CN1062837C - 复合聚氯化铁铝的生产方法 - Google Patents

Abstract

复合聚氯化铁铝的生产方法，包括酸浸、水解、熟化、调节pH值和喷雾烘干，先将含铝矿石熟料用盐酸浸出AlCl₃，再将该AlCl₃水解，得到简单结构的带结构水的聚合铝，使脱水容易，然后逐步用加成法制成多分子的化合物复合聚氯化铁铝，使产品的絮凝性能增强，全部过程除酸浸外无加热步序，节约能源，无环境污染，无副产物，不浪费原料，本产品生产成本低，适于饮用水及工业污水的净化使用。

Description

复合聚氯化铁铝的生产方法

本发明涉及一种絮凝剂的生产方法，特别是复合聚氯化铁铝的生产方法。

絮凝剂包括有机与无机二大类，无机类从组成上说又可分单分子和多分子二种。单分子絮凝剂是由简单分子构成的化合物，如氯化铝、硫酸铝等；多分子化合物是由多元素或分子团构成的化合物称为聚合物，如聚合铝它可由氢氧根、氯和铝元素构成。无机絮凝剂的主元素大都为铝或铁，副元素大都为氢氧根、氯根、硫酸根等。多元素多分子絮凝剂性能要比单分子的强。聚合铝絮凝剂是水处理剂中的主要产品。在中国专利申请94100491.0中曾公开了一种聚氯化铝的生产方法，是将对比的工艺(利用无烟煤矸石生产液体聚合铝)加以改进，使其酸浸后易于脱水，节约能源和稀释用水。该改进的工艺包括酸浸反应、自然沉淀、氨化脱水(包括用聚丙烯酰胺沉降)、浓缩、调PH值；但还有以下不足之处：

1、工艺步序较多，中间步序需用原料多，不经济。

2、虽能用循环水方式解决酸浸后生成物脱水问题，但仍有一部分多余水需加热浓缩，消耗能源。

3、在浓缩时间温度较高达110℃，致使结构水在结构中不能形成，影响产品的絮凝性能。

4、母液稀释后虽能脱水，但用氨水中和时用量较大，成本增加，且中和时(常温常压)生成的盐不稳定，易挥发造成环境污染。

5、用聚丙烯酰胺沉降，易将其带入产品中，使产品不能用于饮用水，只能用于工业污水。

本发明目的是提供一种工艺简单、节约能源、产品性能提高、且生产中不污染环境的生产复合聚氯化铁铝的方法，采用该方法生产絮凝剂能克服上述的缺点，且其成本降低、可用于工业水及饮用水。

本发明是按如下技术方案实现的。它包括以下步序：将含铝矿石熟料加以酸浸、水解、熟化、调节PH值、喷雾烘干等步序制成产品。本发明方法使产品的结构由简单到复杂，逐步加成进行。

(1)酸浸。物料配比为Al₂O₃矿石熟料∶HCl=102∶219(以纯料重量计算)，加适量的水稀释，加水量为熟料Al₂O₃的1倍，在熟料中加入盐酸，在压力为0.2MPa下，不断搅拌，加热反应1小时， ，得到简单的Al₂Cl₃。

(2)水解。在上述步序生成的物料中，加入约为原熟料重量相同的水，在30-70℃最佳50-70℃下，自然沉降5-8小时，得到带结构水的聚合铝， ，m表示聚合度。将上层液吸出。由于生成物化学结构简单，易于脱水，其残渣洗液可做为下次水解的加水量，不致浪费。上述分子式中n=1-5，y=1-3，m=1-10，

(3)熟化。在由步序(2)水解所形成的液体聚合铝中，用铁盐例如聚氯化铁[Fe₄(OH)_2(n-1)(H₂O)ySO₄Cl_2(6-n)]m进行混合、凝聚、搅拌，静置24-48小时。这是利用聚合铝与聚合铁的凝聚条件不同进行的。聚合铝在碱性条件下凝聚成的，而聚合铁在酸性较大的条件下凝聚成的，利用此差异，将二者混合，相当于酸碱中和放热反应，保持一定的熟化温度，在静置熟化过程中，实现再凝聚，调节产品结构，得到了带有结构水的复合聚

