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1、2万吨/年聚氯化铝项目可行性调研报告一、聚合铝絮凝剂的优良的净水效能。作为一种新型商业化絮凝剂产品，必须具备三个基本条件：1)高效，即新型絮凝剂要比传统凝聚剂的混凝效能具有显著的提高，并适用范围广；2)稳定，即新型絮凝剂应具有稳定的化学性能，能够较长时间储存而不变质；3)经济，即新型絮凝剂市售价格相对低廉，使用新型絮凝剂的运行药耗及费用应明显低于使用传统凝聚剂。只有在满足这三个基本条件情况下，这种新型絮凝剂才有广阔的销售市场。聚合铝正是目前技术最成熟，市场销量最大的无机高分子絮凝剂。大量应用实践表明，在水处理中使用聚合氯化铝替代传统铁、铝盐凝聚剂，显著地提高净水效能，减少投药量，降低处理成本，
2、改善出水水质。聚合铝絮凝剂的优良品质主要表现在以下几方面：1、强烈的凝聚除浊效能：聚合铝比传统硫酸铝，氯化铁具有更强的凝聚除浊效果，在相同处理条件下达到最佳凝聚絮凝作用，聚合铝所需剂量比传统铝盐要减少2/3到1倍，处理成本可节约30-40%。在相同投量条件下，使用聚合氯化铝能够获得比传统铝盐更低的残余浊度，因而可以较低剂量得到最佳处理效果。2、良好的脱色及去除腐植物质效果：聚合铝不仅具有强的凝聚除浊效果，而且也具有良好的脱色及去除水中有机腐殖质的效果。同时对有害、有毒有机物及病菌，病毒去除也有较明显提高。3、广泛的pH适用范围：聚合铝絮凝剂的pH适用范围比传统铝盐要宽得多。一般传统凝聚剂硫酸铝
3、和氯化铁盐在pH8.0时，由于生成氢氧化铝沉淀而降低其处理效果，而聚合铝在pH10的范围内均会等到较好的处理效果。4、较强的水质适用范围：由于聚合铝产品具有较宽的碱化度调整范围(碱化度可从40调整到90)和较强的复配作用，因此对于任何给水、废水，通过调整产品的碱化度或复配各种无机或有机化合物都可达到最佳处理效果，尤其对低碱度及高有机污染水质。5、良好的絮凝沉降效果：聚合铝能够明显提高固液分离效率，改善沉降过滤及污泥脱水性能，从而缩短沉淀池的停留时间，增加产水量。另外，由于絮凝体大而紧密而易于过滤和污泥脱水。6、较好的低温低浊水处理效果：一般对于低温、低浊水(5)以及低碱度水，传统混凝剂如硫酸铝
4、的混凝除浊效能会明显降低并导致出水水质恶化，而使用聚合铝，无论对低温还是低碱度的水，都能获得较好的混凝除浊效果。7、较小的pH降低：由于硫酸铝或氯化铁，聚合硫酸铁等凝聚剂水溶液酸度较大，因此处理后水质pH值下降明显，尤其在高浊度水质处理过程中，投量增大而导致处理水质pH降低超出正常饮用水水质pH范围(6.5-8.5)，因此需再投加碱液提高水pH值。使用聚合铝，由于酸度较小，处理后水质pH降低不明显，因而无需投加碱液来提高水质的pH值。8、较低残留铝含量：使用传统硫酸铝，处理水中的残留铝含量一般为150-255ug/l，而使用聚合铝絮凝剂，其残留铝含量只有40-55ug/l。二、应用范围聚合铝絮
5、凝剂在给水和废水处理领域具有十分广泛的应用。如在城市、工业给水处理方面，它适用于任何水源水质处理及回用净化过程，尤其在微污染较严重的各种源水的处理，低温低浊低碱度源水的处理，纯净水的预处理以及火力发电厂、钢铁厂等给水净化处理等方面，水质浊度去除率可高达9598以上。在工业废水处理方面，一般采用聚合铝与有机高分子絮凝剂配合使用，这不仅可显著降低废水处理费用，而且可明显提高处理效果。它不仅可强烈地去除废水中细微悬浮颗粒物，而且可有效去除水中的各种油份、色度、COD，去除率可达7090以上。如目前在油田回注水，炼油厂，机加工厂的含油废水处理，洗煤，印染废水的除浊脱色处理，制药、造纸废水除浊除COD的
