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聚合氯化铝最新生产工艺

  聚合氯化铝最新生产工艺

  聚合氯化铝是当前国际通用的一种新型、高效无机高分子混凝剂,化学通式为[Al2(OH)nCl6-n]m,主要通过压缩双层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用,使水中细微悬浮粒子和胶体粒子脱稳、聚集、絮凝、混凝、沉淀达到净化处理效果。被广泛用于自来水厂、发电厂(热电厂)等各类工厂给水与工业用水净化以及各类工厂如化工厂、冶炼厂、石化厂、造纸厂、印染厂、染化厂等工业废水处理。其性能优于传统的低分子无机盐类如硫酸铝、硫酸亚铁等。另有投加量少、矾花大、除COD、色度及悬浮物性能好等优点。本技术采用铝矾土或铝厂副产铝灰、工业盐酸或废盐酸为原料,一步法生产聚合氯化铝,产品质量符合GB15892-1995标准,达到国外同类产品先进水平。

  一、原料

  生产聚合氯化铝的原料主要有两大类:

  一类是含铝矿物,粘土、高岭土、明矾石等;另一类是其它含铝原料,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。只有以铝锭、铝屑、氢氧化铝为原料和以硫酸铝,二氯化铝为原料才能生产出较纯的聚合氯化铝产品。我国生产聚合氯化铝所采用原料主要为因地制宜地开发利用自身的矿物资源。我国聚合氯化铝生产的起步源于以铝灰作原料。由于铝灰原料成本低廉,生产工艺简练,其生产工艺七十年代在我国迅速普及。但铝灰生产的聚合氯化铝产品杂质较多,八十年代后已不再用于自来水的净化。八十年代初,聚合氯化铝的生产原料主要采用粘土矿、高岭土矿和铝土矿生产出的聚合氯化铝产品,除铁以外,其它的指标可达到国外先进水平。但由于渣量较大,外观较差,加上我国铝业的迅速发展,九十年代初,我国聚合氯化铝生产所用原料已逐步转向氢氧化铝。此外,也有部分生产厂使用氯化铝和金属铝等为原料。由于国内合成盐酸含铁量高于日本等国,所以生产出的聚合氯化铝外观色泽偏黄。

  二、生产工艺

  聚合氯化铝的制法很多,按生产工艺可分为酸法、减法、中和法、热解法、加压反应法、混凝胶法、电渗析法、电解法等。固体聚合氯化铝是将液体聚合氯化铝用喷雾干燥或滚筒干燥得到的,喷雾干燥是比较理想的干燥方式,适于大规模生产,而生产规模较小的生产企业采用滚筒干燥也是可行的。目前我国生产聚合氯化铝的方法主要有金属铝法、结晶氯化铝法等。

  1.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。在工艺上可分为酸法、碱法、中和法三种。目前,我国以金属铝为原料生产聚合氯化铝的厂家大多采用酸法生产。

  (1)酸法

  酸法具有反应速度快、设备投资少、工艺简单、操作方便的优点,但溶液中的杂质含量偏高,尤其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)碱法碱法生产工艺则难度较高,设备投资较大,由于用碱量大,还要大量盐酸中和至pH= 4-5,成本较高,其应用受到一定限制。

  (3)中和法中和法的特点是综合了酸法和碱法两者的优点。中和法的关键在于合成聚合氯化铝时,铝酸钠和三氯化铝溶液之间的配比必须严格控制,使盐基度达到标准要求。盐基度是否合格,是决定产品质量的一个重要指标。而且在合成时必须进行剧烈地搅拌。以铝灰为原料生产聚合氯化铝的几种方法的主要技术经济指标如表1所示。

  2.氢氧化铝法

  所用原料主要是拜尔法炼铝过程中的活性氢氧化铝。生产中采用过量的活性氢氧化铝和盐酸,在较高温度(50-180℃)和压力(0.5MPa)下反应制得盐基度为41.6-48.6%的液体聚合氯化铝产品,然后经浓缩、烘干即得固体聚合氯化铝产品。此法生产工艺过程较简单,反应条件也较苛刻,对设备要求较高,腐蚀性强,一般市售搪玻璃反应釜都难以适应,生产中要确保产品质量颇为不易。以氢氧化铝为原料生产PAG产品的主要技术指标如表2。

  3三氧化二铝法

  主要原料为三水铝石、铝钒土、高岭土、煤矸石等。此工艺的第一步是得到结晶氯化铝,第二步是通过热解法或中和法得到聚合氯化铝以铝矾土为原料生产聚合氯化铝的主要技术经济指标如表3所示。利用高岭土生产聚合氯化铝的工艺流程大致分为3步;精矿焙烧活化、酸浸、酸浸液调整盐基度生成聚合氯化铝溶液。利用高岭土生产聚合氯化铝,不仅可以产生很好的社会效益和环境效益,而且也有很好的经济效益。以lt精矿计,可生产1.8t液体聚合氯化铝净水剂。

  4·结晶氯化铝以结晶氯化铝生产聚合氯化铝一般采用沸腾热解法工艺。该法生产能力大。结晶氯化铝经过一定温度加热后,便分解出一定量的氯化氢气体和水分而变成粉末状产物,即是聚合氯化铝单体(又称熟料)。将熟料加一定量的水搅拌,则在较短时间内固化形成树脂状产物,即为聚合氯化铝。沸腾热解法生产聚合氯化铝流程简单、操作方便,但由于生产中使用的结晶氯化铝来源所限,生产成本相对较高,限制了聚合氯化铝的生产。