一种制备聚氯化铝的方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备聚氯化铝的方法，其特征在于：以膨润土和高铝精炼渣为原料，制备聚氯化铝，具体步骤为：(1)膨润土的预处理，(2)高铝精炼渣的预处理，(3)一步反应，(4)二步反应，(5)压滤，(6)除重金属离子，(7)喷雾干燥；本发明的优点是在现有的二步法的工艺条件下，加入了原料的预处理步骤和除重金属步骤反应，工艺设备易安装、易操作且更换频率低，大大降低了生产企业的改造成本，提高产品质量，同时也避免了为达技术标准而大幅改造设备的困境，使产品符合新标准的要求。
【专利说明】一种制备聚氯化铝的方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及水处理、化工领域，特别涉及一种制备聚氯化铝的方法。 【【背景技术】】
[0002] 聚氯化铝，俗称净水剂，又名聚合氯化铝，简称聚铝，英文名字PAC。是一种多羟基， 多核络合体的阳离子型无机高分子絮凝剂，固体产品外观为红褐色、黄色或白色固体粉末， 其化学分子式为[Al 2(0H)nCl6-n]m.(式中，1彡n彡5，m彡10)，且易溶于水，有较强的架桥吸附 性，在水解过程中伴随电化学，凝聚、吸附和沉淀等物理化变化，最终生成[ai 2(oh)3(oh)3]， 从而达到净化目的。聚氯化铝是一种新型高效的无机高分子絮凝剂。它广泛应用于原水和 废水制备，以及造纸、制革等许多领域。
[0003] 我国现有聚氯化铝生产企业中，由于多达90%的生产企业采用的是铝矾土酸溶和 铝酸钙调节盐基度的二步法生产工艺，利用这一方法生产的聚氯化铝产品，其重金属含量 超标，不能满足生活用水的聚氯化铝的新标准。存在着如果强制按新标准执行，很多公司将 购买不到合格产品，而且采购成本要大幅增加的问题。 【
【发明内容】
】
[0004] 本发明的目的是为了克服现有技术所存在的问题，提供一种制备聚氯化铝的方 法，本发明的优点是在现有的二步法的工艺条件下，加入了原料的预处理步骤和除重金属 步骤反应，工艺设备易安装、易操作且更换频率低，大大降低了生产企业的改造成本，提高 产品质量，同时也避免了为达技术标准而大幅改造设备的困境，使产品符合新标准的要求。 [0005]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:一种制备聚氯化铝的方法，其特征 在于:具体步骤为：
[0006] (1)膨润土的预处理:将5-10Kg质量分数为2-8 %的醋酸溶液与5-8Kg的膨润土混 合，然后放置在50_65°C的水浴锅上加热至干燥，放入马弗炉内在500-900 °C焙烧0.5-3小 时，将焙烧后的膨润土自然冷却，粉碎，过20目筛，得到处理好的膨润土；
[0007] (2)高铝精炼渣的预处理:将10Kg高铝精炼渣放入颗式破碎机破碎0.5-2小时，使 出料粒度为达l〇_20mm，放入马弗炉内在300-500°C焙烧0.5-2小时，取出放入冷水中冷却， 再取出晾干，然后放入红外烘箱在50°C下干燥12小时，得到处理好的高铝精炼渣；
[0008] (3)-步反应:将10-16Kg质量比为1-3:1的处理好的膨润土和处理好的高铝精炼 渣投入反应釜中，上好反应釜人孔盖，再把30-50Kg质量分数为20-35 %的盐酸用栗打入反 应釜，然后开蒸汽升温，在100_158°C温度下进行反应2-4小时；
[0009] (4)二步反应:一步反应结束后，将14-22Kg铝酸钙投入溶解釜，加入50-100Kg纯净 水溶解，将溶解好的铝酸钙溶液压入反应釜中，在l〇〇_115°C温度下进一步反应4-7小时；
[0010] (5)压滤:二步反应结束后，用栗将料液压到压滤机进行过滤，沉降6-12小时，将上 层清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化铝液体；
[0011] (6)除重金属离子:用栗将粗制聚氯化铝液体输送到反应池，加入改性粘土矿物反 应5-10小时，自然沉淀6-12小时，再用栗将上层液体压到压滤机进行过滤，最后用含有活性 炭的超滤膜过滤，得到成品聚氯化铝液体；
[0012] (7)喷雾干燥:先将风机将蒸汽换热器的干热空气，通过干燥塔顶部的热风蜗壳和 热风分配器均匀地流入干燥室，然后将干燥的成品聚氯化铝液体由料槽，通过供料栗送入 雾化器，在雾化盘离心力的作用下，物料分散成雾滴，在干燥室内，雾滴与热风接触，被干燥 成产品，包装，得到成品聚氯化铝固体。
[0013] 在本发明中，作为进一步说明，步骤(4)所述的铝酸钙的氧化铝含量多55%，反应 釜的压力为0.15-0.40MPa。
[0014]在本发明中，作为进一步说明，步骤(5)所述的料液浊度为〈200NTU，压滤机油压压 力为10-20MPa。