6、处理，冶金，制革工业的除浊去除重金属的处理过程中，聚合铝产品都已得到了广泛地应用。此外，目前城市中水、生活污水基本都采用生物处理，但大量运行实践结果表明，仅靠生物法处理城市废水，不仅运行负荷高，处理水质不能达标，而且运行费用也相对较高。目前许多城市污水都在研究采用强化混凝法或在生化前进行强化预处理或生化后进行深度处理，达到减少生化处理负荷，出水回用的目的。因此，聚合铝絮凝剂在城市中水、污水的强化预处理及深度处理中具有十分广泛的应用前景，尤其在城市污水回用，工业节水净化处理。此外，聚合铝在污泥脱水处理中配合阳离子有机高分子絮凝剂使用，可降低处理成本并提高处理效率。聚合铝除了广泛应用于各种给水和废
7、水处理、污泥处置过程外，还应用于制药，化妆品及工业催化剂作为原料或添加剂，尤其在造纸行业，高纯(无铁)聚合铝作为造纸中性施胶剂，目前在国外已得到普遍应用。它可替代硫酸铝，明显提高纸品质量，降低成本。此外，由于聚合铝絮凝剂无毒，高纯度聚合铝产品在各种食品、糖果、酒类、饲料产品的固液沉降分离过程中也有不同程度的应用。三、生产工艺：聚合氯化铝的生产就是控制铝、OH-、Cl-的比例和水解、聚合条件，生产出一系列的电荷中和能力、吸附架桥性能符合特定要求的铝盐混凝剂。在聚合氯化铝的生产中，H2O参与了反应，提供了OH-。在稳定熟化后，pH 值会有微小下降。因原料不同，聚合氯化铝的生产工艺路线也不同。有代表
8、性的生产工艺主要有以下几种。 1、金属铝溶解法 该法所用原料主要是铝加工过程中的下脚料-铝屑、铝灰和铝渣、铝型材加工废渣等，在工艺上，该法可分为酸法、碱法以及中和法三种。 酸法是将含铝原料溶解于盐酸中，经反应加水，水解过滤，除去铝渣(可循环使用)，在一定温度下聚合一定时间, 不断测其盐基度至合格，得液体产品。该法具有反应速度快、设备投资少、工艺简单、操作方便的优点，是我国以金属铝为原料生产聚合氯化铝的主要工业化方法。但由于产品中杂质含量偏高，尤其是金属元素含量常超标，产品质量不稳定，设备腐蚀严重；同时由于原料来源极为有限，生产过程会产生大量氢气、氯化氢、水蒸气、粉尘等，控制不当易引起爆炸，安全
9、性较差，故多见于小规模露天生产或手工操作企业。 碱法生产由于工艺复杂、投资大、成本高，而且用碱量大，需大量盐酸中和至pH 为4-5，应用受到一定限制。 中和法则综合了酸法和碱法的优点，其主要机理是铝原料与盐酸反应后，通过铝酸钠调节盐基度，浓缩、除盐得产品聚合氯化铝。中和法的关键在于合成聚合氯化铝时，铝酸钠和AlCl3溶液之间的配比必须严格控制。 2、以结晶Al(OH)3为原料的制造方法 用结晶Al(OH)3为原料制造聚合氯化铝的方法可分为凝胶法、氢氧化铝酸溶二步法以及氢氧化铝酸溶一步法3种方法。 凝胶法是在常压下，结晶Al(OH)3在HCl中的溶解度较小，通常溶出液中Al与Cl的当量比小于1.
10、0。为使当量比大于1.0，以直接得到盐基度符合产品标准的聚合氯化铝，可将结晶Al(OH)3变为无定型态的凝胶状Al(OH)3。该工艺的关键是碳酸化分解。分解过程中若条件控制不当，制得的凝胶氢氧化铝在HCl中溶解性不好，即使溶解，产品的稳定性也不好。分解反应也可用NaHCO3代替CO2。此流程的优点是生产条件温和，产品质量好；缺点是流程长，成本高。 氢氧化铝酸溶二步法有两次酸溶过程，工业Al(OH)3用H2SO4溶解生成Al2(SO4)3溶液，Al2(SO4)3溶液与氨水以一定的配比进行水解反应，制备活性碱式硫酸铝凝胶，反应完毕后，将料浆送入压滤机压滤，滤液(硫酸铵)回收，滤饼再与盐酸在常温下进
11、行聚合反应，即可制得液体PAC成品。该工艺是国内外最重要的工业化生产方法，工艺简单、成熟，投资少，产品质量稳定，性能好，成本低，铝溶出率可达70%-95%。 氢氧化铝酸溶一步法生产工艺是将20%盐酸与氢氧化铝按质量比5.8：1 加入反应器,同时加入质量分数为5.8%的硫酸作助溶剂，搅拌、升温至80-90，保持体系压力在0.2MPa 左右，反应2.5h，此时大部分固体氢氧化铝溶解，以氨水调节体系pH 至3.5，得黄色透明液体，经降温、过滤得产品PAC。该生产工艺简单，设备投资小、生产周期短、产品质量优良，是一种值得推广的生产工艺。另外，该方法也可以在反应釜中把氢氧化铝和工业盐酸混合均匀，添加催化
