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聚合氯化铝七种不同原材料的生产制备工艺

作者:石虹净水材料厂家  时间:2019-06-11 15:18  人气:

    制成聚合氯化铝的材料不一样,它的生产工艺也是不一样的,一般情况下我们都是通过原料先得到液体的聚合氯化铝产品,然后将液体加以干燥才得到固体聚合氯化铝产品.下面就给大家介绍一下,不同原料生产聚合氯化铝的工艺.

    一、 氢氧化铝酸熔法

 
    以氢氧化铝为原料生产聚合氯化铝是20世纪80年代国内和目前国外普通采用的一种工艺,氢氧化铝纯度高,生产产品重金属含量非常低,但是由于氢氧化铝的酸溶性比较差,一般采用加热加压酸熔的生产工艺.这种工艺相对比较简单,但是生产的聚合氯化铝的盐基度往往比较低,一般在30-50%范围内,这也是国外标准中盐基度低限到40%的重要原因.今年来日本公司在我国申请的专利仍沿用这种方法.
 
    已经有很多专利和论文对提高盐基度的方法做了报道,一般可在低盐基度产品中投加铝屑、 铝酸钠、碳酸钙、碳酸铝、氢氧化铝凝胶、石灰等,为了保证这种产品的重金属含量低的优势,又不引入其他杂质,一般采用加铝屑和铝酸钠的方法.添加铝屑和铝酸钠的方法成本要高于铝酸钙、铝灰.目前国内对于引用水混凝剂要求严格的企业都是采用氢氧化铝酸熔-铝酸钙调整的方法.由于氢氧化铝的成本比较高,对于非饮用水处理国内很少采用这种工艺.采用氢氧化铝加温加压酸熔和铝酸钙矿粉中和聚合等两道工序.
 

    二、蒽醌废酸生产聚合氯化铝

 
    蒽醌的物理化学性质:黄色针状结晶,可燃,低毒,溶于乙醇、乙醚和丙酮,不溶于水,相对密度1.419-1.438,熔点286℃,沸点379-381℃.
 
    用途:有机染料重要中间体,可生产还原、分散、酸性、活性等染料.在造纸工业中用作纸浆蒸解剂.在化肥工业中用以制造脱硫剂蒽醌二磺酸钠.蒽醌作为基本有机化工原料,用途广泛,主要用于染料的生产.蒽醌及其衍生物可通过络合等化工反应制成各种分子量较大、色泽鲜艳、着色力强的染料,从而形成色谱齐全、性能卓著的染料.
 
    蒽醌废液每年约在60-70万吨,这种废液具有非常好的反应活性,可以与铝屑、铁屑、铝酸钙等反应.如果与铝屑和铝酸钙反应可以制备聚合氯化铝,如果与铁屑反应可以得到硫酸亚铁和氧化铝的混合液,进一步将亚铁离子氧化成三价铁离子,就得到氯化铝与硫酸铁的混合液.当然也可以直接在上述废液中加入适量的碱,例如石灰、烧碱或者碳酸钠等,中和部分多余的酸,然后可以直接制备聚合氯化铝,但是这种方法在实际生产中很少使用.向这种废液中加入适量的铝箔或者铝酸钙可以制备聚合氯化铝.
 
    聚合氯化铝的制备:在废酸液中加入一定量的铝酸钙,调节ph=2.3左右,控制反应温度在90-100℃之间,搅拌2h.趁热过滤就可以得到液体聚合氯化铝,也可加入沉淀剂,分离上清液和沉渣.反应过程中可以根据游离盐酸、铝和最终产品的盐基度确定铝酸钙投加量.

    三、碱熔法高纯聚合氯化铝的制备

 
    在氢氧化铝中加入一定浓度的盐酸加热溶解,得到无色、透明、黏稠状液体聚合氯化铝,干燥后得到固体聚合氯化铝.
 
    采用碱熔的方法可以有效提高氧化铝的提出率,而且非两性的重金属离子无法进入浸出液,因此产品中重金属含量很低.但是由于生产过程中大量使用碳酸钠或者氢氧化钠,再用盐酸中和过量的碱,从而产生了大量副产氧化钠,同时氢氧化铝凝胶黏性很大,过滤困难,这些因素导致生产成本较高.但是作为一种能够生产高纯度聚合氯化铝的方法却是比较理想的,尤其是生产化妆品用聚合氯化铝,可以达到日本1990-4535号公开专利《药品及日用化妆品级聚合氯化铝溶液制备》的质量要求.
 
    为了提高聚合铝离子的含量(盐基度),必须降低聚合氯化铝中的盐酸含量,因此必须加入碱性物质或者铝屑等物质.单纯加入碱性物质,例如石灰、烧碱等,只能提高盐基度,并不能够提高溶液的铝含量,而采用铝屑、铝酸钙、铝酸钠等就可以达到双重目的.
 

