聚合氯化铝,PAC「厂家价格」-巩义市利星净水材料有限公司
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聚合氯化铝pac生产工艺

作者:利星 日期:2020-03-28 12:16 热度:248

聚合氯化铝的生产工艺和制备方法分为以下几类:

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1.用铝土矿生产聚合氯化铝

铝土矿生产聚合氯化铝的方法复杂。由于这些矿物中的铝不能被酸直接溶解,必须经过一系列的加工才能使铝溶解。根据铝的溶解方式,可分为酸法和碱法。酸法适用于粘土矿、煤矸石、高岭土、一水勃姆石、三水铝石等矿物原料。

铝土矿和铝酸钙粉两步酸溶法目前在我国应用广泛。铝土矿是一种铝硅酸盐矿物,根据结构水含量一般分为三水铝石(Al2O3 3H2O)、一水薄水铝石(-al2o  3H2O)和一水硬铝石(-al2o  3H2O)。提取铝的难度依次增加。我国三水铝石富矿少,生产混凝剂的铝土矿原料多为一水勃姆石。其工艺流程为:以一水勃姆石为原料,将矿石粉碎研磨,在650-800的流化床炉中焙烧,将熟矿粉在反应罐中加热加压使铝液溶出,用不足的酸分阶段溶出,加入氢氟酸提高溶出率。然后用铝酸钙提高碱度。阶段溶解时,温度为120-130,压力为2.0-2.2/2,Al2O3溶解率在90%以上。

该方法生产的产品碱度为60%-90%,氧化铝质量分数为25%-31%。该方法溶解时间短,溶解速率高,但收率不如常压下生产的高。也可以用铝土矿生产铝酸钙,然后直接用盐酸和铝酸钙一步生产聚合氯化铝。经粉碎、干燥、球磨、压块、煅烧、用高品位铝土矿和石灰石研磨后,生产出Al2O3含量高、Al2O3活性强的铝酸钙粉体,可直接用于生产聚合氯化铝等净水剂。然后用盐酸处理铝酸钙,得到相应的铝盐。在这一溶解过程中,铝酸钙中的其他轴颈,如钙、硅、铁、钛、镁等。也会部分溶解。在控制盐酸用量的前提下,反应过程中可以直接得到碱式氯化铝,并伴随有碱式氯化铁的形成。主反应可以简单表示为Cao  al2o  3 3 HCl=Al2(oh)ncl  6-ncal  22 H2O

当溶解反应进行到一定程度,PH值合适时,碱式氯化铝相邻的两个羟基会发生桥连聚合和/或自聚合,*终转化为聚合氯化铝。相应的反应式如下:

mal  2(OH)nCl6-n=[Al2(OH)nCl6-n]m此外,一水硬铝石(-Al2O3 H2O)或其他含铝矿物不溶于酸,因此可以用碱法制备聚合氯化铝。以碳酸钠和石灰为原料制备铝酸钠,然后分解制备凝胶状氢氧化铝,凝胶法制备聚合氯化铝。

95%以上粒度为100m,焙烧温度为860,偏差不超过10。温度过低,氧化铝以-Al2O3的形式存在,易溶于碱,不能满足化学选矿的要求。温度过高,会形成莫来石,损失氧化铝。加碱溶解需要260-280的高温,然后铝以铝酸钠的形式进入溶液。为了得到凝胶状氢氧化铝,应在铝酸钠溶液中引入二氧化碳,加入盐酸溶解凝胶状氢氧化铝,加热聚合即可制得液态聚合氯化铝。

2.用高岭土生产聚合氯化铝

中国高岭土储量丰富,几乎遍布*。但在我国丰富的高岭土资源中,低品位的劣质高岭土占有很大比例,利用率很低。研究高岭土制备聚合氯化铝的工艺,可以拓展高岭土应用的新途径,找到低成本的聚合氯化铝替代原料,具有良好的应用前景。

高岭土是一种多种色调的白色粘土岩,主要由2m左右的微小片状或管状高岭石矿物晶体组成,主要成分为(Al2O3 SiO2 2H2O)。高岭土制备聚合氯化铝价格便宜,但生产方法相对复杂。然而,其废渣可用作高活性高硅材料,也可用作涂料和板材产品的优良填料。因此,高岭土是一种廉价、高附加值的制备聚合氯化铝的原料。

目前用高岭土制备聚合氯化铝(PAC)的方法大多是酸溶两步法制得,即高岭土经过焙烧后,用一定浓度的盐酸浸出其中的铝,调节浸出液的碱度,制得聚合氯化铝的液体产品。虽然这种制备工艺简单易操作,但铝的浸出率不是很理想。因此,在常规工艺中,焙烧前用盐酸预处理高岭土有利于提高铝的浸出率。

高岭土制备聚合氯化铝的过程中需要考虑很多因素,包括预处理比例、反应温度、反应时间、反应压力等。预处理时,将盐酸与高岭土按比例混合并干燥。然后将高岭土研磨至80目,将研磨后的矿粉与盐酸按一定比例配比,在连续搅拌的条件下分别放入反应釜中,温度控制在140-150,压力为0.4-0.5兆帕,反应1.5-2小时,然后加入铝酸钙调节碱度,得到液体产品。在反应过程中引入了一种由工业三氯化铝废水和高岭土制备净水剂聚合氯化铝的新工艺,大大提高了反应效率,促进废水中的盐酸溶解更多的铝在高岭土中聚合成PAC,简化了工艺流程,缩短了热解时间,制得的PAC聚合度高。