[0015]在本发明中，作为进一步说明，步骤(6)所述的改性粘土矿物的制备方法为:先将 10-16Kg的粘土矿物粉碎，过20目筛，用15-25Kg质量分数为6-20 %的双氧水浸泡5-10天，再 用15-25Kg质量分数为20-30%的盐酸浸泡3-5天，最后用25-30此质量分数为2-5%的碳酸 钠溶液浸泡5-10天并不断搅拌，过滤，滤渣用三次蒸馏水洗涤至滤液pH为5-8，于室温下在 0.05-0.15MPa的压力下真空干燥6-12小时，研磨过20目筛，得到改性粘土矿物。
[0016]在本发明中，作为进一步说明，所述的粘土矿物为蒙脱土、膨润土、高岭土、埃洛 石、蛇纹石、叶腊石、伊利石、蛭石和海泡石中的一种或多种。
[0017] 在本发明中，作为进一步说明，步骤（7)是在负压条件下进行，压力为负0.5-0 ? 8MPa，氧化铝含量彡28 %。
[0018] 在本发明中，作为进一步说明，步骤(7)中干燥塔的进风温度为150-270 °C。
[0019] 在本发明中，作为进一步说明，所述的聚氯化铝的盐基度为60-95%。
[0020] 部分原料有效功能介绍如下：
[0021] 膨润土也叫斑脱岩，皂土或膨土岩。我国开发使用膨润土的历史悠久，原来只是做 为一种洗涤剂。美国最早发现是在怀俄明州的古地层中，呈黄绿色的粘土，加水后能膨胀成 糊状，后来人们就把凡是有这种性质的粘土，统称为膨润土。其实膨润土的主要矿物成分是 蒙脱石，含量在85-90%，膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。蒙脱石可呈各种颜 色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感， 小块体加水后体积胀大数倍至20-30倍，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。蒙脱石的性质和 它的化学成分和内部结构有关。
[0022]高铝精炼渣的主要成分是Ca0-Al203,是指将原料按一定比例和粒度混合后，在低 于原料熔点的情况下加热，使原料烧结在一起，然后再破碎成需要的颗粒粒度后使用的精 炼渣。
[0023] 盐酸又名氢氯酸，是氯化氢的水溶液，属于一元无机强酸，工业用途广泛。盐酸的 性状为无色透明的液体，有强烈的刺鼻气味，具有较高的腐蚀性。浓盐酸（质量分数约为 37%)具有极强的挥发性，因此盛有浓盐酸的容器打开后氯化氢气体会挥发，与空气中的水 蒸气结合产生盐酸小液滴，使瓶口上方出现酸雾。盐酸是胃酸的主要成分，它能够促进食物 消化、抵御微生物感染。
[0024] 铝酸钙是一种难溶于水的白色固体，无臭、无味、质极硬，易吸潮而不潮解。两性氧 化物，能溶于无机酸和碱性溶液中，几乎不溶于水及非极性有机溶剂。是一系列由氧化钙和 氧化铝在高温下烧结而成的无机化合物，由于其硬度大、熔点高的物理性质，被应用于水泥 和灭火材料中。通式为mCaO ? nAl2〇3。铝酸钙产品分为水制备用、炼钢除渣剂、高铝水泥三大 类。
[0025] 粘土矿物(clay minerals)，地质学专业术语，是组成粘土岩和土壤的主要矿物。 它们是一些含铝、镁等为主的含水硅酸盐矿物。层状硅酸盐矿物具有四面体片和八面体片 组成的晶体结构。由一个四面体片和一个八面体片组成的结构单元层称为1:1型，如高岭 石、埃洛石和蛇纹石等；由两个四面体片夹一个八面体片组成的结构单元层称为2:1型，如 蒙脱石、叶腊石、云母、蛭石等。粘土矿物的结构单元层通常都带有电荷。由于粘土矿物颗粒 细微、带有电荷、比表面积巨大和存在结构层间域等，使之具有吸附性、膨胀性、可塑性和离 子交换等特殊性能，这些性能使粘土矿物材料得到广泛的应用。
[0026]活性炭是一种黑色多孔的固体炭质，由煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、 活化生产。主要成分为碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面积在500 ~1700m2/g间。具有很强的吸附性能，为用途极广的一种工业吸附剂。
[0027]本发明具有以下有益效果：
[0028] 1.本发明对膨润土采取预处理方式，可以打破膨润土的内部的晶型结构，提高膨 润土的反应活性。膨润土中所含的铝硅酸盐在不同温度下发生晶形和矿物结构的不同改 变，因而使矿中的氧化铝在酸中的溶出率也随之变化。以铝娃酸盐形态存在的氧化铝，与盐 酸反应活性很低，因此必须通过一定条件进行处理，使其变成为活性较大的无定形体。根据 膨润土的化学性质，当焙烧温度在500-750°C之间时，焙烧后与盐酸反应的活性大幅提高； 与现有技术中公布将膨润土直接与盐酸反应后膨润土的反应活性提高了 15-30%，使Al2〇3 的浸出率达52-86%。
