用氢氧化铝生产聚合氯化铝的新工艺

1、用氢氧化铝生产聚合氯化铝的新工艺黄冬根(江西省分析测试中心南昌 330029)摘要: 本文以氢氧化铝为主要原料, 在加温加压下与酸反应生成低盐基度氯化铝溶液, 该溶液与铝酸钙矿粉进行中和聚合反应得液体聚合氯化铝, 烘干得固体产品, 产品符合国标 GB 1589295 优级品要求。关键词: 聚合氯化铝氢氧化铝新工艺前言聚 合 氯 化 铝 (po lya lum in ium ch lo r ide )简称 PA C , 示性式用 A l2 (O H ) nC l6- n m 表示(m : 聚合度, m < 10, n = 1 5) , 是一种新型 无机高分子净水剂, 已广泛用于生活饮用水净

2、化, 工业用水, 工业废水处理。 生产聚合氯化铝的原料较多, 最常见的有: 铝 屑1 、铝 灰2, 3 、煤 矸 石4, 5 、铝 土 矿6 、 高岭土8, 9 、铝酸钙矿粉10 、氢氧化铝11 。 本文以氢氧化铝、铝酸钙矿粉、盐酸、硫酸等为 原料, 经过氢氧化铝加温加压酸溶, 再经铝酸钙矿粉中和聚合, 生产出优质聚合氯化铝, 产品 质 量 稳 定, 各 项 指 标 达 到 国 家 标 准GB 1589295, 该 工 艺 具 有 投 资 小、工 艺 简 单、操作方便、生产成本低等特点。12生产工艺流程及反应原理以氢氧化铝为原料生产聚合氯化铝时,若采用一步酸溶制得合格产品, 则氧化铝溶出率较低

3、, 导致生产成本升高, 若采用常压酸 溶时, 氧化铝溶出率也较低。本工艺采用氢氧化铝加温加压酸溶和铝酸钙矿粉中和聚合等 两道工序, 具体工艺流程图 (见图 1)。图 1: 聚合氯化铝生产工艺流程图氢氧化铝在高温高压酸溶时, 生成低盐基度氯化铝, 反应式如下:A l2 (O H ) 4C l2 + C aC l23生产部分高温、高压311氢氧化铝加温加压酸溶31111反应配料比A l (O H ) 3 H C l = 016 019 1 ( 摩 尔 比)30% 盐酸95% 硫酸= 201 (重量比)A l (O H ) 3 + H C lC l5 + H 2OA l2 (O H )这种低盐基度氯

4、化铝与铝酸钙矿粉反应生成聚合氯化铝:A l2 (O H ) C l5 + C a (A lO 2 ) 2江西化工·18·第三期31112 盐 酸 浓 度: 工 艺 取 盐 酸 浓 度 为20% 。31113 反应温度和压力本工艺采用反应温度 150, 压力 4k g cm 2。31114 反应时间:本工艺采用达到所需温度和压力时反应4 5 小时。312 氢氧化铝酸溶液生产聚合氯化铝31211 反应配料比:A l (O H ) 3 铝酸钙矿粉= (重量比)016 019 131212 操作: 在氢氧化铝酸溶液 中 按 比例投入铝酸钙矿粉, 常压于 80 100反应 3 4 小

5、 时, 过 滤, 即 得 液 体 聚 合 氯 化 铝 产 品( 见表 1) , 烘干即得固体产品 ( 质量指标见表1)。表 1 氢氧化铝生产聚合氯化铝质量指标(gcm江西省分析测试中心, 972722。化学分析生产聚合氯化铝的化学分析包括原料、495 进行; 成品: 聚合氯 化 铝 按 GB 1589295进行。问题与讨论5半成 品、成 品 分 析。 原 料: 氢 氧 化 铝 按 GB T 661086 进 行, 盐 酸 按 GB 32093 进 行;半成品: 低盐基度聚合氯化铝铵 GB 15892511氢氧化铝酸溶配比的影响表 2A l (O H ) 3 H C l, 不同摩尔比对酸溶率等影

