CN108946778B - 一种聚氯化铝及其清洁化生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚氯化铝及其清洁化生产工艺，涉及水处理技术领域。本发明聚氯化铝包括以下原料：结疤料、硫铁矿烧渣、工业盐酸、铝酸钙粉、水；聚氯化铝清洁化生产工艺包括：酸化反应、聚合、压滤、滚筒干燥，还包括酸雾吸收、汽水分离、废气处理；本发明利用结疤料、硫铁矿烧渣作为轻烧铝矾土的替代原料，不但能够显著增强聚氯化铝产品的净水效果，而且产生废渣少，避免了传统轻烧铝矾土原料产生较多废渣，造成资源浪费和环境污染的问题，本发明聚氯化铝的清洁化生产工艺，生产过程中废气、废水、废渣能够循环回用，对压滤渣、废水、废气进行了资源化利用，无废渣、废水、废气排放，高效、绿色、环保。

Description

一种聚氯化铝及其清洁化生产工艺

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种聚氯化铝及其清洁化生产工艺。

背景技术

混凝是工业水处理过程中必不可少的处理步骤，且混凝剂在混凝过程中起关键作用。目前聚氯化铝是全国产量最大、销量最大的无机高分子混凝剂，同时又是全国产量最大、销量最大的水处理剂。我国聚氯化铝生产厂家主要集中在河南、山东、湖南、广西等省份，据不完全统计，全国聚氯化铝的产量达300万吨以上，生产厂家数量近500家。

现有技术中，聚氯化铝的生产工艺主要采用轻烧铝矾土与盐酸反应，再加铝酸钙粉进行聚合、调盐基度。聚氯化铝属环境友好型产品，但自身生产时，会产生大量废气、废渣、废水，废气主要含有盐酸酸雾和热的水蒸气，会对环境产生较大的污染。目前国内大多数聚氯化铝矿渣还得不到有效处理，主要以填埋为主，而聚氯化铝的矿渣酸性都较强，且一般渣含水率都达到30％左右，若是普通的填埋，将会给环境造成严重的隐患。不仅填埋地区植被不能生长，土壤酸化，且通过渗透会对地下水产生污染。随着国家对环境保护越来越重视，对企业的排污限制也更加的严格。而且废渣得不到合理的利用，已严重影响了铝盐行业的发展。

因此，设计一种聚氯化铝及其清洁化生产工艺对于环境保护尤为重要。

发明内容

针对现有技术中聚氯化铝生产过程中原料轻烧铝矾土产生渣，而且排放废气、废水、废渣问题，本发明提供一种聚氯化铝及其清洁化生产工艺，原料采用结疤料和硫铁矿烧渣替代轻烧铝矾土，而且生产过程中废气、废水、废渣大幅减少且能够循环回用。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种聚氯化铝，所述聚氯化铝包括以下重量份的原料：结疤料3-9份、硫铁矿烧渣0.5-2份、工业盐酸20-50份、铝酸钙粉8-20份、水15-50份。

优选的，所述聚氯化铝包括以下重量份的原料：结疤料4.5份、硫铁矿烧渣1份、工业盐酸30份、铝酸钙粉10.5份、水20份。

优选的，所述结疤料为氧化铝厂生产过程中产生的结疤料。

优选的，所述硫铁矿烧渣为硫酸生产过程中产生的硫铁矿烧渣。

一种聚氯化铝的清洁化生产工艺，包括酸化反应、聚合、压滤、滚筒干燥，还包括酸雾吸收、汽水分离、废气处理，具体过程如下：

将重量份的水、工业盐酸边搅拌边加入反应池中，搅拌3-10min，然后在搅拌的状态下向反应池中加入重量份的结疤料、硫铁矿烧渣，再通入经汽水分离器的热蒸气，升温至90-110℃，进行酸解反应2.5-3h，待酸解反应完成后加循环冷却水或回收废水至12-13波美度，继续通入反应系统中的热蒸气至温度升至60-80℃时，加入重量份的铝酸钙粉进行聚合反应2-4h，待聚合反应完成后进行压滤、滚筒干燥处理，即可。