[0029] 2.本发明采用的一种聚氯化铝的生产方法，能够有效的降低生产过程中产生的重 金属的含量，使产品能够符合新的国家标准。经过改性过的粘土矿物，去除了自身的有机质 和重金属，杂质被除掉，露出新鲜的活性表面，具有比原土更优的对重金属的吸附效果。其 一是改性后粘土矿物的比表面积和孔容加大，伴随产生了巨大的表面能，对于重金属的表 面吸附能力加强;其二是改性粘土矿物吸水膨胀，晶层底面间距加大，膨胀后的层间阳离子 也可以与溶液中的其它阳离子进行交换，吸附重金属能力更强;其三是改性粘土矿物的晶 层间存在的永久性负电荷，以静电引力的形式将阳离子吸附于其间，并保持着交换状态;这 三种之间的协同作用加强了改性粘土矿物对重金属离子的吸附性，大大降低了聚氯化铝中 的重金属的含量，提高了产品的纯度。
[0030] 3.本发明采用的一种聚氯化铝的生产方法中采用的除重金属离子的步骤简单，工 艺设备易安装、易操作且更换频率低，大大降低了生产企业的改造成本，提高产品质量，同 时也避免了为达技术标准而大幅改造设备的困境，符合新标准的要求。 【【具体实施方式】】
[0031] 实施例1:
[0032] 1.改性粘土矿物的制备
[0033]先将2Kg膨润土、3Kg伊利石和5Kg海泡石粉碎，过20目筛，用15Kg质量分数为6%的 双氧水浸泡5天，再用15Kg质量分数为20 %的盐酸浸泡3天，最后用25Kg质量分数为2 %的碳 酸钠溶液浸泡5天并不断搅拌，过滤，滤渣用三次蒸馏水洗涤至滤液pH为5,于室温下在 0.05MPa的压力下真空干燥12小时，研磨过20目筛，得到改性粘土矿物。
[0034] 2.聚氯化铝的制备方法，具体步骤为：
[0035] (1)膨润土的预处理:将5Kg质量分数为2 %的醋酸溶液与5Kg的膨润土混合，然后 放置在50 °C的水浴锅上加热至干燥，放入马弗炉内在500 °C焙烧3小时，将焙烧后的高岭土 自然冷却，粉碎，过20目筛，得到处理好的膨润土；经过处理的膨润土的Al2〇3的浸出率为 52% ；
[0036] (2)高铝精炼渣的预处理:将10Kg高铝精炼渣放入颗式破碎机破碎0.5小时，使出 料粒度为达20mm，放入马弗炉内在300°C焙烧2小时，取出放入冷水中冷却，再取出晾干，然 后放入红外烘箱在50°C下干燥12小时，得到处理好的高铝精炼渣；
[0037] (3)-步反应:将5Kg处理好的膨润土和5Kg处理好的高铝精炼渣投入反应釜中，上 好反应釜人孔盖，再把30Kg质量分数为20 %的盐酸用栗打入反应釜，然后开蒸汽升温，在温 度为100°C，压力为0.15MPa下进行反应2小时；
[0038] (4)二步反应:一步反应结束后，将14Kg铝酸钙投入溶解釜，加入50Kg纯净水溶解， 将溶解好的铝酸钙溶液压入反应釜中，在115°C温度下进一步反应4小时；
[0039] (5)压滤:二步反应结束后，用栗将料液压到压滤机以油压压力lOMPa进行过滤，沉 降6小时，将上层清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化铝液体；
[0040] (6)除重金属离子:用栗将粗制聚氯化铝液体输送到反应池，加入改性粘土矿物反 应5小时，自然沉淀6小时，再用栗将上层液体压到压滤机进行过滤，最后用含有活性炭的超 滤膜过滤，得到成品聚氯化铝液体；
[0041] (7)喷雾干燥:先将风机将蒸汽换热器的干热空气，进风温度为150°C，通过干燥塔 顶部的热风蜗壳和热风分配器均匀地流入干燥室，然后将干燥的成品聚氯化铝液体由料 槽，通过供料栗送入雾化器，在雾化盘离心力的作用下，物料分散成雾滴，在干燥室内，压力 为-0.5MPa的条件下雾滴与热风接触，被干燥成产品，包装，得到盐基度为75%的成品聚氯 化铝固体。
[0042] 实施例2:
[0043] 1.改性粘土矿物的制备
[0044]先将5Kg叶腊石、lKg蛭石、2Kg高岭土和2Kg蒙脱土粉碎，过20目筛，用18Kg质量分 数为8%的双氧水浸泡6天，再用18Kg质量分数为21 %的盐酸浸泡3天，最后用25Kg质量分数 为2.5 %的碳酸钠溶液浸泡6天并不断搅拌，过滤，滤渣用三次蒸馏水洗涤至滤液pH为5.5， 于室温下在〇.〇7MPa的压力下真空干燥11小时，研磨过20目筛，得到改性粘土矿物。
[0045] 2.聚氯化铝的制备方法，具体步骤为：
[0046] (1)膨润土的预处理:将6Kg质量分数为3 %的醋酸溶液与5Kg的膨润土混合，然后 放置在55 °C的水浴锅上加热至干燥，放入马弗炉内在550 °C焙烧3小时，将焙烧后的高岭土 自然冷却，粉碎，过20目筛，得到处理好的膨润土；经过处理的膨润土的Al2〇3的浸出率为 60% ；
[0047] (2)高铝精炼渣的预处理:将10Kg高铝精炼渣放入颗式破碎机破碎1小时，使出料 粒度为达15mm，放入马弗炉内在350 °C焙烧2小时，取出放入冷水中冷却，再取出晾干，然后 放入红外烘箱在50°C下干燥12小时，得到处理好的高铝精炼渣；
[0048] (3)-步反应:将lOKg处理好的膨润土和6Kg处理好的高铝精炼渣投入反应釜中， 上好反应釜人孔盖，再把35Kg质量分数为25 %的盐酸用栗打入反应釜，然后开蒸汽升温，在 温度为l〇8°C，压力为0.18MPa下进行反应2小时；
[0049] (4)二步反应:一步反应结束后，将15Kg铝酸钙投入溶解釜，加入55Kg纯净水溶解， 将溶解好的铝酸钙溶液压入反应釜中，在112°C温度下进一步反应4小时；
