硫酸鋁下篇
作者：本站 瀏覽量： 時(shí)間：2023-11-11
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污水處理生產(chǎn)過(guò)程中的硫酸儲存在容器中,且在一設定的恒定流速下將硫酸通過(guò)計量泵、再經(jīng)管路輸送到管式混合器的酸加料管中。如果管線(xiàn)發(fā)生堵塞,則硫酸通
污水處理
生產(chǎn)過(guò)程中的硫酸儲存在容器中,且在一設定的恒定流速下將硫酸通過(guò)計量泵、再經(jīng)管路輸送到管式混合器的酸加料管中。如果管線(xiàn)發(fā)生堵塞,則硫酸通過(guò)安全閥使酸返回到泵中。
鋁礬土粉末存放在固體加料器中,并且在電動(dòng)機帶動(dòng)下,通過(guò)連續螺旋進(jìn)料器投加鋁礬土粉末。加料速度由電導指示器調節電動(dòng)機的速度來(lái)控制?？梢酝都痈煞ǚ鬯榈玫降匿X碼土,也可以投加通過(guò)濕法研磨得到的鋁礬土,例如球磨得到的鋁礬土泥漿?；旌夏酀{放在儲罐中或直接輸送到混合器中。經(jīng)管線(xiàn),以一恒定流速向儲罐供水。在推進(jìn)式混合器的攪拌下,固體在水中變成懸浮液。水流量由控制閥、流量計和流速控制儀控制。
以一恒定的流速,通過(guò)泵將懸浮液從儲罐經(jīng)管線(xiàn)輸入管式混合器的外管,形成一同軸環(huán)形的泥漿流流向酸加料管,流速由閥控制。由于液位控制器的作用,閥對液位有響應,這樣可保持貯罐中懸浮液的液位恒定。硫酸和鋁礬土泥漿進(jìn)入管式混合器的混合區域后,充分混合,硫酸溶液放出的熱量足以預熱反應物,使反應物的溫度達到的初始反應溫度。
反應物進(jìn)一步上升進(jìn)入反應器的上部區域。反應器中物料有充分的空間和滯留時(shí)間,因此反應物在中可以充分地進(jìn)行反應。反應器處于高壓狀態(tài),其壓力可以通過(guò)管線(xiàn)上的控制閥進(jìn)行控制,控制閥由壓力控制儀來(lái)調節。如果必要的話(huà),從閥釋放的蒸汽可直接釋放到貯缺中,用于預熱反應物,反應器必須安裝安全閥控制反應器內的壓力。反應器內的壓力是反應過(guò)程中產(chǎn)生的自然壓力,如果需要在更高壓力下進(jìn)行反應,則必須向反應器注入蒸汽。
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通過(guò)管式熱交換器的作用,可使反應器保持在最佳反應溫度。由閥控制流速,將冷卻水輸送到中。閥上有許多元件,如熱電耦。反應器內的熱電耦應外包聚四氟乙烯材料,聚四翔乙烯包覆的熱電耦懸掛在反應器中,它的全部或部分浸在液體反應物里。管的一部分留在蒸汽相中,使氣體冷凝和更精確地控制反應器中的壓力
經(jīng)管線(xiàn)從容器中回收粗成品并送到成品冷卻器中,如果需要,粗成品可用足量的水稀釋至適宜的濃度。水以一定的流速加人,流速由密度控制器和閥來(lái)控制,密度控制器對成品冷卻器中產(chǎn)品的流體靜力的柱壓有響應。也可把成品冷卻器中的密度控制器安裝在反應器中管1之間,以便得到更瞬時(shí)的密度值,成品冷卻器中有一熱交換器,以一定的速率經(jīng)過(guò)管路向其供應冷水使產(chǎn)品的溫度降低至一理想值,然后通過(guò)回收管路輸送到貯罐中。由閥來(lái)控制產(chǎn)品的回收率,閥由液位控制器控制。容器中液位保持在預先確定的位置。容器上裝有許多液位控制器,以便控制液位和反應時(shí)間。
如前所述,反應過(guò)程中添加鋁礬土的速率由螺旋進(jìn)料器中的電動(dòng)機的轉速來(lái)控制。電導控制器對容器中反應物的電導率產(chǎn)生響應,通過(guò)它控制電動(dòng)機。電導傳感器顯示反應器的中間高度處溶液電導率的值,如果需要測量粗成品的電導率,電導傳感器也可裝在容器的出口處。首選電導測定儀是由貝克曼儀器公司、Fullerton. Calif提供的儀器,它是一種無(wú)電視的磁自感電導測定儀,可裸露在有腐蝕性的反應物里。
