聚合氯化鋁的生產(chǎn)工藝主要分為鋁礬土酸溶法、氫氧化鋁酸溶法、鋁酸鈣粉調(diào)整法、噴霧干燥法等,以下是幾種生產(chǎn)工藝的詳細介紹:
一、鋁礬土酸溶法
原料準備:
主要原料為鋁礬土,要求鋁礬土中氧化鋁含量在 50% 以上。此外,還需要準備工業(yè)鹽酸作為溶劑。
鋁礬土在使用前需要進行破碎和研磨,使其粒度達到一定要求,以便更好地與鹽酸反應。
酸溶反應:
將破碎后的鋁礬土投入反應釜中,加入一定濃度的工業(yè)鹽酸。反應釜帶有攪拌裝置和加熱裝置,以促進反應的進行。
反應溫度一般控制在 100 - 120℃之間,反應時間根據(jù)反應釜的大小和原料的性質(zhì)而定,一般為 4 - 6 小時。
在反應過程中,鋁礬土中的氧化鋁與鹽酸發(fā)生反應,生成氯化鋁溶液。反應方程式為:Al?O? + 6HCl → 2AlCl? + 3H?O。
水解聚合:
將酸溶反應后的氯化鋁溶液進行降溫,使其溫度降至 60 - 70℃左右。然后,加入適量的水進行稀釋,并加入一定量的鋁酸鈣粉作為調(diào)節(jié)劑。
在攪拌的作用下,氯化鋁溶液開始發(fā)生水解聚合反應。鋁離子在水中逐漸形成多核羥基絡合物,形成聚合氯化鋁。反應方程式為:AlCl? + nH?O → [Al?(OH)?Cl???]?。
沉淀分離:
水解聚合反應完成后,將反應液靜置一段時間,使其中的不溶物沉淀下來。然后,通過過濾或離心等方式將沉淀分離出來,得到澄清的聚合氯化鋁溶液。
干燥包裝:
將澄清的聚合氯化鋁溶液進行干燥處理,常用的干燥方法有噴霧干燥和滾筒干燥等。干燥后的聚合氯化鋁產(chǎn)品呈粉末狀或顆粒狀,根據(jù)不同的需求進行包裝。
二、氫氧化鋁酸溶法
原料準備:
主要原料為氫氧化鋁,要求氫氧化鋁的純度較高,一般在 90% 以上。同樣,需要準備工業(yè)鹽酸作為溶劑。
氫氧化鋁在使用前也需要進行粉碎處理,使其粒度適中,便于與鹽酸反應。
酸溶反應:
將粉碎后的氫氧化鋁投入反應釜中,加入一定濃度的工業(yè)鹽酸。反應溫度一般控制在 90 - 100℃之間,反應時間為 2 - 3 小時。
在反應過程中,氫氧化鋁與鹽酸發(fā)生中和反應,生成氯化鋁溶液。反應方程式為:Al (OH)? + 3HCl → AlCl? + 3H?O。
水解聚合:
與鋁礬土酸溶法類似,將酸溶反應后的氯化鋁溶液進行降溫、稀釋,并加入鋁酸鈣粉等調(diào)節(jié)劑,進行水解聚合反應,生成聚合氯化鋁。
沉淀分離和干燥包裝:
后續(xù)的沉淀分離和干燥包裝步驟與鋁礬土酸溶法相同。
三、鋁酸鈣粉調(diào)整法
原料準備:
主要原料為鋁酸鈣粉和鹽酸,有時也會加入一些鋁礬土或氫氧化鋁等作為輔助原料。
鋁酸鈣粉要求具有一定的活性和純度,鹽酸的濃度根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求進行調(diào)整。
反應過程:
將鋁酸鈣粉投入反應釜中,加入適量的水和鹽酸。反應釜在攪拌的作用下進行反應,反應溫度一般控制在 80 - 90℃之間,反應時間為 3 - 4 小時。
在反應過程中,鋁酸鈣粉中的氧化鋁和氧化鈣與鹽酸發(fā)生反應,生成氯化鋁和氯化鈣等物質(zhì)。同時,通過調(diào)整反應條件,可以使氯化鋁發(fā)生水解聚合反應,生成聚合氯化鋁。反應方程式為:CaO?Al?O? + 8HCl → CaCl? + 2AlCl? + 4H?O,AlCl? + nH?O → [Al?(OH)?Cl???]?。
沉淀分離和干燥包裝:
經(jīng)過反應后的溶液進行沉淀分離,去除其中的不溶物。然后,將澄清的聚合氯化鋁溶液進行干燥包裝,得到的聚合氯化鋁產(chǎn)品。
四、噴霧干燥法
原料準備:
可以采用上述任何一種生產(chǎn)方法得到的聚合氯化鋁溶液作為原料。同時,需要準備熱風爐等設備提供干燥所需的熱風。
噴霧干燥過程:
將聚合氯化鋁溶液通過噴霧裝置霧化成細小的液滴,噴入干燥塔中。同時,熱風爐產(chǎn)生的熱風從干燥塔底部進入,與液滴逆流接觸。
在熱風的作用下,液滴中的水分迅速蒸發(fā),聚合氯化鋁顆粒逐漸干燥成型。干燥后的聚合氯化鋁顆粒從干燥塔底部排出,經(jīng)過收集和包裝,得到成品。
優(yōu)點:
噴霧干燥法生產(chǎn)的聚合氯化鋁產(chǎn)品具有粒度均勻、溶解性好、活性高等優(yōu)點。同時,該方法生產(chǎn)效率高,適合大規(guī)模生產(chǎn)。
不同的生產(chǎn)工藝各有優(yōu)缺點,在實際生產(chǎn)中需要根據(jù)原料來源、產(chǎn)品質(zhì)量要求、生產(chǎn)成本等因素進行選擇。同時,為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境安全,生產(chǎn)過程中需要嚴格控制反應條件和尾氣處理等環(huán)節(jié)。