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聚合氯化鋁新生產工藝

  聚合氯化鋁生產工藝

  聚合氯化鋁是當前國際通用的一種新型、高效無機高分子混凝劑,化學通式為[Al2(OH)nCl6-n]m,主要通過壓縮雙層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網捕等機理作用,使水中細微懸浮粒子和膠體粒子脫穩、聚集、絮凝、混凝、沉淀達到凈化處理效果。被廣泛用于自來水廠、發電廠(熱電廠)等各類工廠給水與工業用水凈化以及各類工廠如化工廠、冶煉廠、石化廠、造紙廠、印染廠、染化廠等工業廢水處理。其性能優于傳統的低分子無機鹽類如硫酸鋁、硫酸亞鐵等。另有投加量少、礬花大、除COD、色度及懸浮物性能好等優點。本技術采用鋁礬土或鋁廠副產鋁灰、工業鹽酸或廢鹽酸為原料,一步法生產聚合氯化鋁,產品質量符合GB15892-1995標準,達到國外同類產品先進水平。

  一、原料

  生產聚合氯化鋁的原料主要有兩大類:

  一類是含鋁礦物,粘土、高嶺土、明礬石等;另一類是其它含鋁原料,包括金屬鋁、廢鋁屑、灰鋁、氫氧化鋁、三氯化鋁、煤矸石、粉煤灰等。只有以鋁錠、鋁屑、氫氧化鋁為原料和以硫酸鋁,二氯化鋁為原料才能生產出較純的聚合氯化鋁產品。我國生產聚合氯化鋁所采用原料主要為因地制宜地開發利用自身的礦物資源。我國聚合氯化鋁生產的起步源于以鋁灰作原料。由于鋁灰原料成本低廉,生產工藝簡練,其生產工藝七十年代在我國迅速普及。但鋁灰生產的聚合氯化鋁產品雜質較多,八十年代后已不再用于自來水的凈化。八十年代初,聚合氯化鋁的生產原料主要采用粘土礦、高嶺土礦和鋁土礦生產出的聚合氯化鋁產品,除鐵以外,其它的指標可達到國外先進水平。但由于渣量較大,外觀較差,加上我國鋁業的迅速發展,九十年代初,我國聚合氯化鋁生產所用原料已逐步轉向氫氧化鋁。此外,也有部分生產廠使用氯化鋁和金屬鋁等為原料。由于國內合成鹽酸含鐵量高于日本等國,所以生產出的聚合氯化鋁外觀色澤偏黃。

  二、生產工藝

  聚合氯化鋁的制法很多,按生產工藝可分為酸法、減法、中和法、熱解法、加壓反應法、混凝膠法、電滲析法、電解法等。固體聚合氯化鋁是將液體聚合氯化鋁用噴霧干燥或滾筒干燥得到的,噴霧干燥是比較理想的干燥方式,適于大規模生產,而生產規模較小的生產企業采用滾筒干燥也是可行的。目前我國生產聚合氯化鋁的方法主要有金屬鋁法、結晶氯化鋁法等。

  1.金屬鋁法所用原料主要是鋁加工的下腳料鋁屑、鋁灰和鋁渣等。在工藝上可分為酸法、堿法、中和法三種。目前,我國以金屬鋁為原料生產聚合氯化鋁的廠家大多采用酸法生產。

  (1)酸法

  酸法具有反應速度快、設備投資少、工藝簡單、操作方便的優點,但溶液中的雜質含量偏高,尤其是重金屬元素含量通常容易超標,產品質量不穩定,設備腐蝕嚴重。

  (2)堿法堿法生產工藝則難度較高,設備投資較大,由于用堿量大,還要大量鹽酸中和至pH= 4-5,成本較高,其應用受到一定限制。

  (3)中和法中和法的特點是綜合了酸法和堿法兩者的優點。中和法的關鍵在于合成聚合氯化鋁時,鋁酸鈉和三氯化鋁溶液之間的配比必須嚴格控制,使鹽基度達到標準要求。鹽基度是否合格,是決定產品質量的一個重要指標。而且在合成時必須進行劇烈地攪拌。以鋁灰為原料生產聚合氯化鋁的幾種方法的主要技術經濟指標如表1所示。

  2.氫氧化鋁法

  所用原料主要是拜爾法煉鋁過程中的活性氫氧化鋁。生產中采用過量的活性氫氧化鋁和鹽酸,在較高溫度(50-180℃)和壓力(0.5MPa)下反應制得鹽基度為41.6-48.6%的液體聚合氯化鋁產品,然后經濃縮、烘干即得固體聚合氯化鋁產品。此法生產工藝過程較簡單,反應條件也較苛刻,對設備要求較高,腐蝕性強,一般市售搪玻璃反應釜都難以適應,生產中要確保產品質量頗為不易。以氫氧化鋁為原料生產PAG產品的主要技術指標如表2。

  3三氧化二鋁法

  主要原料為三水鋁石、鋁釩土、高嶺土、煤矸石等。此工藝的是得到結晶氯化鋁,d二步是通過熱解法或中和法得到聚合氯化鋁以鋁礬土為原料生產聚合氯化鋁的主要技術經濟指標如表3所示。利用高嶺土生產聚合氯化鋁的工藝流程大致分為3步;精礦焙燒活化、酸浸、酸浸液調整鹽基度生成聚合氯化鋁溶液。利用高嶺土生產聚合氯化鋁,不僅可以產生很好的社會效益和環境效益,而且也有很好的經濟效益。以lt精礦計,可生產1.8t液體聚合氯化鋁凈水劑。

  4·結晶氯化鋁以結晶氯化鋁生產聚合氯化鋁一般采用沸騰熱解法工藝。該法生產能力大。結晶氯化鋁經過一定溫度加熱后,便分解出一定量的氯化氫氣體和水分而變成粉末狀產物,即是聚合氯化鋁單體(又稱熟料)。將熟料加一定量的水攪拌,則在較短時間內固化形成樹脂狀產物,即為聚合氯化鋁。沸騰熱解法生產聚合氯化鋁流程簡單、操作方便,但由于生產中使用的結晶氯化鋁來源所限,生產成本相對較高,限制了聚合氯化鋁的生產。