硫酸鋁下篇
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污水處理生產(chǎn)過程中的硫酸儲存在容器中,且在一設(shè)定的恒定流速下將硫酸通過計量泵、再經(jīng)管路輸送到管式混合器的酸加料管中。如果管線發(fā)生堵塞,則硫酸通
污水處理
生產(chǎn)過程中的硫酸儲存在容器中,且在一設(shè)定的恒定流速下將硫酸通過計量泵、再經(jīng)管路輸送到管式混合器的酸加料管中。如果管線發(fā)生堵塞,則硫酸通過安全閥使酸返回到泵中。
鋁礬土粉末存放在固體加料器中,并且在電動機帶動下,通過連續(xù)螺旋進料器投加鋁礬土粉末。加料速度由電導(dǎo)指示器調(diào)節(jié)電動機的速度來控制。可以投加干法粉碎得到的鋁碼土,也可以投加通過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,以一恒定流速向儲罐供水。在推進式混合器的攪拌下,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,通過泵將懸浮液從儲罐經(jīng)管線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(yīng),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入管式混合器的混合區(qū)域后,充分混合,硫酸溶液放出的熱量足以預(yù)熱反應(yīng)物,使反應(yīng)物的溫度達到的初始反應(yīng)溫度。
反應(yīng)物進一步上升進入反應(yīng)器的上部區(qū)域。反應(yīng)器中物料有充分的空間和滯留時間,因此反應(yīng)物在中可以充分地進行反應(yīng)。反應(yīng)器處于高壓狀態(tài),其壓力可以通過管線上的控制閥進行控制,控制閥由壓力控制儀來調(diào)節(jié)。如果必要的話,從閥釋放的蒸汽可直接釋放到貯缺中,用于預(yù)熱反應(yīng)物,反應(yīng)器必須安裝安全閥控制反應(yīng)器內(nèi)的壓力。反應(yīng)器內(nèi)的壓力是反應(yīng)過程中產(chǎn)生的自然壓力,如果需要在更高壓力下進行反應(yīng),則必須向反應(yīng)器注入蒸汽。
污水處理
通過管式熱交換器的作用,可使反應(yīng)器保持在最佳反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)的熱電耦應(yīng)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(yīng)器中,它的全部或部分浸在液體反應(yīng)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(yīng)器中的壓力
經(jīng)管線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(yīng)。也可把成品冷卻器中的密度控制器安裝在反應(yīng)器中管1之間,以便得到更瞬時的密度值,成品冷卻器中有一熱交換器,以一定的速率經(jīng)過管路向其供應(yīng)冷水使產(chǎn)品的溫度降低至一理想值,然后通過回收管路輸送到貯罐中。由閥來控制產(chǎn)品的回收率,閥由液位控制器控制。容器中液位保持在預(yù)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(yīng)時間。
如前所述,反應(yīng)過程中添加鋁礬土的速率由螺旋進料器中的電動機的轉(zhuǎn)速來控制。電導(dǎo)控制器對容器中反應(yīng)物的電導(dǎo)率產(chǎn)生響應(yīng),通過它控制電動機。電導(dǎo)傳感器顯示反應(yīng)器的中間高度處溶液電導(dǎo)率的值,如果需要測量粗成品的電導(dǎo)率,電導(dǎo)傳感器也可裝在容器的出口處。首選電導(dǎo)測定儀是由貝克曼儀器公司、Fullerton. Calif提供的儀器,它是一種無電視的磁自感電導(dǎo)測定儀,可裸露在有腐蝕性的反應(yīng)物里。
生產(chǎn)過程中,由貯罐向淡水聯(lián)管箱供應(yīng)淡水。熱交換器中的熱水通過循環(huán)管路回到冷去器。冷卻水經(jīng)過管路返回到貯罐。如果需要,循環(huán)熱交換器中的一部分水送到供水管線,再到泥漿混合物貯罐對反應(yīng)物進行預(yù)熱。通過支路管線和相應(yīng)閥的作用,這種過程是可多現(xiàn)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(yīng)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)路線在1970年以后已陸續(xù)全部改為生釋礬土一加壓反應(yīng),即采用硫酸分解鋁土礦加壓反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鋁。反應(yīng)后的漿液經(jīng)稀釋、沉降分離、蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶或滾筒干燥,便可獲得固體產(chǎn)品。
污水處理
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(yīng)能力。熟礦粉與HCI及少量的硫酸在搪瓷反應(yīng)釜中反應(yīng),歷經(jīng)澄清分離、調(diào)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(xiàn);