6、响表 3 氢氧化铝酸溶不同压力的影响© 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.项目 反 应 压 力A l2O 3 转化率, (% )盐基度, (% )PH 值310 k gcm 280101510118410 k gcm 288101810210415 k gcm 290152115211项目 摩 尔 比A l2O 3 转化率, (% )盐基度 %PH 值A l (O H ) 3 H C l= 016188102010118A l (O H ) 3 H C l

7、= 019170102010212指标A l2O 3盐基度(% )水不溶 物含量(% )PH1% 水溶液SO 2-4(% )比重3 )A SppmM n ppmC 6+rppmH g ppmP b pmC d ppmGB 1589295一等品 (液)101050108510015315 510< 31511195155012102工艺液 体产品11156715013413215112301112215< 0101412013GB 1589295优级品 (固)321050108510015315510< 91857515012306工艺固 体产品3213284150154157

8、1101365912< 0101916019江西化工第三期·19·512盐酸浓度的选择以 20% 浓度的配比最合适, 因 20% 盐酸 沸点最高, 因此反应温度高, 产品质量好。513氢氧化铝溶解液与铝酸钙矿粉配比对产品质量的影响氢氧化铝酸溶解液与铝酸钙矿粉比对聚 合氯化铝质量影响较大, 具体见表 4表 4 氢氧化铝与铝酸钙矿粉质量比对产品质量影响(2 万元台) , 总投资约 35 万元。6投资估算:以建一个年产 1200 吨固体聚合氯化铝7经济效益预测:生产 1 吨固体聚合氯化铝成本核算见表产品为例, 所需主要设备, 包括锅炉、反应釜、反应池、酸池、泵等。 设备投资

9、约 20 万元, 若 全部生产成固体产品, 只需增加几台干燥机5。表 5 用氢氧化铝生产 1 吨固体聚合氯化铝成本814本工艺具有实用性很强, 投资小, 生产成本低, 产品质量优等特点, 适合乡镇企业建 厂生产, 也适合大中型自来水厂建厂生产。参考文献:11 胡万里, 工业水处理, 1995 (1) , 79。21 洪旋、杨秀芳, 工业水处理, 1984 (5) , 45。31 李建池, 陕西化工, 1992 (1) , 4041。41 抚顺有机化工厂, 辽宁化工, 1976, 2。51 王爱华, 无机盐工业, 1990, 3, 1518。61 林传庆, CN 1086195A 。71 吴展阳

10、, 广西化工, 1984 (2) , 111。81 黄 冬 根、杨 泉 生, 江 西 化 工, 1997 ( 2 ) , 1417。91 陶荣达, 化学世界, 1989, 30 (8) , 370372。101 金 洪 珠、邵 延 安, 无 机 盐 工 业, 1993 ( 5 ) ,3538。111GK 85102295。从表 1 可以看出: 本工艺产品质量满足国际 GB 1589295 优级品要求, 从表 3 可以 看出: 生产 1 吨产品可获纯利 700 元左右, 一年可获纯利 70 万元左右, 经济效益可观。8结论811 用氢氧化铝、铝酸钙矿粉为原料, 生产聚合氯化铝, 具 有 来 源

11、可 靠、质 量 稳 定 等 优 点, 适用于工业化生产。812 本文采用氢氧化铝、盐酸、硫酸加温、加 压溶解、制备低盐基度氯化铝溶液, 大大提高 了氧化铝的溶出率 ( 约 92% ) , 接近日本最新 专 利 报 道 95% 的 水 平, 从 而 可 降 低 生 产 成本。813 用铝酸钙矿粉来调制聚合氯化铝产品,工 艺 是 可 行 的, 产 品 的 各 项 指 标 都 满 足GB 1589295 的饮用水优级品要求。© 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 氢氧化铝铝酸钙矿粉工业盐酸工业硫酸催化剂原料成本综合成本市售价0122 吨(350 元)0130 吨(150 元)110 吨(750 元)0105 吨(4