3.氢氧化铝的酸溶解

氢氧化铝酸溶是国内外广泛使用的工艺,以氢氧化铝为原料。氢氧化铝纯度高,生产的产品中重金属含量很低。但由于氢氧化铝酸溶性差,铝液一般通过加热加压溶解在反应釜中,经分离陈化后即可得到聚合氯化铝产品。也可以在反应釜中加压加热,使铝在氢氧化铝中的溶解率达到90%以上。这个过程比较简单,但是产品碱度低,40%左右。基本反应公式是:

氢氧化铝盐酸=氢氧化铝H2O

铝(氢)2Cl盐酸=铝(氢)3Cl3 H2O

Al2(OH)3cl  3 [ Al2(OH)ncl  6-n]m(m  <10)

为了提高产品的碱度,逐渐发展到第二步。为了不引入其他重金属杂质,一般在低碱度产品中加入废铝和铝酸钠。这样,碱度一般可以提高到70%以上。

用铝酸钙粉调节碱度时,可以将碱度调得更低,这样可以增强氢氧化铝的溶解,减少不溶氢氧化铝的量。盐酸的浓度可以控制在20%以上,酸的浓度越大,氢氧化铝的溶解度越好。实际生产中,反应配料的比例为Al  (OH) 3:铝酸钙粉=(0.6-0.9): 1(质量比)。在80-100常压下反应3-4小时,过滤得到液体产物,喷雾或滚筒干燥得到固体产物。这个过程的关键是碳酸化分解。在分解过程中,如果条件控制不当,制得的凝胶状氢氧化铝在盐酸中的溶解度不好,甚至溶解后产品的稳定性也不好。分解反应也可以用碳酸氢钠代替二氧化碳。该工艺的优点是生产条件温和,产品质量好。缺点是流程长,生产成本高。

4.金属铝法

金属铝法所用的原料主要是废铝,是铝加工的下脚料。铝灰和炉渣等。工艺可分为酸法、碱法和中和法。目前国内以铝为原料生产PAC的厂家大多采用酸法。酸法反应速度快。设备投资少,工艺简单,操作方便,但溶液中杂质含量偏高,产品质量不稳定,设备腐蚀严重。制碱工艺难度大,设备投资大,成本高,应用受到一定限制。中和法的特点是结合了酸法和碱法的优点。酸溶法的主要反应式是:2Al  6H=2AL3 3H2

2Al3 nH2O=AL2(OH)n(6-n) nH

m[AL2(OH)n(6-n)]=[AL2(OH)n]mm(6-n)

这种方法的原料来源*其有限,在生产过程中会产生大量的氢气和热量。氢气、氯化氢、水蒸气、灰尘无处不在。控制不当可能引起爆炸,因此作业环境恶劣,安全性差。常见于一些小型露天生产和手工作业企业。近年来,开发了一种利用废铝箔包装材料生产聚合氯化铝的新技术。该技术不仅可以充分回收铝,还可以回收纸张和塑料,具有一定的经济效益和良好的社会效益。

5、煤矸石综合利用方法

煤矸石是煤炭开采过程中产生的废矿石,是含碳物质和岩石的混合物。其主要成分是铝硅酸盐矿物。焙烧后的组分通常含有约50%-60%的二氧化硅、约20%-40%的三氧化二铝和约3%-5%的三氧化二铁。煤矿生产中排放的煤矸石量很大,可达原煤产量的几十%。当堆积成煤矸石山时,自然会产生含硫烟气,雨水会排放硫酸废水,造成严重的环境污染。

三氯化铝是煤矸石综合利用的主要产品,将三氯化铝转化为聚合氯化铝自然是一种可行的选择。虽然我国煤矸石资源丰富,但这种工艺的成本高于以铝土矿为原料,因此生产受到一定限制。

6.氯化铝结晶制备聚合氯化铝

由结晶氯化铝生产聚合氯化铝的工艺已经使用了几年。氯化铝的生产工艺与铝矾土-铝酸钙两步工艺相同,只是增加了一个浓度。如果直接使用结晶氯化铝作为原料,也可以通过沸腾热解制备固体PAC。结晶氯化铝在一定温度下热解,分解成氯化氢和水,聚合成粉状产品。这种方法目前很少使用,因为结晶氯化铝可以直接与铝酸钙反应,节约原材料和能源,不会造成污染。该方法是结晶氯化铝与铝酸钙在加热条件下反应,可制得盐基度为80%-90%的产品。一般每吨结晶氯化铝可制备5吨含10%Al2O3的聚合氯化铝。

7.聚合氯化铝的其他制备方法

利用废分子筛制备聚合氯化铝。分子筛催化剂的主要化学成分是活性Al2O3和二氧化硅。据分析,Al2O3的含量约为40%-50%,二氧化硅的含量为30%-35%。废分子筛催化剂使用一段时间后,催化能力下降,但主要含量变化不大。原电池法制备聚合氯化铝是铝灰酸溶的改进工艺。根据电化学原理,金属铝与盐酸反应形成原电池。在圆柱形反应室的底部放置一个由铜或不锈钢制成的金属网作为阴*,以浇注的铝作为阳*,加入盐酸进行反应,*终制得PAC。该工艺可以通过反应中的气泡漂浮而不是机械搅拌使溶液定向移动,从而大大节省能耗。但反应釜或反应釜目前仍用于大规模生产。