工業(yè)級聚合氯化鋁的生產(chǎn)工藝主要有以下幾種:
1.鋁礬土酸溶法:
原料預(yù)處理:將鋁礬土礦石進(jìn)行粉碎并磨細(xì),提高其反應(yīng)活性。然后在高溫(650-800℃)的沸騰爐中煅燒,得到熟礦粉。
酸溶反應(yīng):把熟礦粉加入到反應(yīng)罐中,緩慢分批次加入工業(yè)鹽酸。為防止反應(yīng)過于激烈,需控制鹽酸的加入速度。為提高鋁的溶出率,還可適當(dāng)加入少許氫氟酸。在高溫高壓條件下進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)溫度和壓力根據(jù)具體工藝要求進(jìn)行控制。
調(diào)整鹽基度:反應(yīng)完成后得到的液體中加入適量的鋁酸鈣粉,攪拌均勻,以調(diào)整產(chǎn)品的鹽基度,使其達(dá)到工業(yè)級聚合氯化鋁的要求。
沉降與干燥:反應(yīng)后的液體在沉降池中沉降,去除其中的不溶性雜質(zhì)。沉降后的上清液可以采用滾筒干燥或噴霧干燥的方式,得到固體的工業(yè)級聚合氯化鋁產(chǎn)品。如果采用滾筒干燥,產(chǎn)品為顆粒狀;如果采用噴霧干燥,產(chǎn)品為粉末狀。
2.金屬鋁法:
原料準(zhǔn)備:以鋁加工的下腳料,如鋁屑、鋁灰和鋁渣等作為原料。這些原料中含有一定量的金屬鋁,可以與酸反應(yīng)生成聚合氯化鋁。
酸溶反應(yīng):將原料按一定比例加入到反應(yīng)罐中,然后緩慢加入鹽酸,在攪拌條件下進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)過程中會產(chǎn)生氫氣,需要注意安全。反應(yīng)完成后得到液體聚合氯化鋁。
后處理:對液體聚合氯化鋁進(jìn)行過濾、濃縮等處理,去除其中的雜質(zhì)和水分。然后根據(jù)需要進(jìn)行干燥,得到固體的工業(yè)級聚合氯化鋁產(chǎn)品。金屬鋁法生產(chǎn)的聚合氯化鋁產(chǎn)品中雜質(zhì)含量較高,需要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。
3.氫氧化鋁法:
酸溶反應(yīng):將氫氧化鋁粉末與鹽酸在較高溫度(50-180℃)和壓力(0.5MPa)下進(jìn)行反應(yīng),生成液體聚合氯化鋁。由于氫氧化鋁的酸溶性較差,需要在加熱加壓的條件下提高其反應(yīng)速率和鋁的溶出率。
中和與干燥:反應(yīng)后的液體經(jīng)過濃縮,然后加入適量的堿性物質(zhì)(如鋁酸鈣粉)進(jìn)行中和,調(diào)整鹽基度。較后進(jìn)行干燥,得到固體的工業(yè)級聚合氯化鋁產(chǎn)品。該方法生產(chǎn)的聚合氯化鋁產(chǎn)品純度較高,但生產(chǎn)工藝的反應(yīng)條件較為苛刻,對設(shè)備要求較高。
4.結(jié)晶氯化鋁法:
熱解反應(yīng):將結(jié)晶氯化鋁加熱到一定溫度,使其分解出氯化氫氣體和水分,變成粉末狀的聚合氯化鋁單體,也稱為熟料。
固化反應(yīng):將熟料加入一定量的水進(jìn)行攪拌,在較短時間內(nèi)固化形成樹脂狀產(chǎn)物,即為聚合氯化鋁。該方法生產(chǎn)流程簡單、操作方便,但由于結(jié)晶氯化鋁的來源有限,生產(chǎn)成本相對較高,限制了其在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用。