过浓缩和干燥获得固体聚合氯化铝产物。
这种方法的生产工艺相对简单,反应条件也相对苛刻,设备要求高,腐蚀性强。一般情况下,很难适应商用搪玻璃反应釜,在生产中也很难保证产品质量。
(三)三氧化二铝法
主要原料为三水铝石、铝土矿、高岭土、煤矸石等。该工艺的第一步是获得结晶氯化铝,第二步是通过热解或中和获得聚合氯化铝。
以高岭土为原料生产聚合氯化铝的工艺大致分为三个步骤;精矿焙烧活化、酸浸、酸浸溶液调整盐基度生成聚合氯化铝溶液。以高岭土为原料生产聚合氯化铝,不仅具有良好的社会效益和环境效益,而且具有良好的经济效益。以lt精矿为基础,可生产1.8t液体聚合氯化铝净水剂。
(四)结晶氯化铝
沸腾热解法通常用于由结晶氯化铝生产聚合氯化铝,这种方法生产能力大。结晶氯化铝在一定温度下加热后,会分解成一定量的氯化氢气体和水,成为粉末状产物,即聚氯化铝单体(也称熟料)。当熟料与一定量的水搅拌时,它会在短时间内固化,形成树脂状产品,即聚合氯化铝。沸腾热解法生产聚合氯化铝工艺简单易行。然而,由于生产中使用的结晶氯化铝来源有限,生产成本相对较高,这限制了聚氯化铝的生产。
(五)碱溶法
首先将铝灰和氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液,然后用盐酸调节pH值,制备聚合氯化铝溶液。用这种方法制成的产品具有良好的颜色和外观,不溶物较少,但氯化钠含量高,原料消耗高,溶液中氧化铝含量低,工业生产成本高。
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