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)工藝過程主要分三個工段。
(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(yīng)釜供反應(yīng)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(nèi)配漿,其礦漿濃度控制在55%~50%,配好后的礦漿送至反應(yīng)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(tǒng)計數(shù)
(2)反應(yīng)工段 該工段主要是反應(yīng)浸取、稀釋、沉降分離,并將合格的硫酸鋁溶液送至結(jié)晶工段高位溶液罐,沉渣進入沉渣池。反應(yīng)條件如下:反應(yīng)溫度(140±2)℃;壓力(0.3±0. 10) MPa;時間4~5h,如果是生產(chǎn)液體產(chǎn)品,硫酸鋁直接進入成品池。
(3)濃縮結(jié)晶工段 該工段主要是將反應(yīng)工段送來的硫酸鋁液體進行濃縮、結(jié)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,再進入結(jié)晶池進行結(jié)晶。另外很多生產(chǎn)固體硫酸鋁的廠家采用滾筒干燥器、鋼帶干燥器結(jié)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(shù)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(dǎo)致了硫酸鋁生產(chǎn)廠的不合理布局。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,其中可用來生產(chǎn)碗酸鋁的煤研石約占總量的1/3,實驗證明,采用加壓工藝,利用煤研石生粉生產(chǎn)硫酸鋁的過程幾乎與用鋁礬土生產(chǎn)的過程一樣,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。
污水處理
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(zhuǎn)爐中加熱,分兩步升溫,分別進行干燥(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(yīng)器中,并與硫酸、熱水、蒸汽混合,通過攪拌器對混合物進行機械攪拌。同時溫度控制在80~ 100℃。反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為
2Al=3H2S0,~18H20_Al (SO)18H0~3H2
硫酸鋁溶液(溫度為80-100℃C)經(jīng)壓濾機過濾分離少量含碳濾渣,液體可用以凈化溶液,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,接著將溶液加入儲罐B.若欲制備無水硫酸鋁,則需加熱裝置。
4,無鐵硫酸鋁的生產(chǎn)
飲用水處理對于凈水劑硫酸鋁中鐵的含量沒有要求,在某些條件下,三價鐵離子可以促進混凝過程,因此飲用水用硫酸鋁中鐵的含量對于處理效果沒有太大的影響。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入成品紙中,微量的鐵會使紙張著色,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(shù)為低鋁高鐵礦(鋁鐵比小于35),采用常規(guī)方法生產(chǎn)的產(chǎn)品含鐵量過高,難以制備低鐵含量產(chǎn)品。目前國內(nèi)外生產(chǎn)硫酸鋁時,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(fù)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)、過氧化氫等,可以很容易地將亞鐵離子氧化成為三價鐵離子,在pH3.5~4.5范圍內(nèi)使之水解形成氫氧化鐵膠體,再經(jīng)沉淀過濾分離可以去除鐵離子。另外也可以在生產(chǎn)過程中通過調(diào)整料液配比的方法,使反應(yīng)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,見圖2-4,其反應(yīng)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,進入有機相。
幫礬土
絮凝劑
氧化劑
題一反應(yīng)-沉降--氧化]
反萃取劑
16品高d
產(chǎn)品--結(jié)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。
五問3
2(RNH) Fe(SO)+6NaC -3(RNH) S0, +2FeCls +3Na2 SO(2-4)
萃取后硫酸鋁溶液經(jīng)過濃縮結(jié)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最大的硫酸鋁用戶是國內(nèi)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比較少,最大的用戶是上海自來水公司(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