    四、氢氧化铝-铝酸钙酸溶生产聚合氯化铝

 
    利用氢氧化铝和铝酸钙反应通常分为三步.一是配酸反应,在反应釜中加入计算好的1500kg酸和1000kg水,使盐酸的浓度在20-22%之间;二是酸溶氢氧化铝反应,在装有酸的反应釜中加入60kg的细氢氧化铝.使二者在110-130℃和0.1MPa条件下反应2h;产物的氧化铝含量为8-9%,盐基度为19-21%;三是聚合反应,熔铝反应完成后,在反应釜中加入250kg铝酸钙粉,各种混合物在105℃,0.25MPa的条件下继续反应1.5h.产物的氧化铝含量为13-14%,盐基度为45-55%.产物中含渣3-5%.
 
    为了提高产品的盐基度,生产时可以在二次聚合过程中加入水和铝酸钙,这样不仅可以提高产品的絮凝效果,同时便于干燥产品,提高干燥效率.如果采用活性氧化铝生产,全部反应可以在常压下反应,如果控制第一步反应产物的盐基度为零,则更有利于铝酸钙的溶出和溶液聚合.

    五、煤矸石法生产聚合氯化铝

 
    煤矸石酸熔法生产聚合氯化铝工艺流程大约是:粗碎后的煤矸石在焙烧过程中,随着温度的升高,高岭石成为非晶质或半晶质,进一步升温使高岭石逐渐转化为y-Al2O3和SiO2.在这一过程中温度不能过高,当温度超过850℃时,y-Al2O3逐渐转化为a-Al2O3,使反应失去活性,保持煤矸石中Al2O3溶出率高的熔烧温度控制范围为600-800℃.
 
    焙烧后的煤矸石应粉碎至60目左右,以便使氧化铝溶出率较高且最经济,然后连续酸溶.其工艺条件是:选用在恒沸点附近浓度为20%盐酸溶液较佳,这时氧化铝的溶出率较高;酸溶设备采用搪瓷反应釜;用蒸汽直接加热;在常压温度为100-110℃下连续酸溶并搅拌.
 
    溶出液采用混凝沉淀进行分离.从反应釜连续流出的溶出液进入沉淀池,将沉淀池充满后加絮凝剂聚丙烯酰胺进行混合,静置4h,溶液转入存贮池,沉渣即可排出.
 
    浓缩结晶的氧化铝用热网加热到170-180℃进行热分解,使产品碱化度控制在70-75%.热分解的HC1气体在吸收塔内循环吸收,用以配制稀盐酸,可在连续酸溶工序中重复利用.每分解1t结晶氯化铝可得到300kgHC1气体.从沸腾热解工序中得到的结晶氯化铝,加水溶解混合并加以搅拌,产品由稀变稠,到一定浓度从容器中倒出,经自然冷却干燥后即得到固体聚合氯化铝混凝剂.这种热解工艺产生污染比较多,一般采用前一步生产氯化铝.
 
    虽然我国拥有广泛的煤矸石资源,但是这一方法与采用铝矾土为原料相比成本偏高.但是上述工艺完全可以用于结晶氯化铝的生产,然后再与铝酸钙反应制备聚氯化铝,这种方法对于缺少盐酸资源的地区非常适合.
 

    六、结晶氯化铝生产聚合氯化铝

 
    利用结晶氯化铝生产聚合氯化铝的工艺几年前就已经在使用,由于最近某些地区盐酸的价格非常高,因此利用氯化铝生产聚合氯化铝就展现出了优势.氯化铝的生产工艺与铝矾土(轻烧料)-铝酸钙方法的生产工艺的第一个工序基本相同,只是增加了一个浓缩工艺.主要原料为轻烧料和盐酸.
 
    生产工艺如下:在反应釜中加入定量盐酸,然后加入轻烧料(铝铁总含量为30-45%),加热到70℃,反应自动放热.升温到100℃左右,补充蒸汽,保持釜内压力为0.1-0.2MPa,反应时间为3-4h,液体铝含量为16%左右.反应结束后上清液转移到浓缩器中.在剩余含渣较多的浆液中加入定量的水,然后用铝酸钙调整盐基度和铝含量,得到聚合氯化铝.浓缩釜中液体经过减压浓缩,冷却,即可以得到结晶氯化铝,其氧化铝含量一般在20%左右.每吨结晶氯化铝一般可以制备5t10%Al2O3的聚合氯化铝.

    七、煤矿高岭土生产聚合氯化铝

 
    煤的形成过程中往往伴生高岭土,一般高岭土也是可以通过几道程序来制得聚合氯化铝的.
 
    首先将矿石进行筛分剔除低品位矿石,将矿石磨粉至80目,其中过80目筛应该大于85%,其余全部通过20目筛.将磨好的矿粉按照矿粉/盐酸=1/3.17配比(指狂分钟Al2O3含量与31%盐酸的质量比),配酸的浓度为20-25%,在不断搅拌的条件下分别投入反应釜内,搅拌速度为45-55r/min.加热介质为饱和蒸汽,直接将蒸汽通入反应釜内.反应温度为140-150℃,反应压力为0.4-0.5MPa,反应时间为1.5-2h.氧化铝的浸出率在90%以上.这样得到的聚合氯化铝的盐基度很低,可以再用铝酸钙调整盐基度.最后得到液体产品.
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