聚合氯化鋁(PAC)的制法很多,聚合氯化鋁生產(chǎn)工藝可分為酸法、堿法、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取得的,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,我國生產(chǎn)聚合氯化鋁(PAC)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需嚴(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)需進(jìn)行劇烈地?cái)嚢琛?
以鋁灰為原料生產(chǎn)聚合氯化鋁的幾種方法的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1所示。
表1 以鋁灰為原料的消耗定額(t/t 液體聚合氯化鋁)
原料 | 酸法 | 堿法 | 中和法 |
鋁灰(Al2O3 60%) | 0.220 | 0.416-0.5 | 0.21 |
鹽酸(HCl30%) | 0.175 | 0.67-0.800 | 0.42 |
NaOH(30%) | 0.384-0.46 | 0.133 | |
煤 | 0.625-0.75 | 0.010 |
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)聚合氯化鋁產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)如表2。
表2 以氫氧化鋁為原料的消耗定額
原料 | 消耗量(t/t 聚合氯化鋁) |
氫氧化鋁 | 0.165 |
鹽酸(HCl 35%) | 0.315 |
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:1、取得結(jié)晶氯化鋁。2、通過熱解法或中和法取得聚合氯化鋁產(chǎn)品。
以鋁礬土為原料生產(chǎn)聚合氯化鋁的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表3所示。
表3 以鋁礬土為原料的消耗定額
原料 | 消耗量 |
鋁礦粉 | 1.3-1.5 |
鹽酸(30%) | 1.5 |
煤 | 0.5 |
電(kw/h) | 180 |
水 | 1.5 |
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1t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)。
以結(jié)晶氯化鋁為原料生產(chǎn)聚合氯化鋁產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)如表4。
表4 以結(jié)晶氯化鋁為原料的消耗定額
原料 | 消耗量(t/t 聚合氯化鋁) |
結(jié)晶氯化鋁 | 1.25 |
煤 | 1.5 |
電(kw/h) | 400 |
聚合氯化鋁生產(chǎn)工藝之間的區(qū)分主要是以原料的不同而區(qū)分的。當(dāng)然,根據(jù)使用機(jī)器的不同,我們還可分為板框壓濾聚合氯化鋁、滾筒烘干聚合氯化鋁、噴霧干燥聚合氯化鋁等。