12、剂（低聚合度的聚氯化铝），用蒸汽加热，反应6-8h，然后在沉淀槽中沉淀，再在干燥机中干燥直接制得产品。该工艺更加简单，产品重金属离子含量少(不含氟和汞)、稳定性高，盐基度可达到45%-50 %。此外，亦有专利报道以磷酸（磷酸盐）催化剂，在反应釜中把氢氧化铝和盐酸（均为工业级）混合均匀（0.41:2，最好为0.60.8:1），在蒸汽压为18Kgf/cm2，反应温度为110150下反应45h，反应结束后，沉淀槽陈化2小时，上层清液即为聚合氯化铝。此种方法制的的产品形状为无定形，分散性好，铝含量高，盐基度高，市场价格较高！3、以三氯化铝为原料的制备方法 以三氯化铝为原料生产聚合氯化铝可分为中和法以及
13、热分解法2种方法。 中和法是在AlCl3溶液中加入烧碱、石灰石、碳酸钠等碱性物质提高OH-浓度，以促进AlCl3不断水解。不同加碱量可得到不同盐基度的聚合氯化铝溶液。此法生产的聚合氯化铝 适于在对水中Cl-含量及硬度要求不高的厂矿使用。 热分解法是在加热条件下，AlCl3分解进行到底可生成Al2O3和HCl。如控制热分解进程，可得到介于AlCl3和Al2O3之间的一系列中间产物，即不同盐基度的聚合氯化铝。其热分解可看作是在加热条件下配位水发生的水解反应。此法又可分为湿式和干式。湿式受分解温度限制，成品的盐基度一般较低，效率也低。干式用结晶AlCl3热分解，可得任意盐基度的产品，克服了湿式法的不
14、足，但产品溶解性差。4、以铝酸钙粉为原料铝酸钙是用氧化铝含量高的矿（如一水硬铝石）加石灰石等经破碎、煅烧、磨细而成，其主要含铝酸一钙（Al2O3CaO），化学成分为：Al2O34755%，CaO635%，Fe2O315%，SiO2610%。其工艺方法：于搪玻璃反应釜内，铝酸钙粉与盐酸（20%）混合，自热反应，反应后釜内温度大于80摄氏度，可保持2h以上，上层液体即为聚合氯化铝溶液。若用洗渣水配置酸，可产品有效含量还能提高。用铝酸钙粉可以不需热源生成出液体聚合氯化铝，若要加工成型，按现有方法为：喷雾、滚筒及浓缩法，均需热源。而该方法生产的聚合氯化铝容易中含多量氯化钙，一次溶出燕几图较高，可将液体
15、聚合氯化铝在常温下不断搅拌，添加少量固化剂，即成浆状，再经数小时熟化就成膏状固体。若再晾晒或烘干后就是粉粒状固体。5、不同颜色聚合氯化铝的区别：市场上销售的聚氯化铝比较杂，因为每一个厂家的生产工艺和原材料不同，生产出来的聚合氯化铝颜色也有些差别，一般有白色、黄色、黄褐色这三种颜色的聚氯化铝，下面来说明下三种不同颜色用途的区别。国标范围内的二氧化铝含量27-30直接的聚合氯化铝多为土黄色到黄色淡黄色的固体粉状。这些类型的聚合氯化铝水溶性比较好，在溶解的过程中伴随电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化学变化最终生成Al2(OH)3(OH)3，从而达到净化目的。所以说在使用聚合氯化铝的时候，不需加其它助剂
16、，絮凝体形成快而粗大、活性高、沉淀快、对高浊度水的净化效果明显白色聚合氯化铝因为被称为高纯无铁白色聚合氯化铝，或食品级白色聚合氯化铝，与其它聚氯化铝相比是品质最高产品，主要的原材料是优质的氢氧化铝粉、盐酸，采用的生产工艺是国内最先进的技术喷雾干燥法。白色聚合氯化铝用于造纸施胶剂，制糖脱色澄清剂、鞣革、医药、化妆品和精密铸造及水处理等多个领域。黄色聚合氯化铝的原材料是铝酸钙粉、盐酸、铝矾土，主要用污水处理和饮用水处理方面，如果用于饮用水处理原材料是氢氧化铝粉、盐酸还有稍许的铝酸钙粉，采取的工艺是板框压滤工艺或喷雾干燥工艺，由于在饮用水的处理国家对重金属方面有着严格的要求，所以不论是原材料还是生产工艺都比棕褐色聚合氯化铝要好。黄色聚合氯化铝一般采用滚筒干燥生产或喷雾塔干燥生产而成，有片状，粉状两种固态
