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              堿式氯化鋁之發展

              時間:2021/07/06 點擊:

              摘要:本文從堿式氯化鋁的電介質之特性,暢述了它在水處理過程中的作用,以及與其它混凝劑相比較,突出了堿式氯化鋁的優點,從堿式氯化鋁的生產效益與社會效益出發,進一步說明了堿式氯化鋁在水處理方面及工業應用方面的地位。生產堿式氯化鋁的原料來源之廣泛為發展堿式氯化鋁典定了基礎。尤其是堿式氯化鋁生產工藝的多種多樣,為堿式氯化鋁的發展提供了方便。

              1、堿式氯化鋁的性能與特點

              1.1 堿式氯化鋁在水處理方面的得天獨厚的優勢

              1.1.1 有聚合陽離子作用

              本產品是一種多羥基多價電介質,在水溶液中具有大量的聚合陽離子作用。

              1.1.2 有較大的吸附能力

              此產品能在凈水過程中明顯降低粘土的酸體電荷,又因為它有較大的分子量和架橋結構形式,因而具有較大的吸附能力。

              1.1.3 反應速度大、沉降快

              在凈水過程中反應速度快,形成的絮凝體大,沉降快,過濾性強,可縮短反應沉淀時間。

              1.1.4 提高處理能力1.5-3.0倍

              在相應條件下可提高處理能力1.5-3.0倍,在一般原水條件下,混凝效果優于過去常用的無機混凝劑,見表1所示。

              表1 堿式氯化鋁與其它無機混凝劑混凝效果比較表

              堿式氯化鋁 無機混凝劑
              硫酸鋁 三氯化鐵
              條件 低濁度 <500mg/L 1.25-2.0倍  
              <100mg/L   0.7-09倍
              高濁度 >500mg/L 2.0-2.5倍  
              >100mg/L   2.0-2.5倍

              1.2 堿式氯化鋁對原水的適應性廣

              堿式氯化鋁對原水的適應范圍寬、投藥范圍寬、具有良好的除色、除味、除臭和部分除毒能力。別外、本品對管道設備腐蝕小,有利于自動計量工作。

              1.3 雜質含量低

              在雜質含量方面,堿式氯化鋁有其突出的優點,與三氯化鐵產品相比較,三氯化鐵中各項重金屬雜質的含量普遍較高。按較高含量計算并列于表2。

              表2 重金屬含量比較

              三氯化鐵
              堿式氯化鋁

              Pb

              Cr

              Hg

              Mn
              65 4.5 4 1.5

              以氫氧化鋁為原料生產的堿式氯化鋁,其質量達到日本飲用水用堿式氯化鋁標準J·W·W·AK114-1974,可參看筆者所著的《氫氧化鋁一步法生產堿式氯化鋁工藝》一文,刊載于《濕法冶金》1992年第1期。

              2、堿式氯化鋁的經濟效益

              2.1 生產堿式氯化鋁的經濟效益

              2.1.1 氫氧化鋁一步法生產效益。

              1987年山東沂蒙冶煉廠堿式氯化鋁車間生產成本870元/噸,銷售價格為1300元/噸,年產量為1000噸,經濟效益見表3。

              表3 氫氧化鋁一步法生產之年效益

              年產量(噸) 車間成本(元/噸) 銷售價格(元) 每噸利稅(元) 利稅總額(萬元)
              1000 870 1300 430 43

              該廠在當年的銷售中,實際上除了大部份以1300元/噸銷售外,還有一部分以1400元/噸售出。個別計劃外的賣到1700元/噸,從當時國內市場來看,沂蒙冶煉廠銷售的堿式氯化鋁均低于其它廠家的價格。市場價為1500-1700元/噸。

              2.1.2 鋁灰、鋁屑等含鋁廢料生產效益

              用鋁灰、鋁屑等含鋁廢料生產堿式氯化鋁不僅僅是充分利用有價廢金屬資源,造福人類的有效途經,是變廢為寶、消除污染,綜合利用一舉三得的好事。同時氫氧化鋁是生產電解鋁的中間產品,價格較貴、而用鋁灰、鋁屑等含鋁廢料代替氫氧化鋁用來生產堿式氯化鋁可大大降低生產成本,提高企業經濟效益,這是不言而語的事實。

              2.2 處理飲用水的經濟效益

              由于在處理等量原水過程中、堿式氯化鋁的消耗量只是三氯化鐵、硫酸鋁的1/3-2/3,因此僅節約凈水劑一項,每處理十萬噸水可節約900元左右,一般中型水廠每天處理40萬噸水,即采用堿式氯化鋁凈水每天可節約3600元/日,一年360天計可節約129萬元,南京市七個水廠,上海十幾個水廠加起來,其經濟效益是相當可觀的。

              3、堿式氯化鋁其它用途及社會效益

              3.1 堿式氯化鋁用于鑄造

              鑄造以往用氯化銨作硬化型殼,這一工藝存在一些嚴重的缺點,例如、在硬化過程中放出大量氨、污染環境,影響工人健康,同時氯化氨水溶液對設備有嚴重腐蝕性,沈陽鑄造研究所,上海內燃機研究所等單位研究了堿式氯化鋁,交替硬化制殼新工藝,并在國內獲得推廣使用,堿式氯化鋁交替硬化制殼工藝是熔模鑄造的一項重大革新,具有如下優點:

              (1)消除了氨氣污染,改善了勞動條件;

              (2)簡化了工藝流程和相應設備,與舊工藝比較,效率提高50%生產周期縮短2/3,較適宜于機械化流水線生產;

