一种聚合铝的制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种聚合铝的制备工艺。
【背景技术】
[0002]聚合氯化铝是一种介于氯化铝和氢氧化铝之间的无机高分子化合物，其通过羟基架桥聚合，分子中带有不同数量的羟基。聚合氯化铝有两种形式，固体聚合氯化铝呈无色或黄色树脂状，氧化铝含量为20% ’ 一40%，固体产品中的架桥吸附性能相对较强。液体聚合氯化铝呈无色或黄褐色透明液体，氧化铝含量为8%以上。聚合氯化铝的色泽由于所含杂质及盐基度大小的不同，呈现出黄褐色、灰黑色、灰白色多种等多种颜色。
[0003]聚合氯化铝的物理化学性质有:味酸涩，易溶于水。在水中会水解，同时有电化学、凝聚、吸附和沉淀等过程发生。在IlOtC以上的环境下，聚合氯化铝会分解为氯化氢和氧化铝。可以与酸性物质反应生成正铝盐。也可以与碱性物质反应生成氢氧化铝或铝酸盐沉淀。聚合氯化铝主要应用在医药、制革、化妆品等方面，并作为造纸上胶剂、耐火材料粘接剂、水泥速凝剂、纺织媒染剂等。聚合氯化铝是目前应用前景最广的絮凝剂之一。作为水处理的絮凝剂，聚合氯化铝具有用量少、沉降速度快、颗粒密实、除色效果等显著特点，其用量比传统的絮凝剂可减少1/3?1/2，使用成本仅为传统絮凝剂的一半左右，是一种目前在国内外广受认可的优良净水剂。
[0004]在国外，一般采用精细化工产品作为生产聚合氯化铝的原料。而国内利用自身的矿物资源，广泛采用的含铝原料作为聚合氯化铝的生产原料。国内最初的聚合氯化铝生产采用的原料是铝灰，20世纪70年代这种工艺极为盛行。到了 80年代初，又开发出以粘土矿、高岭土矿、煤矸石和铝土矿作为聚合氯化铝生产原料的工艺。这种工艺得到的产品可达到国外的聚合氯化铝产品标准。到了 90年代初，我国铝业迅速发展，特别是广西百色的平果县，号称亚洲铝都，其铝资源丰富，已探明储量有2.9亿吨，居全国首位。我国逐步转为采用含铝原料作为生产聚合氯化铝的原料。
[0005]概括来说，目前我国聚合氯化铝的生产工艺有两种。第一种方法是以工业合成盐酸、粘土矿熟料(或工业氢氧化铝)和铝酸钙为原料，经过加压或常压反应制取聚合氯化铝产品。第二种方法是以合成盐酸和工业氢氧化铝为原料，通过压溶法生产聚合氯化铝。其中第一种方法后来还增加了铝酸钙调整法对成品进行精制，得出的产品质量可达到国外产品标准要求，而且产品的混凝效果更好，也更易于保存。国外的聚合氯化铝产品以液体产品为主，仅在少数特殊领域使用粉末状固体产品。我国由于远途运输的需要，考虑到固体产品比液体产品更利于保存和运输，我国的聚合氯化铝生产大部分以固体产品居多。所以生产厂家一直在致力于固体产品的技术开发。
[0006]聚合氯化铝的生产工艺多种多样，目前主要的工艺有酸法、碱法、中和法、热解法、加压反应法、混凝胶法、电渗析法、电解法等。一般都是先得到液体产品，然后将液体产品加以干燥才得到固体聚合氯化铝产品。以此衍生出的干燥方法也多种多样。
[0007]我国现有的聚合氯化铝生产工艺主要有以下几种:
[0008]1、金属铝法
[0009]顾名思义，金属铝法就是以金属铝为原料，主要有铝加工的废料铝肩、铝灰和铝渣等。根据反应条件的不同，又可分为酸法、碱法、中和法三种。目前，采用金属铝法的厂家一般都采用酸法生产。
[0010](I 煅法
[0011]酸法的优点是:反应速度快、设备投资少、工艺简单、操作方便。
[0012]酸法的缺点是:杂质含量高，重金属含量容易超标，产品质量不稳定，设备腐蚀严重。
[0013]⑵碱法
[0014]碱法的特点是:生产工艺难度大，设备投资大，运行成本较高。
[0015](3)中和法
[0016]中和法结合了酸法和碱法的工艺特点。工艺相对较简单，操作也方便，但是由于使用的酸碱物质更多，对设备腐蚀也更严重，工艺危险性大。
[0017]2、氢氧化铝法
[0018]顾名思义，就是使用氢氧化铝作为原料的生产方法。通过过量的活性氢氧化铝和盐酸进行反应，制得盐基度为41.似8.6%的液体聚合氯化铝产品。反应条件是温度和压力。液体产品经浓缩、烘干后即成为固体产品。氢氧化铝法的特点是:工艺简单，但是工艺危险性高，对设备腐蚀严重，产品质量不稳定。
[0019]3、三氧化二铝法
[0020]三氧化二铝法是以三水铝石、铝钒土、高岭土、煤矸石等做为生产聚合氯化铝的主要原料。这种方法先制得结晶氯化铝，再通过热解法或中和法得到聚合氯化铝。三氧化二铝法的工艺流程分为焙烧、酸浸、生成聚合氯化铝3步。这种工艺最显著的特点是收率高，生产过程三废排放少，属于环保工艺。
[0021]4、结晶氯化铝法
[0022]结晶氯化铝法是以结晶氯化铝为原料，采用沸腾热解法生产聚合氯化铝。结晶氯化铝加热分解出氯化氢气体和水分，得到聚合氯化铝单体。熟料加水搅拌，可以得到聚合氯化招。
[0023]结晶氯化铝法的特点是:流程简单、操作方便，但是原料来源有限，生产成本高。通过多年的研究和实际生产总结，目前国内的聚合氯化铝生产技术，特别是固体产品的生产技术已经可以与国外先进水平比肩。和国外聚合氯化铝生产相比，国内还有突出的资源优势。
[0024]聚合氯化铝作为一种絮凝剂，其生产的研究和发展与絮凝剂的研究进展息息相关。无机絮凝剂有低分子絮凝剂和高分子絮凝剂两种。低分子絮凝剂有着价格低、货源充足的优点，同时也存在用量大、残渣多、效果差的缺点。经过多年的研究开发，无机絮凝剂已经从低分子转向高分子。目前使用最多的，用于处理废水的高分子絮凝剂有4大类:聚合铝类絮凝剂、聚合铁类絮凝剂、活性硅酸类絮凝剂和复合絮凝剂。聚合氯化铝作为无机高分子混凝剂的一种，最早是60年代末期在日本研究开发出来，日本是制备和应用聚合氯化铝最早的国家。而我国在1970年就已经普及以铝灰为原料的聚合氯化铝生产工艺，且在废水处理等方面得到了广泛运用。西欧国家在1976年才开始聚合氯化铝的工业化生产。统计到2008年，聚合氯化铝的世界总生产能力约为85万吨/年(以30%氧化铝固体产品计)，实际产量约为70万吨/年。我国作为聚合氯化铝的生产大国，有生产企业80多家，产能接近26万吨/年，约占世界总生产能力的31%。日本作为世界上最早开发聚合氯化铝产品的国家之一，其产能也达到了 25万吨/年，约占世界总生产能力的