优选的，所述酸雾吸收为：废气废水通过酸雾吸收装置内的三级循环喷淋冷却水后达标，废气排放，回收废水用于酸解反应。

优选的，所述三级循环喷淋冷却水具体为：以HCl计，一级循环喷淋冷却水控制总酸度≤5％，二级循环喷淋冷却水控制总酸度≤2％，三级循环喷淋冷却水控制总酸度≤1％。

优选的，所述滚筒干燥后的热水和热蒸气进入汽水分离器，废气进入废气处理装置进行废气处理，达标后排放。

优选的，所述汽水分离器分离的热蒸气用于酸解反应，分离出的蒸气用于反应过程中升温，汽水分离器分离的热水进入集水池储存，再用于聚合反应或盐酸稀释。

优选的，所述压滤，压滤后产生的压滤渣、洗渣水收集回用。

关于压滤后废水、废渣的回用：压滤过程中清洗滤布的水通过管道流入带搅拌的废水回收池，回收池上方设搅拌装置(回收池上方设搅拌装置是为了防止渣沉淀板结清理困难)。压滤渣用集料斗收集，压滤渣经化验分析：水份28-35％，Al2O3 27-35％(干基)，其它成分为二氧化硅、氧化钙、氧化镁、三氧化二铁、二氧化钛。压滤渣、洗渣水与结疤料、铁矿渣、盐酸反应，再加铝酸钙粉可以做成不压滤的污水处理用聚氯化铝。使得压滤渣、洗渣水得到收集回用，节约了能源，降低企业成本。

原料中，结疤料为氧化铝厂生产过程中产生的结疤料；硫铁矿烧渣为硫酸生产过程中产生的硫铁矿烧渣。

结疤料主要化学成分为Al₂O₃(含量为结疤料重量的45-55％)，还含有少量的碳酸盐、二氧化硅、氧化钙、氧化镁和微量的三氧化二铁、二氧化钛。

硫铁矿烧渣主要化学成份Fe₂O₃(含量为硫铁矿烧渣重量的45-60％)，还含有少量三氧化二铝、二氧化钛等。Al、Fe、Ti、Si、Ca、Mg这些元素成分对于提高聚氯化铝的混凝性能都是有益的，特别是Fe、Ti元素成分的存在能够在聚氯化铝生产反应中产生共聚，能够显著增强聚氯化铝产品的净水效果。

本发明提供一种聚氯化铝及其清洁化生产工艺，与现有技术相比优点在于：

本发明聚氯化铝利用氧化铝厂生产过程中产生的结疤料和硫酸生产过程中产生的硫铁矿烧渣作为轻烧铝矾土的替代原料，结疤料和硫铁矿烧渣中含有的Fe、Ti等元素能够在聚氯化铝生产反应中产生共聚，能够显著增强聚氯化铝产品的净水效果，而且以结疤料、硫铁矿烧渣为主要原料，产生废渣少，避免了传统轻烧铝矾土原料产生较多废渣，造成资源浪费和环境污染的问题，本发明聚氯化铝的清洁化生产工艺，生产过程中废气、废水、废渣能够循环回用，对压滤渣、废水、废气进行了资源化利用，无废渣、废水、废气排放，高效、绿色、环保；

本发明聚氯化铝及其清洁化生产工艺，通过原料的选择和生产工艺的改进，达到较好的效果，且不增加成本，不降低水处理应用效果，使得大规模工业化的稳定生产成为可能，对我国铝盐行业节能减排和技术进步，对推动铝盐行业绿色发展、创新发展具有现实意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的现有技术中的技术方案，下面将对实施例的现有技术方案描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明聚氯化铝的清洁化生产工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例聚氯化铝包括以下重量份的原料：结疤料3份、硫铁矿烧渣0.5份、工业盐酸20份、铝酸钙粉8份、水15份；

其中，结疤料为氧化铝厂生产过程中产生的结疤料，硫铁矿烧渣为硫酸生产过程中产生的硫铁矿烧渣；

本实施例聚氯化铝的清洁化生产工艺，包括酸化反应、聚合、压滤、滚筒干燥，还包括酸雾吸收、汽水分离、废气处理，具体过程如下：

将重量份的水、工业盐酸边搅拌边加入反应池中，搅拌3min，然后在搅拌的状态下向反应池中加入重量份的结疤料、硫铁矿烧渣，再通入经汽水分离器的热蒸气，升温至90℃，进行酸解反应2.5h，待酸解反应完成后加循环冷却水或回收废水至12-13波美度，继续通入反应系统中的热蒸气至温度升至60℃时，加入重量份的铝酸钙粉进行聚合反应2h，待聚合反应完成后进行压滤、滚筒干燥处理，即可。

其中，酸雾吸收为：废气废水通过酸雾吸收装置内的三级循环喷淋冷却水后达标，废气排放，回收废水用于酸解反应；三级循环喷淋冷却水具体为：以HCl计，一级循环喷淋冷却水控制总酸度≤5％，二级循环喷淋冷却水控制总酸度≤2％，三级循环喷淋冷却水控制总酸度≤1％；滚筒干燥后的热水和热蒸气进入汽水分离器，废气进入废气处理装置进行废气处理，达标后排放；汽水分离器分离的热蒸气用于酸解反应，分离出的蒸气用于反应过程中升温，汽水分离器分离的热水进入集水池储存，再用于聚合反应或盐酸稀释；压滤后产生的压滤渣、洗渣水收集回用。

