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用煤矸石生产聚合氯化铝的工艺

发布时间:2020-06-10     浏览次数:

前面我们聚合氯化铝厂家讲述了煤矸石作为聚合氯化铝生产原料的合理性。今天,波涛小编带大家了解下用煤矸石生产聚合氯化铝的工艺。

片状聚合氯化铝

一、煤矸石生产聚合氯化铝的生产原理

经查阅相关文献,煤矸石中主要的矿物组分为高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O),煤矸石在高温锻烧过程中伴有结构膨胀、成分挥发,在锻烧过程中结晶态的高岭石,由于脱羟基转化为非晶态的偏高岭石(Al2O3·2SiO2),偏高岭石具有大的比表面积和高的化学反应活性,其中的Al2O3可以酸浸出来。化学方程式如下:

Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3·2SiO2+2H2O(600~900℃)

Al2O3·2SiO2+6HCl→2SiO2↓+AlCl3+3H2O

二、煤矸石生产聚合氯化铝的生产工艺特点

本工艺采用煤矸石和盐酸作为原料,该工艺具有如下特点:

1、生产工艺简单,操作方便;

2、原料来源广泛,且用量少,价格低廉,煤矸石基本上只有运费成本,生产成本低;

3、反应速度快,生产周期短,经济效益快;

4、产品质量稳定可靠,且易于控制,各项性能指标均可达到国家标准。

三、煤矸石生产聚合氯化铝工艺参数和操作条件的确定

随着不同产地,不同层位,不同开采方式,煤矸石的化学组成变化很大。除含有碳外,一般以氧化物为主,其中二氧化硅和氧化铝占较大比例,此外,还有常量组分以及少量微量元素。因此,具体情况需测定煤矸石中的氧化铝含量。

查阅相关资料,选定煤矸石中二氧化硅的含量为51.79%,三氧化二铁和三氧化二铝含量为3.98%和22.58%的煤矸石进行参数确定。

实验研究结果表明,在常压、反应温度为105-108℃(水和盐酸的共沸温度)条件下,得出用质量分数20%的盐酸浸取煤矸石中铝的优化反应条件如下:

1、煤矸石锻烧温度为650℃时,煤矸石的活性很高,氧化铝的溶出率也很大。

2、酸浸时间为3h,由于原料中具有活性的Al2O3组份含量有限,因此,过长的浸取时间并不能使浸出率得到太大提高。同时,长时间维持在较高浸取温度(110℃)时,也会导致较大的盐酸蒸发损失和酸雾污染,且酸浸时间越长成本越高,设备的腐蚀也就越大,所以,选取酸浸时间为3h,为优化的酸浸时间。

3、加酸量为0.01908mol/g,煤矸石的加酸量越大,溶出率越高,考虑到实际生产情况,加酸量越大,成本越高。

4、固液比为l:4,固液比过大或过小时,都会影响煤矸石中氧化铝的溶出率,随着固液比的增加,一方面,由于浆体的黏度降低,浸出液中盐酸的扩散速度加快,有利于浸出;另一方面,由于酸浓度的降低,铝的溶出率降低。

5、煤矸石中氧化铝优化后的溶出率可达63.7%。

四、煤矸石生产聚合氯化铝工艺流程说明

用煤矸石制取聚合氯化铝的方法就是酸溶法,工艺流程可分为粉碎、焙烧、酸溶、过滤、加碱聚合、熟化、蒸发、干燥等几道工序。其工艺流程如图所示:

用煤矸石生产聚合氯化铝的工艺

1、粉碎焙烧

粉碎后的煤矸石经过焙烧过程,生成(Al2O3·2SiO2)。

设备:钢球磨、循环流化床燃烧锅炉

煤矸石中含有碳,可自己进行燃烧,炉渣即为下一步反应原料。而循环流化床锅炉可以用煤矸石做燃料,因为要作为燃料,对颗粒要求严格,所以用钢球磨。

2、酸浸溶解

加入盐酸进行酸浸3h。

设备:蒸汽加热反应釜

因为工艺要求需要加热,且有循环流化床过滤可以提供热量,因此,可选用防腐的加热反应器。

3、沉淀混凝

溶出液采用混凝沉淀法进行分离。从反应釜连续流出的溶出液进入沉淀池,待沉淀池充满后,加混凝剂聚丙烯酰胺或动物胶进行混合,静止,清液转入存贮池,沉渣即可排出。

设备:沉淀池

4、浓缩结晶

从酸溶工序中得来的酸溶液进入搪瓷釜内呈负压状态,然后用蒸汽加热以实现浓缩。当蒸出液为母液体积的45~50%时,即停止加热浓缩,然后出料经滞留槽冷却,过滤后可得结晶AlCl3。蒸发出的水蒸汽和部分盐酸气可进行回收,循环使用。

设备:搪瓷釜、滞留槽

5、沸腾热解

浓缩结晶的AlCl3用热网加热到170~180℃条件下,进行热分解,使产品碱化度控制在70~75%。热分解的HCl气体在吸收塔内循环吸收,用以配制稀盐酸,可在酸溶工序中重复利用。

设备:热网加热器

6、配水聚合,干燥结晶

从沸腾热解工序中得到的AlCl3,加水溶解混合,并加以搅拌,产品由稀变稠,到一定浓度后,经干燥即得固体聚合氯化铝混凝剂。

设备:反应釜、结晶干燥机

以上内容,就是波涛小编对用煤矸石生产聚合氯化铝工艺的详细介绍。希望大家能对聚合氯化铝的生产工艺有更深了解。

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