[0050] (5)压滤:二步反应结束后，用栗将料液压到压滤机以油压压力llMPa进行过滤，沉 降7小时，将上层清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化铝液体；
[0051] (6)除重金属离子:用栗将粗制聚氯化铝液体输送到反应池，加入改性粘土矿物反 应5小时，自然沉淀7小时，再用栗将上层液体压到压滤机进行过滤，最后用含有活性炭的超 滤膜过滤，得到成品聚氯化铝液体；
[0052] (7)喷雾干燥:先将风机将蒸汽换热器的干热空气，进风温度为165°C，通过干燥塔 顶部的热风蜗壳和热风分配器均匀地流入干燥室，然后将干燥的成品聚氯化铝液体由料 槽，通过供料栗送入雾化器，在雾化盘离心力的作用下，物料分散成雾滴，在干燥室内，压力 为-0.55MPa的条件下雾滴与热风接触，被干燥成产品，包装，得到盐基度为85 %的成品聚氯 化铝固体。
[0053] 实施例3:
[0054] 1.改性粘土矿物的制备
[0055]先将3Kg埃洛石和lOKg叶腊石粉碎，过20目筛，用20Kg质量分数为10%的双氧水浸 泡7天，再用20Kg质量分数为23 %的盐酸浸泡4天，最后用28Kg质量分数为3 %的碳酸钠溶液 浸泡7天并不断搅拌，过滤，滤渣用三次蒸馏水洗涤至滤液pH为7，于室温下在0.08MPa的压 力下真空干燥11小时，研磨过20目筛，得到改性粘土矿物。
[0056] 2.聚氯化铝的制备方法，具体步骤为：
[0057] (1)膨润土的预处理:将7Kg质量分数为4%的醋酸溶液与4Kg的膨润土混合，然后 放置在55°C的水浴锅上加热至干燥，放入马弗炉内在600°C焙烧2.5小时。将焙烧后的高岭 土自然冷却，粉碎，过20目筛，得到处理好的膨润土;经过处理的膨润土的Al 2〇3的浸出率为 86% ；
[0058] (2)高铝精炼渣的预处理:将lOKg高铝精炼渣放入颗式破碎机破碎1.5小时，使出 料粒度为达15mm，放入马弗炉内在400°C焙烧1.5小时，取出放入冷水中冷却，再取出晾干， 然后放入红外烘箱在50°C下干燥12小时，得到处理好的高铝精炼渣；
[0059] (3)-步反应:将12Kg处理好的膨润土和4Kg处理好的高铝精炼渣投入反应釜中， 上好反应釜人孔盖，再把30Kg质量分数为30 %的盐酸用栗打入反应釜，然后开蒸汽升温，在 温度为116°C，压力为0.18MPa下进行反应3小时；
[0060] (4)二步反应:一步反应结束后，将16Kg铝酸钙投入溶解釜，加入60Kg纯净水溶解， 将溶解好的铝酸钙溶液压入反应釜中，在110°c温度下进一步反应5小时；
[0061] (5)压滤:二步反应结束后，用栗将料液压到压滤机以油压压力13MPa进行过滤，沉 降8小时，将上层清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化铝液体；
[0062] (6)除重金属离子:用栗将粗制聚氯化铝液体输送到反应池，加入改性粘土矿物反 应8小时，自然沉淀7小时，再用栗将上层液体压到压滤机进行过滤，最后用含有活性炭的超 滤膜过滤，得到成品聚氯化铝液体；
[0063] (7)喷雾干燥:先将风机将蒸汽换热器的干热空气，进风温度为180°C，通过干燥塔 顶部的热风蜗壳和热风分配器均匀地流入干燥室，然后将干燥的成品聚氯化铝液体由料 槽，通过供料栗送入雾化器，在雾化盘离心力的作用下，物料分散成雾滴，在干燥室内，压力 为-0.6MPa的条件下雾滴与热风接触，被干燥成产品，包装，得到盐基度为95 %的成品聚氯 化铝固体。
[0064] 实施例4:
[0065] 1.改性粘土矿物的制备
[0066] 先将4Kg蛇纹石、4Kg蒙脱土、4Kg伊利石和4Kg蛭石粉碎，过20目筛，用22Kg质量分 数为12%的双氧水浸泡7天，再用22Kg质量分数为25%的盐酸浸泡4天，最后用30Kg质量分 数3.5 %的碳酸钠溶液浸泡8天并不断搅拌，过滤，滤渣用三次蒸馏水洗涤至滤液pH为6.5， 于室温下在O.IMPa的压力下真空干燥10小时，研磨过20目筛，得到改性粘土矿物。
[0067] 2.聚氯化铝的制备方法，具体步骤为：
[0068] (1)膨润土的预处理:将8Kg质量分数为5 %的醋酸溶液与6Kg的膨润土混合，然后 放置在60 °C的水浴锅上加热至干燥，放入马弗炉内在700 °C焙烧2小时，将焙烧后的高岭土 自然冷却，粉碎，过20目筛，得到处理好的膨润土；经过处理的膨润土的Al2〇3的浸出率为 72% ；
[0069] (2)高铝精炼渣的预处理:将10Kg高铝精炼渣放入颗式破碎机破碎2小时，使出料 粒度为达1 〇mm，放入马弗炉内在500 °C焙烧1小时，取出放入冷水中冷却，再取出晾干，然后 放入红外烘箱在50°C下干燥12小时，得到处理好的高铝精炼渣；
[0070] (3)-步反应:将10Kg处理好的膨润土和6Kg处理好的高铝精炼渣投入反应釜中， 上好反应釜人孔盖，再把30Kg质量分数为35 %的盐酸用栗打入反应釜，然后开蒸汽升温，在 温度为124°C，压力为0 ? 25MPa下进行反应3小时；