     Fe_x氯化铁铝〔Al_4-x(OH)_2(n-1)(H₂O)ySO₄Cl_2(6-n)〕m，

在熟化步序的化学分子式中m=1-5，n=2-4，硫酸根中的y不具体限定，而Fe和Al总价为4，如Fe为X则Al为4-x

(4)调节PH值，

在(3)步序得到的液体中，用硫酸调PH值，因该产品比重要求较大，酸度要求较高，PH值为2-3。

(5)将上述液体喷雾烘干，成固态产品，烘干温度在50-70℃最佳60-70℃下进行。

本发明采用逐步加成法使各步序简单易行，并减少了中间步序和中间步序用的原料。首先由单一种酸(盐酸)代替混酸进行酸浸，生成物AlCl₃结构简单，自然沉淀、脱水均容易进行，使沉淀时间减少很多，经试验，相同浓度的混酸，酸浸后的稀释沉降和聚丙稀酰胺沉降时间比单用盐酸酸浸后的沉降时间要大得多。此外，AlCl₃在自然沉降过程中还可达到水解目的。故省去了原有工艺中的稀释脱水和浓缩蒸发步序，节省了劳力、时间和能源。除酸浸外，其余步序均在常温或较低温度(不超过70℃)下进行，既节约能源又利于聚合体结构成型，如水解步序(2)，由于水分子未受加热作用，聚合体中分子或原子团间的引力就可把水分子拉住，使结构中带入结构水，使分子加大，既易于沉降脱水，又改善产品性能。但原有工艺由于浓缩加热分子水动能加大，在产品结构中形不成结构水。结构水和多元素均能改善产品性能。

如AlCl₃三氯化铝与聚合铝[Al₂(OH)nCl(6-n)]m比较，后者比前者絮凝作用好。复合聚氯化铁铝由于带有结构水、聚合物单体分子相对加大，使分子间的极性增强，使用时架桥、吸附乳化、絮凝等物理化学作用增强。由于本发明工艺水解后直接熟化、调PH值，免去了酸浸生成物的稀释脱水和用氨水中和、用聚丙烯酰胺沉降等步序，故无污染和无聚丙烯酰胺影响产品性能。本发明采用的原料为含铝矿石如高岭土矿石煤矸石，铝矾土等，原料丰富、价格低廉，矿石的成份较稳定，适于大量生产。

由于产品是逐步加成进行的，没有副产物，亦无原料浪费，用本发明方法生产的产品成本较低。

综上所述，本发明工艺较前述现有工艺简单，省去了酸浸后的稀释脱水、沉降和浓缩蒸发步序，节省了稀释用水和蒸发用能源。在整个过程中，除酸浸步序需加热外，其它步序都是在较低温度下进行，使产品结构中带有结构水，元素成份增多，性能改善。工艺采用逐步加成进行的，没有副产物，没有原料浪费。不采用氨水中和及聚丙酰胺沉降，既节省人力时间，又避免环境污染，产品既适用于饮用水又适用于工业污水净化。

下面以实施例做具体说明。

步序(1)酸浸。在2000毫升的塘瓷反应釜中先加水500毫升，再加30％的盐酸188毫升，然后加入含量为40％的高岭土矿石熟料(60目)500克，加盖密封。加温，启动搅拌器，当压力上升至0.2MPa时，开始计时，一小时后停止。待压力下降后，开启加水口。

步序(2)水解。将上步序生成物中加入500毫升的水，搅拌均匀后放在2000毫升带保温装置的广口瓶中水解，在50-70℃下自然沉淀6小时，将上层液吸出约700毫升，用比重计测得其比重为1.18。

步序(3)熟化。液瓶中加入比重为1.45的聚氯化铁200毫升，搅拌均匀，静置熟化24小时。

步序(4)调节PH值。在液瓶中用60％的硫酸调PH值为2，测得比重为1.38，得到液体复合聚氯化铁铝约916毫升。

步序(5)喷雾烘干。将制成的上述液体在温度70℃下用喷雾烘干法得到固体产品。

Claims (1)

1．复合聚氯化铁铝的生产方法，其特征是它包括以下步序：

将含铝矿石熟料经酸浸、水解、熟化、调节pH值和烘干制成产品，其中：

(1)酸浸，在盐酸中加入含铝矿石熟料，物料配比为Al₂O₃矿石熟料∶HCl=102∶219，加入水，水量为熟料重的1倍，在熟料中加入盐酸，在压力为0.2MPa下，搅拌，加热反应1小时，得到Al₂Cl₃；

(2)水解，将酸浸得到的生成物在50-70℃下加入与该熟料等重的水，沉降5-8小时，得到[Al₂(OH)_n(H₂O)_yCl(6-n)]_m，其中：

n=1-5，y=1-3，m=1-10，将上层液吸出；

(3)熟化，在由步序(2)水解所形成的[Al₂(OH)_n(H₂O)_yCl(6-n)]_m中，用聚氯化铁[Fe₄(OH)_2(n-1)(H₂O)_ySO₄Cl_2(6-n)]_m进行混合、凝聚、搅拌，静置24-48小时，得到液体复合聚氯化铁铝[FexAl_4-x(OH)_2(n-1)(H₂O)_ySO₄Cl_2(6-n)]_m，其中

m=1-5，n=2-4，Fe和Al总价为4，y不具体限定；

(4)调节pH值，在步序(3)得到的液体物料中加入硫酸，调节pH值为2-3；

(5)喷雾烘干，将步序(4)所得之液体物料加以喷雾烘干，温度为60-70℃，得到固体复合聚氯化铁铝。