实施例2：

本实施例聚氯化铝包括以下重量份的原料：结疤料9份、硫铁矿烧渣2份、工业盐酸50份、铝酸钙粉20份、水50份；

其中，结疤料为氧化铝厂生产过程中产生的结疤料，硫铁矿烧渣为硫酸生产过程中产生的硫铁矿烧渣；

本实施例聚氯化铝的清洁化生产工艺，包括酸化反应、聚合、压滤、滚筒干燥，还包括酸雾吸收、汽水分离、废气处理，具体过程如下：

将重量份的水、工业盐酸边搅拌边加入反应池中，搅拌10min，然后在搅拌的状态下向反应池中加入重量份的结疤料、硫铁矿烧渣，再通入经汽水分离器的热蒸气，升温至110℃，进行酸解反应3h，待酸解反应完成后加循环冷却水或回收废水至12-13波美度，继续通入反应系统中的热蒸气至温度升至80℃时，加入重量份的铝酸钙粉进行聚合反应4h，待聚合反应完成后进行压滤、滚筒干燥处理，即可。

其中，酸雾吸收为：废气废水通过酸雾吸收装置内的三级循环喷淋冷却水后达标，废气排放，回收废水用于酸解反应；三级循环喷淋冷却水具体为：以HCl计，一级循环喷淋冷却水控制总酸度≤5％，二级循环喷淋冷却水控制总酸度≤2％，三级循环喷淋冷却水控制总酸度≤1％；滚筒干燥后的热水和热蒸气进入汽水分离器，废气进入废气处理装置进行废气处理，达标后排放；汽水分离器分离的热蒸气用于酸解反应，分离出的蒸气用于反应过程中升温，汽水分离器分离的热水进入集水池储存，再用于聚合反应或盐酸稀释；压滤后产生的压滤渣、洗渣水收集回用。

实施例3：

本实施例聚氯化铝包括以下重量份的原料：结疤料6份、硫铁矿烧渣1.3份、工业盐酸35份、铝酸钙粉14份、水33份；

其中，结疤料为氧化铝厂生产过程中产生的结疤料，硫铁矿烧渣为硫酸生产过程中产生的硫铁矿烧渣；

本实施例聚氯化铝的清洁化生产工艺，包括酸化反应、聚合、压滤、滚筒干燥，还包括酸雾吸收、汽水分离、废气处理，具体过程如下：

将重量份的水、工业盐酸边搅拌边加入反应池中，搅拌7min，然后在搅拌的状态下向反应池中加入重量份的结疤料、硫铁矿烧渣，再通入经汽水分离器的热蒸气，升温至100℃，进行酸解反应2.7h，待酸解反应完成后加循环冷却水或回收废水至12-13波美度，继续通入反应系统中的热蒸气至温度升至70℃时，加入重量份的铝酸钙粉进行聚合反应3h，待聚合反应完成后进行压滤、滚筒干燥处理，即可。

其中，酸雾吸收为：废气废水通过酸雾吸收装置内的三级循环喷淋冷却水后达标，废气排放，回收废水用于酸解反应；三级循环喷淋冷却水具体为：以HCl计，一级循环喷淋冷却水控制总酸度≤5％，二级循环喷淋冷却水控制总酸度≤2％，三级循环喷淋冷却水控制总酸度≤1％；滚筒干燥后的热水和热蒸气进入汽水分离器，废气进入废气处理装置进行废气处理，达标后排放；汽水分离器分离的热蒸气用于酸解反应，分离出的蒸气用于反应过程中升温，汽水分离器分离的热水进入集水池储存，再用于聚合反应或盐酸稀释；压滤后产生的压滤渣、洗渣水收集回用。

实施例4：

在100m³地下反应池中，开启搅拌，投加循环冷却水20m³，工业盐酸30吨，在搅拌状态下投加结疤料4.5吨、硫铁矿烧渣1吨，通入经汽水分离器的尾气升温至100℃，反应2.8小时，待酸解反应完成后加循环冷却水或干燥尾气水至12-13波美度，继续通蒸汽待温度升至70℃时，投加10.5吨铝酸钙粉进行聚合反应3小时，待聚合反应完成后压滤，得到聚氯化铝溶液80.12吨，固体聚氯化铝产品28.1吨，湿压滤渣1.65吨。

