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怎样用黏土矿和铝土矿酸法制取聚合氯化铝

发布日期:2018-01-25 作者:聚合氯化铝 点击:

前面我们讲过有哪些材料可以制取聚合氯化铝产品,今天重点讲一下怎么样用黏土矿和铝土矿酸制取聚合氯化铝?

  首先从原理和流程讲起,以黏土矿或一水软铝石矿为原料,用酸溶法制造聚合氯化铝,原理和流程基本与用铝灰酸溶一步法的前部反应有类似之处。但是,也有以下明显的差异。

  第一:在黏土矿中铝以铝硅酸盐形态存在,一水软铝石中铝以氧化铝的水合物形态存在。它们与盐酸的反应活性极低,因而必须在一定条件下进行处理,使其变为活性较大的无定性体或晶。将高岭石类黏土矿物进行加热焙烧时,在不同温度下发生晶型和矿物结构的不同改变,因而使黏土矿中氧化铝在酸中溶出率也随之改变。一般高岭石类黏土矿物在温度550-700℃之间发生强烈的吸热效应,这是由矿物的脱水作用所决定的,各种矿物均不一样。黏土矿物和一水软铝石矿物的氧化铝最高溶出率的焙烧温度一般在600-800℃的范围。但是,即使对于同一类型的矿物,由于矿物的组分和杂质的差异,其最佳焙烧温度值也不尽相同。所以,为了求得某种矿物的最高氧化铝溶出率,应作焙烧溶出试验,以确定最佳焙烧条件。

  第二:黏土矿、一水软铝石矿中氧化铝与盐酸的反应放热远小于铝灰与盐酸的反应热,所以溶出过程必须进行适当加热,并且要提高盐酸浓度,因而反应设备较复杂。

  第三:三氯化铝的水解不易进行,即使在强制条件下,一般也只能得到盐基度在40%以下的溶出液,而且盐基度越高,溶出液与矿渣的分离越困难。这就决定了黏土矿、一水软铝石矿不能用一步法制得产品,因而在流程上较为复杂。为了减少原材料的消耗,必须尽量提高溶出液的盐基度。为了提高盐基度,可采用两种强制溶出方法。其一为两段溶出,即一次溶出的澄清液再与新加入的矿粉进行第二次溶出,在过量氧化铝存在条件下,促进氧化铝继续溶出和水解;其二是加压溶出,使反应温度比常压溶出大大提高,因而溶出的氧化铝当量数大于盐酸的当量数,生成带OH-的低盐基度聚合氯化铝溶液。

  因此为了得到盐基度大于45%的合格聚合氯化铝成品,有时需要增加盐基度调整工序。其方法与三氯化铝为原料的制造方法相同。在国内聚合氯化铝的生产中,盐基度的调整通常采用以下三种方法:碱(酸)直接调整法、氢氧化铝凝胶调整法、热分解法。

  其次从生产条件的控制讲起。第一:矿石加工 为了使含铝矿物与盐酸的液固相反应较大的接触表面,块状矿石应加工成一定粒度的粉体,加工粒度对氧化铝溶出率及反应残渣的分离效果有较大影响。虽然矿粉粒径越小,氧化铝溶出率就越高,但残渣分离则越困难,所以粒径也不宜过小。根据实验得出的结论是矿粉加工粒度可选用通过60目的粒径。矿石加工分中碎及细碎两个步骤。中碎是将块状矿石预先破碎成20-40mm的粒径,以适应细碎设备的进料要求。适于中小规模聚合氯化铝制造厂的中碎设备,一般可选用颚式破碎机或锤式破碎机。细碎是将中碎的矿石加工成40-60目的细粉体,常用的细碎设备有球磨机和雷蒙磨(悬辊式粉碎机)。适于聚合氯化铝厂用的国产破碎设备。第二:矿粉焙烧 焙烧停留时间和焙烧温度是影响溶出率的主要因素。不同类型的矿石和同类型不同产地的矿石,有不同的最佳焙烧温度,各种矿在最佳焙烧条件下的溶出率也各不一样。焙烧黏土、铝土矿的设备,目前在聚合氯化铝的生产中采用的有四种形式,即立窑、反射炉、回转窑、沸腾炉。立窑设备简单,用于焙烧块料,由于矿物受热不均匀,因而氧化铝溶出率不高,适于同时产煤和黏土矿的地区采用。反射炉以前在中小规模硫酸铝厂采用较多,优点是设备简单、造价低、焙烧矿粉溶出率高,因而适用于在小规模的聚合氯化铝厂采用。反射炉的缺点为劳动强度大、劳动条件差。回转窑的优点是焙烧效率高,焙烧条件好、劳动强度低等,适宜于用气体或液体作燃料的地区。缺点为投资较大、需要有良好的收尘系统。沸腾炉是效率较高的新型焙烧设备,具有焙烧温度均匀、停留时间短,产量高等优点。缺点对操作水平的要求较高、设备较复杂。在硫酸的生产中曾有较多采用。第三:溶出 溶出是用矿物原料生产聚合氯化铝的重要工序之一。影响溶出率的因素较多,它们是:矿物类型、粒径、焙烧条件、盐酸浓度、加酸当量比(溶出中盐酸当量数与矿粉中氧化铝当量数之比)、溶出时间等。


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