生產(chǎn)過(guò)程中,由貯罐向淡水聯(lián)管箱供應淡水。熱交換器中的熱水通過(guò)循環(huán)管路回到冷去器。冷卻水經(jīng)過(guò)管路返回到貯罐。如果需要,循環(huán)熱交換器中的一部分水送到供水管線(xiàn),再到泥漿混合物貯罐對反應物進(jìn)行預熱。通過(guò)支路管線(xiàn)和相應閥的作用,這種過(guò)程是可多現的。
用于生產(chǎn)硫酸鋁的鋁土礦,要求Al20,含量在40%以上,鋁、鐵比即Al20,/Fe20s大于51,但后者比較難達到。作為適應于硫酸鋁生產(chǎn)的鋁土礦-一水軟鋁洪山鋁土礦(羅村馬西礦)、龍泉礦均屬優(yōu)質(zhì)原料。生產(chǎn)的工藝技術(shù)路線(xiàn)在1970年以后已陸續全部改為生釋礬土一加壓反應,即采用硫酸分解鋁土礦加壓反應生產(chǎn)硫酸鋁。反應后的漿液經(jīng)稀釋、沉降分離、蒸發(fā)、冷卻結晶或滾筒干燥,便可獲得固體產(chǎn)品。
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以高嶺石-一水軟鋁石鋁土礦為原料也可以用于聚氯化鋁的生產(chǎn)。高嶺石--一水軟鋁石鋁土礦需經(jīng)活化處理,以提高與鹽酸的反應能力。熟礦粉與HCI及少量的硫酸在搪瓷反應釜中反應,歷經(jīng)澄清分離、調整鹽基度,可得到聚氯化鋁液體產(chǎn)品,再經(jīng)噴霧干燥或滾簡(jiǎn)干燥即可制得固體產(chǎn)品。
2.煤矸石法生產(chǎn)硫酸鋁
煤研石中的主要有用礦物高嶺石約占86%,最高可達95%,最低為82%。其他一些含量少的礦物有:水白云母(1%~2%),呈細小鱗片狀和次棱角狀與片狀高嶺石呈互層出現;
石英(3%~5%),呈次棱角狀和次滾圓狀。硫酸鋁煤研石化學(xué)成分見(jiàn)表2-2.
表2-2生產(chǎn)硫酸鋁煤研石化學(xué)成分
物質(zhì)ALO,TOFeoSio,Mgo Na0 K0燒失量
原料/ 33.68-356.73 .8-1.32 1-1.85 17,12-8 13 0.12-0.23 0.1-0.16 0.12-0.18 13 1-14. 15
硫酸鋁生產(chǎn)工藝過(guò)程主要分三個(gè)工段。
(1)原料工段 該工段主要是原礦磨粉、配漿,并將漿液送至反應釜供反應工段使用.
即將原礦(要求Al,O,含量不得少于34.0%, Fe2O,含量不要超過(guò)2.0%,用于生產(chǎn)低鐵含量的硫酸鋁),送至破碎機破碎至粒度小于20mm,然后由雷蒙機磨粉,磨碎細度要求在100目左右。磨好的煤研石粉裝在混漿罐內配漿,其礦漿濃度控制在55%~50%,配好后的礦漿送至反應釜。另外也可以采用濕法粉碎的工藝,可以降低粉塵飛揚,并且可以大幅度提高生產(chǎn)效率
統計數
(2)反應工段 該工段主要是反應浸取、稀釋、沉降分離,并將合格的硫酸鋁溶液送至結晶工段高位溶液罐,沉渣進(jìn)入沉渣池。反應條件如下:反應溫度(140±2)℃;壓力(0.3±0. 10) MPa;時(shí)間4~5h,如果是生產(chǎn)液體產(chǎn)品,硫酸鋁直接進(jìn)入成品池。
(3)濃縮結晶工段 該工段主要是將反應工段送來(lái)的硫酸鋁液體進(jìn)行濃縮、結晶、包裝。該工段要嚴格控制濃縮液的密度達到1.7g/cm,溫度為110℃時(shí),再進(jìn)入結晶池進(jìn)行結晶。另外很多生產(chǎn)固體硫酸鋁的廠(chǎng)家采用滾筒干燥器、鋼帶干燥器結晶的工藝和噴霧干燥
我國鋁礬土資源分布在河南、山西、貴州、山東、廣西等少數省份, 目前探明儲量約1000Mt,人均占有量不足世界平均水平的1/5,鋁礬土資源的貧乏及分布不均衡不僅影響了煉鋁工業(yè)的合理發(fā)展,而且也導致了硫酸鋁生產(chǎn)廠(chǎng)的不合理布局。加之原料質(zhì)量日趨變差,生產(chǎn)工業(yè)一級品硫酸鋁已越來(lái)越困難。
我國煤矸石資源分布廣,年產(chǎn)出量約130Mt,累積堆存量已近2Gt,其中可用來(lái)生產(chǎn)碗酸鋁的煤研石約占總量的1/3,實(shí)驗證明,采用加壓工藝,利用煤研石生粉生產(chǎn)硫酸鋁的過(guò)程幾乎與用鋁礬土生產(chǎn)的過(guò)程一樣,雖然煤研石中氧化鋁含量比鋁礬土約低10%,但是煤研石價(jià)格卻遠遠低于鋁礬土。因此,以煤矸石為原料與用鋁礬土為原料生產(chǎn)硫酸相比,成本較低而且為煤研石的資源化創(chuàng )造了條件。
