酸溶法适用于除一水硬铝矿外的大多数矿物。 出产工艺是:① 矿物破碎。为使液固相反应有较 大的接触面,使氧化铝尽量溶出,同时又考虑到残 渣分离难度问题.通常将矿石加工到40～60目的 粉末。② 矿粉焙烧。为提高氧化铝的溶出率,需 对矿粉举行焙烧.最佳焙烧时间和焙烧温度与矿石 种类和性质有关,通常在600～800 cC之间。③ 酸 溶。通常加入的盐酸浓度越高,氧化铝溶出率越 高,但考虑到盐酸挥发问题,通常选用质量分数为 20% 左右的盐酸。调解盐基度熟化后即得到聚合 氯化铝产物。胡俊虎等[171以煤系高岭土为原料, 氧化钙为助溶剂,酸浸一步合成制得聚合氯化铝 铁.干燥后固体产物测得氧化铝的质量分数大于 30% 。 一水硬铝石或其它难溶于酸的矿石,可用碱法 制备聚合氯化铝。出产工艺前两步与酸法一样,都 需破碎和焙烧,后用碱溶,用碳酸钠或氢氧化钠或 其它碱与矿粉液反应,制得铝酸钠,再用碳酸氢钠 和盐酸调节,制得聚合氯化铝。碱法投资大,装备 庞大,成本高,一般使用较少。 1.4.2 煤矸石 煤矸石是洗煤和选煤历程中排出的固体废弃 物.随着煤炭工业的发展.煤矸石的产量日益剧 增,而废弃煤矸石容易污染环境。以煤矸石为原 料出产聚合氯化铝,不仅解决了其污染问题,而 且还使其有了使用价值。煤矸石一般含有质量分 数为l6% ～36% 的AI2O 2.5% ～15% 的Fe2O 和 5l% ～65% 的SiO ,利用煤矸石为原料可制得聚合 氯化铝或聚合氯化铝铁, 自上世纪60年代以来, 已经投入工业化出产。常用的出产工艺是:煤矸石 经破碎和焙烧。在必然温度下加入盐酸反应若干小 时后.可加入聚丙烯酰胺举行渣液分离,渣经适当 处理后可作为制水泥原料,母液经浓缩形成晶体可制得 形成晶体三氯化铝。这时可用沸腾热分解制得聚合氯化 铝,也可接纳直接加入必然浓度的氢氧化钠调节盐 基度制得聚合氯化铝。马艳然等『l。 利用煤矸石为 原料制备出了切合国家规范的聚合氯化铝产物。 1.4.3 铝酸钙矿粉 铝酸钙粉由铝土矿、碳酸钙和其它配料经高温 煅烧,冷却后磨粉而得。按制作聚合氯化铝要领的 不同,分为碱溶法、酸溶法和两步法。 ⑴碱溶法 用铝酸钙矿粉与纯碱溶液反应得到偏铝酸钠溶 液,反应温度为100～ll0 cC,反应4 h左右。后 在偏铝酸钠溶液中通人碳酐气体,当溶液pH 值为6～8时。形成大量氢氧化铝凝胶,这时停止 反应.这一历程反应温度不要超过40 cC,否则会 形成老化的难溶胶体。最后在所生成的氢氧化铝中 加入适量的盐酸加热溶解,得到无色、透明、黏稠 状的液体聚合氯化铝,干燥后得到固体聚合氯化 铝。此法出产出的产物重金属含量低,纯净度高,但 出产成本较高[19]。 ⑵酸溶法 把铝酸钙粉直接与盐酸反应,调解完盐基度并 熟化后即得到聚合氯化铝液体产物。该法工艺简 单,投资少,操作方便,出产成本低,但产物的不 溶物,重金属含量较高,固体产物氧化铝含量通常 不高.质量分数约为28% 左右,产物外观较差, 铁离子含量高。郑怀礼等 用酸溶法制备了聚合 氯化铝铁。 ⑶两步法 这种出产要领一般接纳酸溶两步法的出产工 艺,在常压和必然温度下,第一步加较高的盐酸量 比到铝土矿粉中,使氧化铝尽可能溶出,第二步是 把第一步反应的上清液与新加入的铝酸钙粉反应。 这一步既有氧化铝溶出,又可以调节盐基度。通常 第一步的氧化铝能溶出80% 以上,第二步的氧化 铝溶出率在50% 以下,故第二段沉淀矿渣一般回 流到第一步反应中去。董申伟等 用铝土矿和铝 酸钙粉为原料,接纳酸溶两步法工艺,制得了氧化 铝的质量分数为10.11%.盐基度为85% 的液体聚 合氯化铝产物。 1.5 以粉煤灰为原料 粉煤灰是火力发电厂水力除灰系统排放的固体 废弃物。由于粉煤灰中约90% 三氧化铝呈玻璃态. 活性不高。酸溶很难直接把三氧化铝溶解。以往通 常接纳碱石灰法。但装备投资大,对装备腐绌性 高,能耗大且需大量纯碱,实际出产意义半大。有 人用KF、NH4F等作为助溶剂打开硅铝键,再用酸 溶,以提高氧化铝溶出率.酸溶后得到氯化铝,再 用热解法或用氢氧化钠调节盐基度。陆胜等 用 粉煤灰为原料,NH F为助溶剂,制得了聚合氯化 铝产物,据称能耗低。 2 国内聚合氯化铝制作历程中存在的难点问题及 解决建议 我国对聚合氯化铝研究较晚,但发展迅速,随 着聚合氯化铝的广泛应用,对其研究也需深化。国 内虽对聚合氯化铝中铝离子水解形态研究了多年, 但仍未取得一致共鸣,汤鸿霄等学者认为A1 为最 佳组分。其含量越高。絮凝效果越好。但也有学者 认为A1 并不是决定混凝效果的首要因素 引,这方 面是近几年的研究热点。也是难点, 需进一步研 究;由于聚合氯化铝确切形态庞大,今朝用盐基度 反映其聚合程度和絮凝效果,而没有考虑钙、铁、 硅等离子参与聚合对盐基度计算的影响,而上述离 子一般对絮凝效果有着促进作用,这些难点都需深 入研究。国内PAC_T业在产物制备中,主要存在 以下难点问题 2.1 产物纯净度问题 氧化铝含量是聚合氯化铝产物的重要指标。通 常认为其含量越高、纯净度越高,说明品质愈好,我 国聚合氯化铝行业中,除少数企业能出产部分系列 产物及专用产物外。大多数企业都是以铝土矿、铝 酸钙和副产盐酸出产单一的低品质聚合氯化铝产 品,出产规模小.技能含量低,产物有效成分氧化 铝含量低、杂质多,而高效、廉价的复合型聚合铝 盐和高纯净度聚合氯化铝产物很少,餍足没完市场需 求,特别是餍足没完造纸工业对高纯净度聚合氯化铝 产物的需要。这方面既是难点,也是研究热点之 一 。因此,企业应该避免短期投资行为,应积极推 广新工艺技能,提高出产技能水平,同时需加大新 产物开发力度。
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