[0071] (4)二步反应:一步反应结束后，将17Kg铝酸钙投入溶解釜，加入65Kg纯净水溶解， 将溶解好的铝酸钙溶液压入反应釜中，在l〇8°C温度下进一步反应5小时；
[0072] (5)压滤:二步反应结束后，用栗将料液压到压滤机以油压压力14MPa进行过滤，沉 降6-12小时，将上层清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化铝液体；
[0073] (6)除重金属离子:用栗将粗制聚氯化铝液体输送到反应池，加入改性粘土矿物反 应7小时，自然沉淀8小时，再用栗将上层液体压到压滤机进行过滤，最后用含有活性炭的超 滤膜过滤，得到成品聚氯化铝液体；
[0074] (7)喷雾干燥:先将风机将蒸汽换热器的干热空气，进风温度为195°C，通过干燥塔 顶部的热风蜗壳和热风分配器均匀地流入干燥室，然后将干燥的成品聚氯化铝液体由料 槽，通过供料栗送入雾化器，在雾化盘离心力的作用下，物料分散成雾滴，在干燥室内，压力 为-0.65MPa的条件下雾滴与热风接触，被干燥成产品，包装，得到盐基度为69 %的成品聚氯 化铝固体。
[0075] 实施例5:
[0076] 1.改性粘土矿物的制备
[0077]先将5私膨润土、4敁高岭土和4私埃洛石粉碎，过20目筛，用231^质量分数为14% 的双氧水浸泡8天，再用23Kg质量分数为27%的盐酸浸泡4天，最后用32Kg质量分数为4%的 碳酸钠溶液浸泡8天并不断搅拌，过滤，滤渣用三次蒸馏水洗涤至滤液pH为7，于室温下在 0.1 IMPa的压力下真空干燥9小时，研磨过20目筛，得到改性粘土矿物。
[0078] 2.聚氯化铝的制备方法，具体步骤为：
[0079] (1)膨润土的预处理:将8Kg质量分数为7 %的醋酸溶液与7Kg的膨润土混合，然后 放置在65°C的水浴锅上加热至干燥，放入马弗炉内在900°C焙烧0.5小时，将焙烧后的高岭 土自然冷却，粉碎，过20目筛，得到处理好的膨润土;经过处理的膨润土的Al2〇3的浸出率为 80% ；
[0080] (2)高铝精炼渣的预处理:将10Kg高铝精炼渣放入颗式破碎机破碎2小时，使出料 粒度为达1 〇_，放入马弗炉内在500 °C焙烧0.5小时，取出放入冷水中冷却，再取出晾干，然 后放入红外烘箱在50°C下干燥12小时，得到处理好的高铝精炼渣；
[0081 ] (3)-步反应:将9Kg处理好的膨润土和7Kg处理好的高铝精炼渣投入反应釜中，上 好反应釜人孔盖，再把40Kg质量分数为20 %的盐酸用栗打入反应釜，然后开蒸汽升温，在温 度为132°C，压力为0.3MPa下进行反应2小时；
[0082] (4)二步反应:一步反应结束后，将18Kg铝酸钙投入溶解釜，加入70Kg纯净水溶解， 将溶解好的铝酸钙溶液压入反应釜中，在l〇6°C温度下进一步反应6小时；
[0083] (5)压滤:二步反应结束后，用栗将料液压到压滤机以油压压力15MPa进行过滤，沉 降9小时，将上层清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化铝液体；
[0084] (6)除重金属离子:用栗将粗制聚氯化铝液体输送到反应池，加入改性粘土矿物反 应7小时，自然沉淀9小时，再用栗将上层液体压到压滤机进行过滤，最后用含有活性炭的超 滤膜过滤，得到成品聚氯化铝液体；
[0085] (7)喷雾干燥:先将风机将蒸汽换热器的干热空气，进风温度为205°C，通过干燥塔 顶部的热风蜗壳和热风分配器均匀地流入干燥室，然后将干燥的成品聚氯化铝液体由料 槽，通过供料栗送入雾化器，在雾化盘离心力的作用下，物料分散成雾滴，在干燥室内，压力 为-0.7MPa的条件下雾滴与热风接触，被干燥成产品，包装，得到盐基度为76%的成品聚氯 化铝固体。
[0086] 实施例6:
[0087] 1.改性粘土矿物的制备
[0088] 先将10Kg叶腊石、2Kg蛇纹石和2Kg海泡石粉碎，过20目筛，用24Kg质量分数为16% 的双氧水浸泡9天，再用24Kg质量分数为28%的盐酸浸泡4天，最后用33Kg质量分数为4.5% 的碳酸钠溶液浸泡9天并不断搅拌，过滤，滤渣用三次蒸馏水洗涤至滤液pH为7.5，于室温下 在0.12MPa的压力下真空干燥8小时，研磨过20目筛，得到改性粘土矿物。
[0089] 2.聚氯化铝的制备方法，具体步骤为：
[0090] (1)膨润土的预处理:将9Kg质量分数为8%的醋酸溶液与7Kg的膨润土混合，然后 放置在65 °C的水浴锅上加热至干燥，放入马弗炉内在700 °C焙烧2小时，将焙烧后的高岭土 自然冷却，粉碎，过20目筛，得到处理好的膨润土；经过处理的膨润土的Al2〇 3的浸出率为 65% ；
[0091] (2)高铝精炼渣的预处理:将10Kg高铝精炼渣放入颗式破碎机破碎1.5小时，使出 料粒度为达18mm，放入马弗炉内在450°C焙烧1.5小时，取出放入冷水中冷却，再取出晾干， 然后放入红外烘箱在50°C下干燥12小时，得到处理好的高铝精炼渣；