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3.含鋁箔廢紙的綜合利用
如圖2-3,廢紙經(jīng)粉碎、沖洗,在高溫回轉爐中加熱,分兩步升溫,分別進(jìn)行干燥(低于300℃)和高溫分解(350~500℃),由高溫爐產(chǎn)生的熱氣經(jīng)除塵器除塵后,進(jìn)入蒸汽鍋或加熱爐加熱。由高溫分解產(chǎn)生的含有鋁的固體投入反應器中,并與硫酸、熱水、蒸汽混合,通過(guò)攪拌器對混合物進(jìn)行機械攪拌。同時(shí)溫度控制在80~ 100℃。反應器中發(fā)生的反應為
2Al=3H2S0,~18H20_Al (SO)18H0~3H2
硫酸鋁溶液(溫度為80-100℃C)經(jīng)壓濾機過(guò)濾分離少量含碳濾渣,液體可用以?xún)艋芤?可向壓濾機中加入活性炭。
將濾液加入儲罐A,儲罐帶有加熱裝置或其他加熱蒸發(fā)裝置,以加熱濾液得到濃度適合(約27%)的溶液,接著(zhù)將溶液加入儲罐B.若欲制備無(wú)水硫酸鋁,則需加熱裝置。
4,無(wú)鐵硫酸鋁的生產(chǎn)
飲用水處理對于凈水劑硫酸鋁中鐵的含量沒(méi)有要求,在某些條件下,三價(jià)鐵離子可以促進(jìn)混凝過(guò)程,因此飲用水用硫酸鋁中鐵的含量對于處理效果沒(méi)有太大的影響。但是在造紙工業(yè)中由于硫酸鋁作為助留劑使用,形成的絮體與紙漿直接進(jìn)入成品紙中,微量的鐵會(huì )使紙張著(zhù)色,因此必須嚴格限制硫酸鋁中鐵離子的含量。
我國鋁土礦除大型礦外尚有大批中小礦,多數為低鋁高鐵礦(鋁鐵比小于35),采用常規方法生產(chǎn)的產(chǎn)品含鐵量過(guò)高,難以制備低鐵含量產(chǎn)品。目前國內外生產(chǎn)硫酸鋁時(shí),通常采用硫化物沉淀法、氧化劑氧化法、離子交換等方法除鐵,這幾種方法或因成本高,或因生產(chǎn)中控制復雜而難以被接受,硫酸溶出的硫酸亞鐵在酸性條件下很難氧化,但是在提高溶液ph值的條件下投加強氧化劑,例如氯酸鉀(鈉)、過(guò)氧化氫等,可以很容易地將亞鐵離子氧化成為三價(jià)鐵離子,在pH3.5~4.5范圍內使之水解形成氫氧化鐵膠體,再經(jīng)沉淀過(guò)濾分離可以去除鐵離子。另外也可以在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)調整料液配比的方法,使反應最終產(chǎn)物的pH值較高,以利于亞鐵離子的氧化,但是這種方法的氧化速度相對較慢。為了加快懸浮顆粒與硫酸鋁液體的分離,可以加入一定量的聚丙烯酰胺。
另外也有報道采用有機膠萃取鐵離子的方法,見(jiàn)圖2-4,其反應機理如下:首先將硫酸亞鐵氧化成硫酸鐵,然后加入伯胺,伯胺具有堿性,在硫酸介質(zhì)中,伯膠首先與硫酸作用生成胺的硫酸鹽,然后與硫酸浸取液中的硫酸鐵絡(luò )合形成硫酸銨,進(jìn)入有機相。
幫礬土
絮凝劑
氧化劑
題一反應-沉降--氧化]
反萃取劑
16品高d
產(chǎn)品--結品-一濃-逆流率取逆流反萃取含鐵廢水
圖2-4伯膠萃取除鐵工藝流程圖
3(RNH)2SO, +Fe (SO,)s2(RNHs),Fe(SO)(2-3
在萃取液中加入萃取劑氯化鈉,使硫酸銨解析出來(lái)。
五問(wèn)3
2(RNH) Fe(SO)+6NaC -3(RNH) S0, +2FeCls +3Na2 SO(2-4)
萃取后硫酸鋁溶液經(jīng)過(guò)濃縮結晶得到成品,鐵含量可以達到0.0038%。
三、硫酸鋁在水處理行業(yè)的使用狀況本章由山東昊陽(yáng)凈水科技股份有限公司發(fā)布硫酸鋁
目前我國生產(chǎn)硫酸鋁的工藝都是間歇式,最大的企業(yè)已經(jīng)達到年產(chǎn)固體產(chǎn)品70000t最大的硫酸鋁用戶(hù)是國內造紙企業(yè),另外還有大量的出口。在給水處理行業(yè)目前使用硫酸鋁的用戶(hù)比較少,最大的用戶(hù)是上海自來(lái)水公司(使用A12O,含量7.8%溶液),使用硫酸鋁做混凝劑要求處理水的堿度比較大,如果堿度不夠需要補充堿度。
任哲君