淺析聚合氯化鋁生產(chǎn)工藝

1、含鋁礦物，包括鋁土礦(三水鋁石、一水軟鋁石、一水硬鋁石)、粘土、高嶺土、明礬石等；

2、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(chǎn)出較純的聚合氯化鋁產(chǎn)品。

我國(guó)生產(chǎn)聚合氯化鋁所采用原料主要為因地制宜地開發(fā)利用自身的礦物資源。我國(guó)聚合氯化鋁生產(chǎn)的起步源于以鋁灰作原料。由于鋁灰原料成本低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)練，其生產(chǎn)工藝七十年代在我國(guó)迅速普及。但鋁灰生產(chǎn)的聚合氯化鋁產(chǎn)品雜質(zhì)較多，八十年代后已不再用于自來(lái)水的凈化。八十年代初，聚合氯化鋁的生產(chǎn)原料主要采用粘土礦、高嶺土礦和鋁土礦生產(chǎn)出的聚合氯化鋁產(chǎn)品，除鐵以外，其它的指標(biāo)可達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。但由于渣量較大，外觀較差，加上我國(guó)鋁業(yè)的迅速發(fā)展，九十年代初，我國(guó)聚合氯化鋁生產(chǎn)所用原料已逐步轉(zhuǎn)向氫氧化鋁。此外，也有部分生產(chǎn)廠使用氯化鋁和金屬鋁等為原料。由于國(guó)內(nèi)合成鹽酸含鐵量高于日本等國(guó)，所以生產(chǎn)出的聚合氯化鋁外觀色澤偏黃。

聚合氯化鋁的制法很多，按生產(chǎn)工藝可分為酸法、減法、中和法、熱解法、加壓反應(yīng)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(guī)模生產(chǎn)，而生產(chǎn)規(guī)模較小的生產(chǎn)企業(yè)采用滾筒干燥也是可行的。目前我國(guó)生產(chǎn)聚合氯化鋁的方法主要有金屬鋁(包括鋁灰、鉛渣)法、活性氫氧化鋁法、三氧化二鋁(包括鋁礬土、煤矸石等)法、結(jié)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(guó)以金屬鋁為原料生產(chǎn)聚合氯化鋁的廠家大多采用酸法生產(chǎn)。

(1).酸法

酸法具有反應(yīng)速度快、設(shè)備投資少、工藝簡(jiǎn)單、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，但溶液中的雜質(zhì)含量偏高，尤其是重金屬元素含量通常容易超標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。

(2).堿法

堿法生產(chǎn)工藝則難度較高，設(shè)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(yīng)用受到一定限制。

(3).中和法

中和法的特點(diǎn)是綜合了酸法和堿法兩者的優(yōu)點(diǎn)。中和法的關(guān)鍵在于合成聚合氯化鋁時(shí)，鋁酸鈉和三氯化鋁溶液之間的配比必須嚴(yán)格控制，使鹽基度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。鹽基度是否合格，是決定產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。而且在合成時(shí)必須進(jìn)行劇烈地?cái)嚢琛?span lang="EN-US">

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(chǎn)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(yīng)制得鹽基度為41.6-48.6％的液體聚合氯化鋁產(chǎn)品，然后經(jīng)濃縮、烘干即得固體聚合氯化鋁產(chǎn)品。

此法生產(chǎn)工藝過程較簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件也較苛刻，對(duì)設(shè)備要求較高，腐蝕性強(qiáng)，一般市售搪玻璃反應(yīng)釜都難以適應(yīng)，生產(chǎn)中要確保產(chǎn)品質(zhì)量頗為不易。

以氫氧化鋁為原料生產(chǎn)PAG產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)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。此工藝的步是得到結(jié)晶氯化鋁，第二步是通過熱解法或中和法得到聚合氯化鋁

利用高嶺土生產(chǎn)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(diào)整鹽基度生成聚合氯化鋁溶液。利用高嶺土生產(chǎn)聚合氯化鋁，不僅可以產(chǎn)生很好的社會(huì)效益和環(huán)境效益，而且也有很好的經(jīng)濟(jì)效益。以lt精礦計(jì)，可生產(chǎn)1.8t液體聚合氯化鋁凈水劑。

4．結(jié)晶氯化鋁

以結(jié)晶氯化鋁生產(chǎn)聚合氯化鋁一般采用沸騰熱解法工藝。該法生產(chǎn)能力大。結(jié)晶氯化鋁經(jīng)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(chǎn)物，即是聚合氯化鋁單體(又稱熟料)。將熟料加一定量的水?dāng)嚢瑁瑒t在較短時(shí)間內(nèi)固化形成樹脂狀產(chǎn)物，即為聚合氯化鋁。沸騰熱解法生產(chǎn)聚合氯化鋁流程簡(jiǎn)單、操作方便，但由于生產(chǎn)中使用的結(jié)晶氯化鋁來(lái)源所限，生產(chǎn)成本相對(duì)較高，限制了聚合氯化鋁的生產(chǎn)。

5．堿溶法

先將鋁灰與氫氧化鈉反映取得鋁酸鈉溶液，再用鹽酸調(diào)pH值，制得聚合氯化鋁溶液。這種方式制得的產(chǎn)品顏色外觀較好，不溶物較少，但氯化鈉含量高，原材料消耗高，溶液氧化鋁含量低，工業(yè)化生產(chǎn)本錢較大。