聚合氯化鋁(PAC)的制法很多,聚合氯化鋁生產工藝可分為酸法、堿法、中和法、熱解法、加壓反應法、混凝膠法、電滲析法、電解法等。固體聚合氯化鋁是將液體聚合氯化鋁用噴霧干燥或滾筒干燥取得的,噴霧干燥是比較理想的干燥方式,適于大規模生產,而生產規模較小的生產企業采用滾筒干燥也是可行的。
目前,我國生產聚合氯化鋁(PAC)的方法主要有金屬鋁(包括鋁灰、鉛渣)法、活性氫氧化鋁法、三氧化二鋁(包括鋁礬土、煤矸石等)法、結晶氯化鋁法等。
1、金屬鋁法
所用原料主要是鋁加工的下腳料鋁屑、鋁灰和鋁渣等。在工藝上可分為酸法、堿法、中和法三種。
目前,我國以金屬鋁為原料生產聚合氯化鋁的廠家大多采用酸法生產。
① 酸法
酸法具有反應速度快、設備投資少、工藝簡單、操作方便的優點,但溶液中的雜質含量偏高,尤其是重金屬元素含量通常容易超標,產品質量不穩定,設備腐蝕嚴重。
② 堿法
堿法生產工藝則難度較高,設備投資較大,由于用堿量大,還要大量鹽酸中和至pH=4-5,成本較高,其應用受到一定限制。
③ 中和法
中和法的特點是綜合了酸法和堿法兩者的優點。中和法的關鍵在于合成聚合氯化鋁時,鋁酸鈉和三氯化鋁溶液之間的配比需嚴格控制,使鹽基度達到標準要求。鹽基度是否合格,是決定產品質量的一個重要指標。而且在合成時需進行劇烈地攪拌。
以鋁灰為原料生產聚合氯化鋁的幾種方法的主要技術經濟指標如表1所示。
表1 以鋁灰為原料的消耗定額(t/t 液體聚合氯化鋁)
原料 | 酸法 | 堿法 | 中和法 |
鋁灰(Al2O3 60%) | 0.220 | 0.416-0.5 | 0.21 |
鹽酸(HCl30%) | 0.175 | 0.67-0.800 | 0.42 |
NaOH(30%) | 0.384-0.46 | 0.133 | |
煤 | 0.625-0.75 | 0.010 |
2、氫氧化鋁法
所用原料主要是拜爾法煉鋁過程中的活性氫氧化鋁。生產中采用過量的活性氫氧化鋁和鹽酸,在較高溫度(50-180℃)和壓力(0.5MPa)下反應制得鹽基度為41.6-48.6%的液體聚合氯化鋁產品,然后經濃縮、烘干即得固體聚合氯化鋁產品。
此法生產工藝過程較簡單,反應條件也較苛刻,對設備要求較高,腐蝕性強,一般市售搪玻璃反應釜都難以適應,生產中要確保產品質量頗為不易。
以氫氧化鋁為原料生產聚合氯化鋁產品的主要技術指標如表2。
表2 以氫氧化鋁為原料的消耗定額
原料 | 消耗量(t/t 聚合氯化鋁) |
氫氧化鋁 | 0.165 |
鹽酸(HCl 35%) | 0.315 |
3、三氧化二鋁法
主要原料為三水鋁石、鋁釩土、高嶺土、煤矸石等。此工藝:1、取得結晶氯化鋁。2、通過熱解法或中和法取得聚合氯化鋁產品。
以鋁礬土為原料生產聚合氯化鋁的主要技術經濟指標如表3所示。
表3 以鋁礬土為原料的消耗定額
原料 | 消耗量 |
鋁礦粉 | 1.3-1.5 |
鹽酸(30%) | 1.5 |
煤 | 0.5 |
電(kw/h) | 180 |
水 | 1.5 |
利用高嶺土生產聚合氯化鋁的工藝流程大致分為3步;精礦焙燒活化、酸浸、酸浸液調整鹽基度生成聚合氯化鋁溶液。
利用高嶺土生產聚合氯化鋁,不僅可以產生很好的社會效益和環境效益,而且也有很好的經濟效益。以1t精礦計,可生產1.8t液體聚合氯化鋁凈水劑。
4、結晶氯化鋁
以結晶氯化鋁生產聚合氯化鋁一般采用沸騰熱解法工藝。該法生產能力大。
結晶氯化鋁經過一定溫度加熱后,便分解出一定量的氯化氫氣體和水分而變成粉末狀產物,即是聚合氯化鋁單體(又稱熟料)。將熟料加一定量的水攪拌,則在較短時間內固化形成樹脂狀產物,即為聚合氯化鋁。沸騰熱解法生產聚合氯化鋁流程簡單、操作方便,但由于生產中使用的結晶氯化鋁來源所限,生產成本相對較高,限制了聚合氯化鋁的生產。
以結晶氯化鋁為原料生產聚合氯化鋁產品的主要技術指標如表4。
表4 以結晶氯化鋁為原料的消耗定額
原料 | 消耗量(t/t 聚合氯化鋁) |
結晶氯化鋁 | 1.25 |
煤 | 1.5 |
電(kw/h) | 400 |
聚合氯化鋁生產工藝之間的區分主要是以原料的不同而區分的。當然,根據使用機器的不同,我們還可分為板框壓濾聚合氯化鋁、滾筒烘干聚合氯化鋁、噴霧干燥聚合氯化鋁等。