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    聚合氯化鋁七種不同原材料的生產制備工藝

    作者:石虹凈水材料廠家  時間:2019-06-11 15:18  人氣:

        制成聚合氯化鋁的材料不一樣,它的生產工藝也是不一樣的,一般情況下我們都是通過原料先得到液體的聚合氯化鋁產品,然后將液體加以干燥才得到固體聚合氯化鋁產品.下面就給大家介紹一下,不同原料生產聚合氯化鋁的工藝.

        一、 氫氧化鋁酸熔法

     
        以氫氧化鋁為原料生產聚合氯化鋁是20世紀80年代國內和目前國外普通采用的一種工藝,氫氧化鋁純度高,生產產品重金屬含量非常低,但是由于氫氧化鋁的酸溶性比較差,一般采用加熱加壓酸熔的生產工藝.這種工藝相對比較簡單,但是生產的聚合氯化鋁的鹽基度往往比較低,一般在30-50%范圍內,這也是國外標準中鹽基度低限到40%的重要原因.今年來日本公司在我國申請的專利仍沿用這種方法.
     
        已經有很多專利和論文對提高鹽基度的方法做了報道,一般可在低鹽基度產品中投加鋁屑、 鋁酸鈉、碳酸鈣、碳酸鋁、氫氧化鋁凝膠、石灰等,為了保證這種產品的重金屬含量低的優勢,又不引入其他雜質,一般采用加鋁屑和鋁酸鈉的方法.添加鋁屑和鋁酸鈉的方法成本要高于鋁酸鈣、鋁灰.目前國內對于引用水混凝劑要求嚴格的企業都是采用氫氧化鋁酸熔-鋁酸鈣調整的方法.由于氫氧化鋁的成本比較高,對于非飲用水處理國內很少采用這種工藝.采用氫氧化鋁加溫加壓酸熔和鋁酸鈣礦粉中和聚合等兩道工序.
     

        二、蒽醌廢酸生產聚合氯化鋁

     
        蒽醌的物理化學性質:黃色針狀結晶,可燃,低毒,溶于乙醇、乙醚和丙酮,不溶于水,相對密度1.419-1.438,熔點286℃,沸點379-381℃.
     
        用途:有機染料重要中間體,可生產還原、分散、酸性、活性等染料.在造紙工業中用作紙漿蒸解劑.在化肥工業中用以制造脫硫劑蒽醌二磺酸鈉.蒽醌作為基本有機化工原料,用途廣泛,主要用于染料的生產.蒽醌及其衍生物可通過絡合等化工反應制成各種分子量較大、色澤鮮艷、著色力強的染料,從而形成色譜齊全、性能卓著的染料.
     
        蒽醌廢液每年約在60-70萬噸,這種廢液具有非常好的反應活性,可以與鋁屑、鐵屑、鋁酸鈣等反應.如果與鋁屑和鋁酸鈣反應可以制備聚合氯化鋁,如果與鐵屑反應可以得到硫酸亞鐵和氧化鋁的混合液,進一步將亞鐵離子氧化成三價鐵離子,就得到氯化鋁與硫酸鐵的混合液.當然也可以直接在上述廢液中加入適量的堿,例如石灰、燒堿或者碳酸鈉等,中和部分多余的酸,然后可以直接制備聚合氯化鋁,但是這種方法在實際生產中很少使用.向這種廢液中加入適量的鋁箔或者鋁酸鈣可以制備聚合氯化鋁.
     
        聚合氯化鋁的制備:在廢酸液中加入一定量的鋁酸鈣,調節ph=2.3左右,控制反應溫度在90-100℃之間,攪拌2h.趁熱過濾就可以得到液體聚合氯化鋁,也可加入沉淀劑,分離上清液和沉渣.反應過程中可以根據游離鹽酸、鋁和最終產品的鹽基度確定鋁酸鈣投加量.

        三、堿熔法高純聚合氯化鋁的制備

     
        在氫氧化鋁中加入一定濃度的鹽酸加熱溶解,得到無色、透明、黏稠狀液體聚合氯化鋁,干燥后得到固體聚合氯化鋁.
     
        采用堿熔的方法可以有效提高氧化鋁的提出率,而且非兩性的重金屬離子無法進入浸出液,因此產品中重金屬含量很低.但是由于生產過程中大量使用碳酸鈉或者氫氧化鈉,再用鹽酸中和過量的堿,從而產生了大量副產氧化鈉,同時氫氧化鋁凝膠黏性很大,過濾困難,這些因素導致生產成本較高.但是作為一種能夠生產高純度聚合氯化鋁的方法卻是比較理想的,尤其是生產化妝品用聚合氯化鋁,可以達到日本1990-4535號公開專利《藥品及日用化妝品級聚合氯化鋁溶液制備》的質量要求.
     
        為了提高聚合鋁離子的含量(鹽基度),必須降低聚合氯化鋁中的鹽酸含量,因此必須加入堿性物質或者鋁屑等物質.單純加入堿性物質,例如石灰、燒堿等,只能提高鹽基度,并不能夠提高溶液的鋁含量,而采用鋁屑、鋁酸鈣、鋁酸鈉等就可以達到雙重目的.
     