[0092] (3)-步反应:将6Kg处理好的膨润土和5Kg处理好的高铝精炼渣投入反应釜中，上 好反应釜人孔盖，再把40Kg质量分数为35 %的盐酸用栗打入反应釜，然后开蒸汽升温，在温 度为138°C，压力为0 ? 33MPa下进行反应3小时；
[0093] (4)二步反应:一步反应结束后，将19Kg铝酸钙投入溶解釜，加入80Kg纯净水溶解， 将溶解好的铝酸钙溶液压入反应釜中，在l〇4°C温度下进一步反应6小时；
[0094] (5)压滤:二步反应结束后，用栗将料液压到压滤机以油压压力17MPa进行过滤，沉 降11小时，将上层清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化铝液体；
[0095] (6)除重金属离子:用栗将粗制聚氯化铝液体输送到反应池，加入改性粘土矿物反 应8小时，自然沉淀10小时，再用栗将上层液体压到压滤机进行过滤，最后用含有活性炭的 超滤膜过滤，得到成品聚氯化铝液体；
[0096] (7)喷雾干燥:先将风机将蒸汽换热器的干热空气，进风温度为220°C，通过干燥塔 顶部的热风蜗壳和热风分配器均匀地流入干燥室，然后将干燥的成品聚氯化铝液体由料 槽，通过供料栗送入雾化器，在雾化盘离心力的作用下，物料分散成雾滴，在干燥室内，压力 为-0.7MPa的条件下雾滴与热风接触，被干燥成产品，包装，得到盐基度为82%成品聚氯化 铝固体。
[0097] 实施例7:
[0098] 1.改性粘土矿物的制备
[0099]先将3Kg蒙脱土、3Kg膨润土、3Kg高岭土和3Kg埃洛石粉碎，过20目筛，用25Kg质量 分数为18%的双氧水浸泡9天，再用25Kg质量分数为29%的盐酸浸泡5天，最后用34Kg质量 分数为5%的碳酸钠溶液浸泡9天并不断搅拌，过滤，滤渣用三次蒸馏水洗涤至滤液pH为 7.5，于室温下在0.14MPa的压力下真空干燥7小时，研磨过20目筛，得到改性海泡石。
[0100] 2.聚氯化铝的制备方法，具体步骤为：
[0101] (1)膨润土的预处理:将10Kg质量分数为8%的醋酸溶液与8Kg的膨润土混合，然后 放置在65 °C的水浴锅上加热至干燥，放入马弗炉内在800 °C焙烧2小时，将焙烧后的高岭土 自然冷却，粉碎，过20目筛，得到处理好的膨润土；经过处理的膨润土的Al2〇 3的浸出率为 77% ；
[0102] (2)高铝精炼渣的预处理:将10Kg高铝精炼渣放入颗式破碎机破碎0.5小时，使出 料粒度为达11mm，放入马弗炉内在300°C焙烧2小时，取出放入冷水中冷却，再取出晾干，然 后放入红外烘箱在50°C下干燥12小时，得到处理好的高铝精炼渣；
[0103] (3)-步反应:将8Kg处理好的膨润土和4Kg处理好的高铝精炼渣投入反应釜中，上 好反应釜人孔盖，再把50Kg质量分数为25 %的盐酸用栗打入反应釜，然后开蒸汽升温，在温 度为146°C，压力为0 ? 36MPa下进行反应3小时；
[0104] (4)二步反应:一步反应结束后，将20Kg铝酸钙投入溶解釜，加入90Kg纯净水溶解， 将溶解好的铝酸钙溶液压入反应釜中，在l〇2°C温度下进一步反应7小时；
[0105] (5)压滤:二步反应结束后，用栗将料液压到压滤机以油压压力19MPa进行过滤，沉 降11小时，将上层清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化铝液体；
[0106] (6)除重金属离子:用栗将粗制聚氯化铝液体输送到反应池，加入改性粘土矿物反 应9小时，自然沉淀11小时，再用栗将上层液体压到压滤机进行过滤，最后用含有活性炭的 超滤膜过滤，得到成品聚氯化铝液体；
[0107] (7)喷雾干燥:先将风机将蒸汽换热器的干热空气，进风温度为230°C，通过干燥塔 顶部的热风蜗壳和热风分配器均匀地流入干燥室，然后将干燥的成品聚氯化铝液体由料 槽，通过供料栗送入雾化器，在雾化盘离心力的作用下，物料分散成雾滴，在干燥室内，压力 为-0.75MPa的条件下雾滴与热风接触，被干燥成产品，包装，得到盐基度为60 %成品聚氯化 铝固体。
[0108] 实施例8:
[0109] 1.改性粘土矿物的制备
[0110] 先将16Kg蛭石粉碎，过20目筛，用25Kg质量分数为20%的双氧水浸泡10天，再用 25Kg质量分数为30 %的盐酸浸泡5天，最后35Kg质量分数为用5 %的碳酸钠溶液浸泡10天并 不断搅拌，过滤，滤渣用三次蒸馏水洗涤至滤液pH为8,于室温下在0.15MPa的压力下真空干 燥6小时，研磨过20目筛，得到改性粘土矿物。
[0111] 2.聚氯化铝的制备方法，具体步骤为：
[0112] (1)膨润土的预处理:将10Kg质量分数为8%的醋酸溶液与8Kg的膨润土混合，然后 放置在55°C的水浴锅上加热至干燥，放入马弗炉内在900°C焙烧0.5小时，将焙烧后的高岭 土自然冷却，粉碎，过20目筛，得到处理好的膨润土;经过处理的膨润土的Al2〇3的浸出率为 79% ；