对比例：

在100m³地下反应池中，开启搅拌，投加循环冷却水20m³，工业盐酸30吨，在搅拌状态下投加轻烧铝矾土9吨，通入经汽水分离器的尾气升温至100℃，反应2.8小时，待酸解反应完成后加循环冷却水或干燥尾气水至12-13波美度，继续通蒸汽待温度升至70℃时，投加10.5吨铝酸钙粉进行聚合反应3小时，待聚合反应完成后压滤，得到聚氯化铝溶液73.17吨，固体聚氯化铝产品25.67吨，湿压滤渣10.13吨。

将实施例1-4制备的聚氯化铝和对比例制备的聚氯化铝进行废水处理实验，废水来源是纸造厂废水，废水的SS较高，呈深灰色。废水的水质为CODcr 3524mg/L，pH 7.0，浊度177NTU。各组实验中聚氯化铝的投加量相同，均为200mg/L。

混凝搅拌时间的确定：混合时间1min，快速搅拌时间15min，慢速搅拌时间8min，絮体沉降时间为20min。实验结果如表1。

表1不同聚氯化铝废水处理性能

根据表1的试验结果，同样是200mg/L的聚氯化铝的加药量，对纸造厂废水进行处理，本发明实施例和对比例生产的聚氯化铝的CODcr去除率和除浊率都较高，明显好于对比例用传统轻烧铝矾土为原料生产的聚氯化铝。

将实施例1-4制备的聚氯化铝和对比例制备的聚氯化铝对湖水处理实验，湖水水样取自湖南湘江衡阳段，水质为CODcr 156mg/L，浊度85.02NTU，pH 6.86。各组实验中聚氯化铝的投加量相同，均为10mg/L。

混凝搅拌时间的确定：混合时间1min，快速搅拌时间15min，慢速搅拌时间8min，絮体沉降时间为40min。实验结果如表2。

表2不同聚氯化铝的废水处理性能

根据表2的试验结果，同样是10mg/L的聚氯化铝的加药量，对湖水处理，本发明实施例和对比例生产的聚氯化铝的CODcr去除率和处理后浊度都明显好于对比例用传统轻烧铝矾土为原料生产的聚氯化铝。

将本发明的聚氯化铝清洁化生产工艺与传统生产工艺进行比较，比较结果见表3。

表3本发明的聚氯化铝清洁化生产工艺与传统生产工艺比较

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种聚氯化铝的清洁化生产工艺，其特征在于，所述聚氯化铝包括以下重量份的原料：结疤料3-9份、硫铁矿烧渣0.5-2份、工业盐酸20-50份、铝酸钙粉8-20份、水15-50份；所述结疤料为氧化铝厂生产过程中产生的结疤料；所述硫铁矿烧渣为硫酸生产过程中产生的硫铁矿烧渣；

聚氯化铝的清洁化生产工艺包括酸化反应、聚合、压滤、滚筒干燥，还包括酸雾吸收、汽水分离、废气处理，具体过程如下：

将重量份的水、工业盐酸边搅拌边加入反应池中，搅拌3-10min，然后在搅拌的状态下向反应池中加入重量份的结疤料、硫铁矿烧渣，再通入经汽水分离器的热蒸气，升温至90-110℃，进行酸解反应2.5-3h，待酸解反应完成后加循环冷却水或回收废水至12-13波美度，继续通入反应系统中的热蒸气至温度升至60-80℃时，加入重量份的铝酸钙粉进行聚合反应2-4h，待聚合反应完成后进行压滤、滚筒干燥处理，即可。

2.根据权利要求1所述的聚氯化铝的清洁化生产工艺，其特征在于，所述聚氯化铝包括以下重量份的原料：结疤料4.5份、硫铁矿烧渣1份、工业盐酸30份、铝酸钙粉10.5份、水20份。

3.根据权利要求1所述聚氯化铝的清洁化生产工艺，其特征在于，所述酸雾吸收为：废气废水通过酸雾吸收装置内的三级循环喷淋冷却水后达标，废气排放，回收废水。

4.根据权利要求3所述聚氯化铝的清洁化生产工艺，其特征在于，所述三级循环喷淋冷却水具体为：以HCl计，一级循环喷淋冷却水控制总酸度≤5％，二级循环喷淋冷却水控制总酸度≤2％，三级循环喷淋冷却水控制总酸度≤1％。

5.根据权利要求1所述聚氯化铝的清洁化生产工艺，其特征在于，所述滚筒干燥后的热水和热蒸气进入汽水分离器，废气进入废气处理装置进行废气处理，达标后排放。

6.根据权利要求1或5所述聚氯化铝的清洁化生产工艺，其特征在于，所述汽水分离器分离的热蒸气用于酸解反应，汽水分离器分离的热水进入集水池储存。

7.根据权利要求1所述聚氯化铝的清洁化生产工艺，其特征在于，所述压滤，压滤后产生的压滤渣、洗渣水收集回用。

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