        四、氫氧化鋁-鋁酸鈣酸溶生產聚合氯化鋁

     
        利用氫氧化鋁和鋁酸鈣反應通常分為三步.一是配酸反應,在反應釜中加入計算好的1500kg酸和1000kg水,使鹽酸的濃度在20-22%之間;二是酸溶氫氧化鋁反應,在裝有酸的反應釜中加入60kg的細氫氧化鋁.使二者在110-130℃和0.1MPa條件下反應2h;產物的氧化鋁含量為8-9%,鹽基度為19-21%;三是聚合反應,熔鋁反應完成后,在反應釜中加入250kg鋁酸鈣粉,各種混合物在105℃,0.25MPa的條件下繼續反應1.5h.產物的氧化鋁含量為13-14%,鹽基度為45-55%.產物中含渣3-5%.
     
        為了提高產品的鹽基度,生產時可以在二次聚合過程中加入水和鋁酸鈣,這樣不僅可以提高產品的絮凝效果,同時便于干燥產品,提高干燥效率.如果采用活性氧化鋁生產,全部反應可以在常壓下反應,如果控制第一步反應產物的鹽基度為零,則更有利于鋁酸鈣的溶出和溶液聚合.

        五、煤矸石法生產聚合氯化鋁

     
        煤矸石酸熔法生產聚合氯化鋁工藝流程大約是:粗碎后的煤矸石在焙燒過程中,隨著溫度的升高,高嶺石成為非晶質或半晶質,進一步升溫使高嶺石逐漸轉化為y-Al2O3和SiO2.在這一過程中溫度不能過高,當溫度超過850℃時,y-Al2O3逐漸轉化為a-Al2O3,使反應失去活性,保持煤矸石中Al2O3溶出率高的熔燒溫度控制范圍為600-800℃.
     
        焙燒后的煤矸石應粉碎至60目左右,以便使氧化鋁溶出率較高且最經濟,然后連續酸溶.其工藝條件是:選用在恒沸點附近濃度為20%鹽酸溶液較佳,這時氧化鋁的溶出率較高;酸溶設備采用搪瓷反應釜;用蒸汽直接加熱;在常壓溫度為100-110℃下連續酸溶并攪拌.
     
        溶出液采用混凝沉淀進行分離.從反應釜連續流出的溶出液進入沉淀池,將沉淀池充滿后加絮凝劑聚丙烯酰胺進行混合,靜置4h,溶液轉入存貯池,沉渣即可排出.
     
        濃縮結晶的氧化鋁用熱網加熱到170-180℃進行熱分解,使產品堿化度控制在70-75%.熱分解的HC1氣體在吸收塔內循環吸收,用以配制稀鹽酸,可在連續酸溶工序中重復利用.每分解1t結晶氯化鋁可得到300kgHC1氣體.從沸騰熱解工序中得到的結晶氯化鋁,加水溶解混合并加以攪拌,產品由稀變稠,到一定濃度從容器中倒出,經自然冷卻干燥后即得到固體聚合氯化鋁混凝劑.這種熱解工藝產生污染比較多,一般采用前一步生產氯化鋁.
     
        雖然我國擁有廣泛的煤矸石資源,但是這一方法與采用鋁礬土為原料相比成本偏高.但是上述工藝完全可以用于結晶氯化鋁的生產,然后再與鋁酸鈣反應制備聚氯化鋁,這種方法對于缺少鹽酸資源的地區非常適合.
     

        六、結晶氯化鋁生產聚合氯化鋁

     
        利用結晶氯化鋁生產聚合氯化鋁的工藝幾年前就已經在使用,由于最近某些地區鹽酸的價格非常高,因此利用氯化鋁生產聚合氯化鋁就展現出了優勢.氯化鋁的生產工藝與鋁礬土(輕燒料)-鋁酸鈣方法的生產工藝的第一個工序基本相同,只是增加了一個濃縮工藝.主要原料為輕燒料和鹽酸.
     
        生產工藝如下:在反應釜中加入定量鹽酸,然后加入輕燒料(鋁鐵總含量為30-45%),加熱到70℃,反應自動放熱.升溫到100℃左右,補充蒸汽,保持釜內壓力為0.1-0.2MPa,反應時間為3-4h,液體鋁含量為16%左右.反應結束后上清液轉移到濃縮器中.在剩余含渣較多的漿液中加入定量的水,然后用鋁酸鈣調整鹽基度和鋁含量,得到聚合氯化鋁.濃縮釜中液體經過減壓濃縮,冷卻,即可以得到結晶氯化鋁,其氧化鋁含量一般在20%左右.每噸結晶氯化鋁一般可以制備5t10%Al2O3的聚合氯化鋁.

        七、煤礦高嶺土生產聚合氯化鋁

     
        煤的形成過程中往往伴生高嶺土,一般高嶺土也是可以通過幾道程序來制得聚合氯化鋁的.
     
        首先將礦石進行篩分剔除低品位礦石,將礦石磨粉至80目,其中過80目篩應該大于85%,其余全部通過20目篩.將磨好的礦粉按照礦粉/鹽酸=1/3.17配比(指狂分鐘Al2O3含量與31%鹽酸的質量比),配酸的濃度為20-25%,在不斷攪拌的條件下分別投入反應釜內,攪拌速度為45-55r/min.加熱介質為飽和蒸汽,直接將蒸汽通入反應釜內.反應溫度為140-150℃,反應壓力為0.4-0.5MPa,反應時間為1.5-2h.氧化鋁的浸出率在90%以上.這樣得到的聚合氯化鋁的鹽基度很低,可以再用鋁酸鈣調整鹽基度.最后得到液體產品.
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