碱式氯化铝制作工艺
碱式氯化铝的制作工艺多样,根据原料不同,主要可分为铝灰酸溶一步法、氢氧化铝法、三氯化铝法、硫酸铝法、粘土矿/铝土矿法等,以下是对几种常见制作工艺的详细介绍:
一、铝灰酸溶一步法
原料:铝灰(工业废渣)、工业盐酸。
工艺流程:
将盐酸、水按一定比例投加于铝灰中,在一定温度下充分反应。
经过若干小时熟化后,放出上层液体即得碱式氯化铝液体产品。
特点:
反应速度快,投资设备少,工艺简单,操作方便。
产品盐基度和氧化铝含量较高。
但对设备腐蚀较严重,生产出的产品杂质较多,特别是重金属含量容易超标,产品质量不稳定。
二、氢氧化铝法
原料:氢氧化铝、盐酸、水。
工艺流程:
将氢氧化铝与盐酸和水按一定比例混合。
在合适的温度和压强下反应,熟化后制得碱式氯化铝产品。
特点:
生产工艺简单,在上世纪80年代是国内外普遍采用的一种工艺。
但由于氢氧化铝酸溶性较差,故酸溶过程需加温加压。
生产出的产品盐基度不高,通常在30%~50%范围内。
国内已有很多提高盐基度的研究,如投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、氢氧化铝凝胶和石灰等。
生产出的产品杂质较少,但以氢氧化铝为原料生产成本较高,制得的产品多用于饮用水。
三、三氯化铝法
原料:三氯化铝、氢氧化钠(或其他碱性试剂)。
工艺流程(以沸腾热解法为例):
用结晶氯化铝在一定温度下热解,使其分解出氯化氢和水。
再聚合变成粉状熟料,后加一定量水搅拌,短时间可固化成树脂性产品。
经干燥后得碱式氯化铝固体产品。
其他方法:
电解法:以铝板为阳极,以不锈钢为阴极,氯化铝为电解液,通以直流电,在低压、高电流的条件下,制得碱式氯化铝。利用此法可制得碱化度高、Alb含量高的碱式氯化铝产品。
电渗析法:以氯化铝为电解液,以石墨(或钛钌网)等惰性电极为阳极,多孔铁板(或铂片)为阴极,以两张阴离子交换膜构成反应室,通以直流电,反应后得到碱式氯化铝产品。该法流程短,原材料和能源消耗少,盐酸可回收,有发展前途,但成本高。
膜法:把碱液放在膜的一侧,膜的另一侧放置氯化铝溶液,利用膜表面的微孔作为分布器,使碱液通过微孔微量地加入到氯化铝溶液中去,从而制得Alb含量高的碱式氯化铝。
四、硫酸铝法
原料:硫酸铝。
工艺流程:这种方法大致可分为硫酸铝沉淀法、凝胶法、铝酸钠中和法。
特点:硫酸铝法生产碱式氯化铝的工艺相对成熟,但具体流程和特点可能因方法不同而有所差异。
五、粘土矿/铝土矿法
原料:粘土矿、铝土矿。
工艺流程:按铝的溶出法又分为酸法和碱法两种。
特点:
粘土矿和铝土矿是丰富的铝资源,利用这些原料生产碱式氯化铝可以降低生产成本。
但酸法和碱法生产过程中可能产生较多的杂质,需要进一步纯化处理。