[0113] (2)高铝精炼渣的预处理:将10Kg高铝精炼渣放入颗式破碎机破碎2小时，使出料 粒度为达20mm，放入马弗炉内在500 °C焙烧0.5小时，取出放入冷水中冷却，再取出晾干，然 后放入红外烘箱在50°C下干燥12小时，得到处理好的高铝精炼渣；
[0114] (3)-步反应:将10Kg处理好的膨润土和5Kg处理好的高铝精炼渣投入反应釜中， 上好反应釜人孔盖，再把50Kg质量分数为35 %的盐酸用栗打入反应釜，然后开蒸汽升温，在 温度为158°C，压力为0.4MPa下进行反应4小时；
[0115] (4)二步反应：一步反应结束后，将22Kg铝酸钙投入溶解釜，加入lOOKg纯净水溶 解，将溶解好的铝酸钙溶液压入反应釜中，在l〇〇°C温度下进一步反应7小时；
[0116] (5)压滤:二步反应结束后，用栗将料液压到压滤机以油压压力20MPa进行过滤，沉 降12小时，将上层清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化铝液体；
[0117] (6)除重金属离子:用栗将粗制聚氯化铝液体输送到反应池，加入改性粘土矿物反 应10小时，自然沉淀12小时，再用栗将上层液体压到压滤机进行过滤，最后用含有活性炭的 超滤膜过滤，得到成品聚氯化铝液体；
[0118] (7)喷雾干燥:先将风机将蒸汽换热器的干热空气，进风温度为270°C，通过干燥塔 顶部的热风蜗壳和热风分配器均匀地流入干燥室，然后将干燥的成品聚氯化铝液体由料 槽，通过供料栗送入雾化器，在雾化盘离心力的作用下，物料分散成雾滴，在干燥室内，压力 为-O.SMPa的条件下雾滴与热风接触，被干燥成产品，包装，得到盐基度为77%的成品聚氯 化铝固体。
[0119] 对比实施例1:
[0120] 将未增加除重金属步骤的实施例和实施例1-8的砷(As)的质量分数、铅(Pb)的质 量分数、镉(Cd)的质量分数、汞(Hg)的质量分数和六价铬(Cr+ 6)的质量分数进行测量，结果 见表1。
[0121] 表 1:
[0124] 表1结果表明：砷(As)含量的质量份数从高到低排列为:为增加除重金属步骤的实 施例〉实施例6>实施例1 =实施例4>实施例7>实施例8 =实施例5>实施例2>实施例3;铅(Pb) 含量的质量份数从高到低排列为:为增加除重金属步骤的实施例〉实施例2 =实施例5>实施 例7>实施例8 =实施例4>实施例6>实施例1>实施例3;镉(Cd)含量的质量份数从高到低排列 为:为增加除重金属步骤的实施例〉实施例8>实施例1>实施例5>实施例7>实施例6>实施例2 =实施例4>实施例3;砷含量的质量份数从高到低排列为:为增加除重金属步骤的实施例〉 实施例6>实施例1 =实施例4>实施例7>实施例8 =实施例5>实施例2>实施例3;汞(Hg)含量 的质量份数从高到低排列为:为增加除重金属步骤的实施例〉实施例4>实施例8>实施例6> 实施例7>实施例1>实施例2>实施例3;六价铬(Cr+ 6)含量的质量份数从高到低排列为:为增 加除重金属步骤的实施例〉实施例2 =实施例7>实施例1 =实施例4 =实施例8>实施例6 =实 施例6>实施例3;
[0125] 在本发明的一种较佳实施方式为：
[0126] 1.改性粘土矿物的制备
[0127] 先将3Kg埃洛石和10Kg叶腊石粉碎，过20目筛，用20Kg质量分数为10%的双氧水浸 泡7天，再用20Kg质量分数为23 %的盐酸浸泡4天，最后用28Kg质量分数为3 %的碳酸钠溶液 浸泡7天并不断搅拌，过滤，滤渣用三次蒸馏水洗涤至滤液pH为7，于室温下在0.08MPa的压 力下真空干燥11小时，研磨过20目筛，得到改性粘土矿物。
[0128] 2.聚氯化铝的制备方法，具体步骤为：
[0129] (1)膨润土的预处理:将7Kg质量分数为4%的醋酸溶液与4Kg的膨润土混合，然后 放置在55°C的水浴锅上加热至干燥，放入马弗炉内在600°C焙烧2.5小时。将焙烧后的高岭 土自然冷却，粉碎，过20目筛，得到处理好的膨润土;经过处理的膨润土的Al 2〇3的浸出率为 96% ；
[0130] (2)高铝精炼渣的预处理:将lOKg高铝精炼渣放入颗式破碎机破碎1.5小时，使出 料粒度为达15mm，放入马弗炉内在400°C焙烧1.5小时，取出放入冷水中冷却，再取出晾干， 然后放入红外烘箱在50°C下干燥12小时，得到处理好的高铝精炼渣；
[0131] (3)-步反应:将12Kg处理好的膨润土和4Kg处理好的高铝精炼渣投入反应釜中， 上好反应釜人孔盖，再把30Kg质量分数为30 %的盐酸用栗打入反应釜，然后开蒸汽升温，在 温度为116°C，压力为0.18MPa下进行反应3小时；
[0132] (4)二步反应:一步反应结束后，将16Kg铝酸钙投入溶解釜，加入60Kg纯净水溶解， 将溶解好的铝酸钙溶液压入反应釜中，在110°c温度下进一步反应5小时；
