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行業知識

怎麼樣用黏土礦和鋁土礦酸制取聚合氯化鋁

2018-11-17 卓航淨水 74

  首先從原理和流程講起,以黏土礦或一水軟鋁石礦為原料,用酸溶法制造聚合氯化鋁,原理和流程基本與用鋁灰酸溶一步法的前部反應有類似之處。但是,也有以下明顯的差異。

  第一:在黏土礦中鋁以鋁矽酸鹽形态存在,一水軟鋁石中鋁以氧化鋁的水合物形态存在。它們與鹽酸的反應活性極低,因而必須在一定條件下進行處理,使其變為活性較大的無定性體或晶。将高嶺石類黏土礦物進行加熱焙燒時,在不同溫度下發生晶型和礦物結構的不同改變,因而使黏土礦中氧化鋁在酸中溶出率也随之改變。一般高嶺石類黏土礦物在溫度550-700℃之間發生強烈的吸熱效應,這是由礦物的脫水作用所決定的,各種礦物均不一樣。黏土礦物和一水軟鋁石礦物的氧化鋁最高溶出率的焙燒溫度一般在600-800℃的範圍。但是,即使對于同一類型的礦物,由于礦物的組分和雜質的差異,其最佳焙燒溫度值也不盡相同。所以,為了求得某種礦物的最高氧化鋁溶出率,應作焙燒溶出試驗,以确定最佳焙燒條件。

  第二:黏土礦、一水軟鋁石礦中氧化鋁與鹽酸的反應放熱遠小于鋁灰與鹽酸的反應熱,所以溶出過程必須進行适當加熱,并且要提高鹽酸濃度,因而反應設備較複雜。

  第三:三氯化鋁的水解不易進行,即使在強制條件下,一般也隻能得到鹽基度在40%以下的溶出液,而且鹽基度越高,溶出液與礦渣的分離越困難。這就決定了黏土礦、一水軟鋁石礦不能用一步法制得産品,因而在流程上較為複雜。為了減少原材料的消耗,必須盡量提高溶出液的鹽基度。為了提高鹽基度,可采用兩種強制溶出方法。其一為兩段溶出,即一次溶出的澄清液再與新加入的礦粉進行第二次溶出,在過量氧化鋁存在條件下,促進氧化鋁繼續溶出和水解;其二是加壓溶出,使反應溫度比常壓溶出大大提高,因而溶出的氧化鋁當量數大于鹽酸的當量數,生成帶OH-的低鹽基度聚合氯化鋁溶液。

  因此為了得到鹽基度大于45%的合格聚合氯化鋁成品,有時需要增加鹽基度調整工序。其方法與三氯化鋁為原料的制造方法相同。在國内聚氯化鋁的生産中,鹽基度的調整通常采用以下三種方法:堿(酸)直接調整法、氫氧化鋁凝膠調整法、熱分解法。

  其次從生産條件的控制講起。第一:礦石加工 為了使含鋁礦物與鹽酸的液固相反應較大的接觸表面,塊狀礦石應加工成一定粒度的粉體,加工粒度對氧化鋁溶出率及反應殘渣的分離效果有較大影響。雖然礦粉粒徑越小,氧化鋁溶出率就越高,但殘渣分離則越困難,所以粒徑也不宜過小。根據實驗得出的結論是礦粉加工粒度可選用通過60目的粒徑。礦石加工分中碎及細碎兩個步驟。中碎是将塊狀礦石預先破碎成20-40mm的粒徑,以适應細碎設備的進料要求。适于中小規模聚氯化鋁制造廠的中碎設備,一般可選用颚式破碎機或錘式破碎機。細碎是将中碎的礦石加工成40-60目的細粉體,常用的細碎設備有球磨機和雷蒙磨(懸輥式粉碎機)。适于聚合氯化鋁廠用的國産破碎設備。第二:礦粉焙燒 焙燒停留時間和焙燒溫度是影響溶出率的主要因素。

       不同類型的礦石和同類型不同産地的礦石,有不同的最佳焙燒溫度,各種礦在最佳焙燒條件下的溶出率也各不一樣。焙燒黏土、鋁土礦的設備,目前在聚氯化鋁的生産中采用的有四種形式,即立窯、反射爐、回轉窯、沸騰爐。立窯設備簡單,用于焙燒塊料,由于礦物受熱不均勻,因而氧化鋁溶出率不高,适于同時産煤和黏土礦的地區采用。反射爐以前在中小規模硫酸鋁廠采用較多,優點是設備簡單、造價低、焙燒礦粉溶出率高,因而适用于在小規模的聚合氯化鋁廠采用。反射爐的缺點為勞動強度大、勞動條件差。回轉窯的優點是焙燒效率高,焙燒條件好、勞動強度低等,适宜于用氣體或液體作燃料的地區。缺點為投資較大、需要有良好的收塵系統。沸騰爐是效率較高的新型焙燒設備,具有焙燒溫度均勻、停留時間短,産量高等優點。缺點對操作水平的要求較高、設備較複雜。在硫酸的生産中曾有較多采用。第三:溶出 溶出是用礦物原料生産聚合氯化鋁的重要工序之一。影響溶出率的因素較多,它們是:礦物類型、粒徑、焙燒條件、鹽酸濃度、加酸當量比(溶出中鹽酸當量數與礦粉中氧化鋁當量數之比)、溶出時間等。