怎樣用黏土礦和鋁土礦酸法制取聚合氯化鋁

前面我們講過(guò)有哪些材料可以制取聚合氯化鋁產(chǎn)品，今天重點(diǎn)講一下怎么樣用黏土礦和鋁土礦酸制取聚合氯化鋁?
首先從原理和流程講起，以黏土礦或一水軟鋁石礦為原料，用酸溶法制造聚合氯化鋁，原理和流程基本與用鋁灰酸溶一步法的前部反應(yīng)有類似之處。但是，也有以下明顯的差異。
：在黏土礦中鋁以鋁硅酸鹽形態(tài)存在，一水軟鋁石中鋁以氧化鋁的水合物形態(tài)存在。它們與鹽酸的反應(yīng)活性極低，因而必須在一定條件下進(jìn)行處理，使其變?yōu)榛钚暂^大的無(wú)定性體或晶。將高嶺石類黏土礦物進(jìn)行加熱焙燒時(shí)，在不同溫度下發(fā)生晶型和礦物結(jié)構(gòu)的不同改變，因而使黏土礦中氧化鋁在酸中溶出率也隨之改變。一般高嶺石類黏土礦物在溫度550-700℃之間發(fā)生強(qiáng)烈的吸熱效應(yīng)，這是由礦物的脫水作用所決定的，各種礦物均不一樣。黏土礦物和一水軟鋁石礦物的氧化鋁高溶出率的焙燒溫度一般在600-800℃的范圍。但是，即使對(duì)于同一類型的礦物，由于礦物的組分和雜質(zhì)的差異，其佳焙燒溫度值也不盡相同。所以，為了求得某種礦物的高氧化鋁溶出率，應(yīng)作焙燒溶出試驗(yàn)，以確定佳焙燒條件。
第二：黏土礦、一水軟鋁石礦中氧化鋁與鹽酸的反應(yīng)放熱遠(yuǎn)小于鋁灰與鹽酸的反應(yīng)熱，所以溶出過(guò)程必須進(jìn)行適當(dāng)加熱，并且要提高鹽酸濃度，因而反應(yīng)設(shè)備較復(fù)雜。
第三：三氯化鋁的水解不易進(jìn)行，即使在強(qiáng)制條件下，一般也只能得到鹽基度在40%以下的溶出液，而且鹽基度越高，溶出液與礦渣的分離越困難。這就決定了黏土礦、一水軟鋁石礦不能用一步法制得產(chǎn)品，因而在流程上較為復(fù)雜。為了減少原材料的消耗，必須盡量提高溶出液的鹽基度。為了提高鹽基度，可采用兩種強(qiáng)制溶出方法。其一為兩段溶出，即一次溶出的澄清液再與新加入的礦粉進(jìn)行第二次溶出，在過(guò)量氧化鋁存在條件下，促進(jìn)氧化鋁繼續(xù)溶出和水解;其二是加壓溶出，使反應(yīng)溫度比常壓溶出大大提高，因而溶出的氧化鋁當(dāng)量數(shù)大于鹽酸的當(dāng)量數(shù)，生成帶OH-的低鹽基度聚合氯化鋁溶液。
因此為了得到鹽基度大于45%的合格聚合氯化鋁成品，有時(shí)需要增加鹽基度調(diào)整工序。其方法與三氯化鋁為原料的制造方法相同。在國(guó)內(nèi)聚合氯化鋁的生產(chǎn)中，鹽基度的調(diào)整通常采用以下三種方法：堿(酸)直接調(diào)整法、氫氧化鋁凝膠調(diào)整法、熱分解法。
其次從生產(chǎn)條件的控制講起。
：礦石加工 為了使含鋁礦物與鹽酸的液固相反應(yīng)較大的接觸表面，塊狀礦石應(yīng)加工成一定粒度的粉體，加工粒度對(duì)氧化鋁溶出率及反應(yīng)殘?jiān)�的分離效果有較大影響。雖然礦粉粒徑越小，氧化鋁溶出率就越高，但殘?jiān)�分離則越困難，所以粒徑也不宜過(guò)小。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是礦粉加工粒度可選用通過(guò)60目的粒徑。礦石加工分中碎及細(xì)碎兩個(gè)步驟。中碎是將塊狀礦石預(yù)先破碎成20-40mm的粒徑，以適應(yīng)細(xì)碎設(shè)備的進(jìn)料要求。適于中小規(guī)模聚合氯化鋁制造廠的中碎設(shè)備，一般可選用顎式破碎機(jī)或錘式破碎機(jī)。細(xì)碎是將中碎的礦石加工成40-60目的細(xì)粉體，常用的細(xì)碎設(shè)備有球磨機(jī)和雷蒙磨(懸輥式粉碎機(jī))。適于聚合氯化鋁廠用的國(guó)產(chǎn)破碎設(shè)備。
第二：礦粉焙燒 焙燒停留時(shí)間和焙燒溫度是影響溶出率的主要因素。不同類型的礦石和同類型不同產(chǎn)地的礦石，有不同的佳焙燒溫度，各種礦在佳焙燒條件下的溶出率也各不一樣。焙燒黏土、鋁土礦的設(shè)備，目前在聚合氯化鋁的生產(chǎn)中采用的有四種形式，即立窯、反射爐、回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐。立窯設(shè)備簡(jiǎn)單，用于焙燒塊料，由于礦物受熱不均勻，因而氧化鋁溶出率不高，適于同時(shí)產(chǎn)煤和黏土礦的地區(qū)采用。反射爐以前在中小規(guī)模硫酸鋁廠采用較多，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、造價(jià)低、焙燒礦粉溶出率高，因而適用于在小規(guī)模的聚合氯化鋁廠采用。反射爐的缺點(diǎn)為勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)條件差。回轉(zhuǎn)窯的優(yōu)點(diǎn)是焙燒效率高，焙燒條件好、勞動(dòng)強(qiáng)度低等，適宜于用氣體或液體作燃料的地區(qū)。缺點(diǎn)為投資較大、需要有良好的收塵系統(tǒng)。沸騰爐是效率較高的新型焙燒設(shè)備，具有焙燒溫度均勻、停留時(shí)間短，產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)對(duì)操作水平的要求較高、設(shè)備較復(fù)雜。在硫酸的生產(chǎn)中曾有較多采用。
第三：溶出 溶出是用礦物原料生產(chǎn)聚合氯化鋁的重要工序之一。影響溶出率的因素較多，它們是：礦物類型、粒徑、焙燒條件、鹽酸濃度、加酸當(dāng)量比(溶出中鹽酸當(dāng)量數(shù)與礦粉中氧化鋁當(dāng)量數(shù)之比)、溶出時(shí)間等。