[0133] (5)压滤:二步反应结束后，用栗将料液压到压滤机以油压压力13MPa进行过滤，沉 降8小时，将上层清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化铝液体；
[0134] (6)除重金属离子:用栗将粗制聚氯化铝液体输送到反应池，加入改性粘土矿物反 应8小时，自然沉淀7小时，再用栗将上层液体压到压滤机进行过滤，最后用含有活性炭的超 滤膜过滤，得到成品聚氯化铝液体；
[0135] (7)喷雾干燥:先将风机将蒸汽换热器的干热空气，进风温度为180°C，通过干燥塔 顶部的热风蜗壳和热风分配器均匀地流入干燥室，然后将干燥的成品聚氯化铝液体由料 槽，通过供料栗送入雾化器，在雾化盘离心力的作用下，物料分散成雾滴，在干燥室内，压力 为-0.6MPa的条件下雾滴与热风接触，被干燥成产品，包装，得到盐基度为95 %的成品聚氯 化铝固体。
[0136] 上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发 明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属 于本发明所涵盖专利范围。
【主权项】
1. 一种制备聚氯化铝的方法，其特征在于:具体步骤为： (1) 膨润土的预处理:将5-10Kg质量分数为2-8 %的醋酸溶液与5-8Kg的膨润土混合，然 后放置在50-65 °C的水浴锅上加热至干燥，放入马弗炉内在500-900 °C焙烧0.5-3小时，将焙 烧后的膨润土自然冷却，粉碎，过20目筛，得到处理好的膨润土； (2) 高铝精炼渣的预处理:将10Kg高铝精炼渣放入颗式破碎机破碎0.5-2小时，使出料 粒度为达10_20mm，放入马弗炉内在300-500°C焙烧0.5-2小时，取出放入冷水中冷却，再取 出晾干，然后放入红外烘箱在50°C下干燥12小时，得到处理好的高铝精炼渣； (3) -步反应:将10_16Kg质量比为1-3:1的处理好的膨润土和处理好的高铝精炼渣投 入反应釜中，上好反应釜人孔盖，再把30-50Kg质量分数为20-35%的盐酸用栗打入反应釜， 然后开蒸汽升温，在l〇〇_158°C温度下进行反应2-4小时； (4) 二步反应:一步反应结束后，将14-22Kg铝酸钙投入溶解釜，加入50-100Kg纯净水溶 解，将溶解好的铝酸钙溶液压入反应釜中，在l〇〇_115°C温度下进一步反应4-7小时； (5) 压滤:二步反应结束后，用栗将料液压到压滤机进行过滤，沉降6-12小时，将上层清 液放入粗成品池，得到粗制聚氯化铝液体； (6) 除重金属离子:用栗将粗制聚氯化铝液体输送到反应池，加入改性粘土矿物反应5-10小时，自然沉淀6-12小时，再用栗将上层液体压到压滤机进行过滤，最后用含有活性炭的 超滤膜过滤，得到成品聚氯化铝液体； (7) 喷雾干燥:先将风机将蒸汽换热器的干热空气，通过干燥塔顶部的热风蜗壳和热风 分配器均匀地流入干燥室，然后将干燥的成品聚氯化铝液体由料槽，通过供料栗送入雾化 器，在雾化盘离心力的作用下，物料分散成雾滴，在干燥室内，雾滴与热风接触，被干燥成产 品，包装，得到成品聚氯化铝固体。2. 根据权利要求1所述的一种制备聚氯化铝的方法，其特征在于：步骤(4)中所述的铝 酸钙的氧化铝含量彡55%，反应釜的压力为0.15-0.40MPa。3. 根据权利要求1所述的一种制备聚氯化铝的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的料 液浊度为〈200NTU，压滤机油压压力为10-20MPa。4. 根据权利要求1所述的一种制备聚氯化铝的方法，其特征在于，步骤(6)中所述的改 性粘土矿物的制备方法为:先将10-16Kg的粘土矿物粉碎，过20目筛，用15-25Kg质量分数为 6-20%的双氧水浸泡5-10天，再用15-25Kg质量分数为20-30%的盐酸浸泡3-5天，最后用 25-30Kg质量分数为2-5 %的碳酸钠溶液浸泡5-10天并不断搅拌，过滤，滤渣用三次蒸馏水 洗涤至滤液pH为5-8,于室温下在0.05-0.15MPa的压力下真空干燥6-12小时，研磨过20目 筛，得到改性粘土矿物。5. 根据权利要求1所述的一种制备聚氯化铝的方法，其特征在于:所述的粘土矿物为蒙 脱土、膨润土、高岭土、埃洛石、蛇纹石、叶腊石、伊利石、蛭石和海泡石中的一种或多种。6. 根据权利要求1所述的一种制备聚氯化铝的方法，其特征在于：步骤(7)是在负压条 件下进行，压力为负〇 · 5-0 · 8MPa，氧化铝含量彡28%。7. 根据权利要求1所述的一种制备聚氯化铝的方法，其特征在于：步骤(7)中干燥塔的 进风温度为150-270 °C。8. 根据权利要求1-7任意一项所述的一种聚氯化铝的方法，其特征在于:聚氯化铝的盐 基度为60-95 %。
【文档编号】C01F7/56GK105967298SQ201610591956
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月26日
【发明人】韩再满
【申请人】广西驰胜农业科技有限公司