              (3)型殼強度高,鑄件表面質量好,產品合格率可達90%-95%,表面光潔度可達4-5;

              (4)不銹蝕設備,勞動條件好;

              (5)成本低廉材料易取得,不需特殊設備,一般中小廠都容易采用。

              3.2 堿式氯化鋁用于乳化液破乳再生

              乳化液俗稱肥皂水,廣泛應用于金屬加工中作為冷卻、潤滑、防銹或傳遞壓力等。乳化液的主要成分是油及表面活性劑,隨著機械工業的發展,乳化液用量及廢液不斷增加,因而排放后、對水源、農作物,水生物污染危害也日趨嚴重。

              乳化液中油以微細的顆粒高度地分散于水中,形成一個熱力學穩定的膠體體系,要處理乳化液廢液,需要先破乳,破乳的方法有鹽析法、化學法、凝聚法、電解法等多種。

              凝聚破乳具有投藥量少,鹽份增加少。適應性強等優點,適于一般工廠采用,作為凝聚破乳法的混凝劑,江西軸承廠的生產試驗表明,以堿式氯化鋁為主劑,明礬為輔劑效果較好,其投加量約為4%-10%在pH5.5-6.0的條件下,凝聚分離出來的油成液體狀,富于流動性,含水率在1.8%-3.5%之間,易于再生回收,破乳水中含油量約為5~16mg/L,而其它混凝劑,如聚丙烯酰胺、硫酸亞鐵、三氯化鐵等效果均不顯著。

              3.3 堿式氯化鋁處理肥皂廢液回收甘油

              用堿式氯化鋁處理肥皂廢液回收甘油的新工藝與用鹽酸、燒堿、三氯化鐵進行化學處理的舊工藝比較,具有如下特點:

              (1)成本低,約為舊工藝的50%。

              (2)鹽酸、氫氧比鈉用量減少一倍,省去了中間調堿過程,簡化了操作管理。

              (3)對設備腐蝕性小,改善了工作條件和環境。

              (4)對肥皂廢液色素吸附效果好,精甘油色澤好。

              (5)甘油回收率可提高5%。

              3.4 堿式氯化鋁混凝電解法處理制革廢水

              堿式氯化鋁電解處理制革廢水效果見表4所示。

              表4 堿式氯化鋁處理制革廢水效果

              指標(mg/L) 原水 處理水 去除率(%)
              懸浮物 1202 35 97
              色度 566 25 95
              硫化物 33.03 2.65 90.2
              0.238 0.0125 94.8
              COD 1994 562 75

              3.5 堿式氯化鋁用于處理含鉛、鉻、氰、酚廢水和造紙廢水

              不同混凝劑的處理效果比較列于表5。

              表5

              項目/藥劑 堿式氯化鋁 精制硫酸鋁 硫酸亞鐵 石灰
              等效投加量mg/L 20 200 200 350
              成本比較% 16.0 100 68.5 16.0

              注:表5中原水懸浮物:817mg/L,處理水懸浮物:100mg/L。

              試驗表明:堿式氯化鋁除鉛、除鉻效果可達90%-97%;除氰效果達33%;除酚效果為1.35%-6.8%處理造紙廢水,色度可降低7-10倍COD降低50%-78%。

              3.6 堿式氯化鋁處理浮選尾礦溢流紅水

              在處理浮選尾礦溢流紅水方面,堿式氯化鋁投加量控制在0.53%-0.67%時,凈化效率可達99.6%-99.8%剩余濁度10mg/L以下。

              3.7 堿式氯化鋁處理煤礦污水

              山西太原杜兒坪煤礦污水處理廠使用山東沂蒙治煉廠生產的含Al2O3≥30%,鹽基度為50%-60%的堿式氯化鋁處理礦井污水,在污水泵入澄清池前投入5%濃度的堿式氯化鋁,混凝凈化后在回用水池取樣化驗結果如表6所示。

              表6 堿式氯化鋁處理煤礦污水

              水/項目 酸堿度(pH) 懸浮物mg/L(SS) 五日生化含氧量(BCO5) 化學耗氧量(COD)
              進廠污水 5.4 702.72 74mg/L 86.6mg/L
              凈化后 7.2 25 10.2mg/L 20mg/L
              去除率   96.44% 86.2% 75.49%

              使用證明:堿式氯化鋁在混凝過程中凝聚體形成快,沉降快,沉淀物密實,有高度澄清性該藥適合礦井水處理工藝使用。

              3.8 用堿式氯化鋁處理其它工業廢水

              (1)處理柴油機廠工業污水

              濰坊柴油機廠用堿式氯化鋁處理pH值在8以下的中性工廠污水效果顯著。凈水指標如表7所示。

              表7 濰坊些油機廠污水處理五項指標

              項目 濁度 色度 SS BOD5 COD
              指標 <15 <15 <10mg/L <10mg/L <40mg/L

              (2)處理含鈹廢水

              含鈹量為1000微克/升的廢水,經堿式氯化鋁混凝沉淀后,鈹可降至50微克/升,去除率達95%以上。

              (3)處理冶煉廠廢水

              昆明冶煉廠多年實踐證明,用堿式氯化鋁處理重金屬冶煉加工廢水效果良好,鉛、砷、氟的去除率分別達到97.5%、83.5%、20%,處理水剩余濁度小于10毫克/升。

              (4)處理印染廢水

              經昆湖針織廠、上海第二印綢廠,桂林針織廠、南寧針織廠、山東濟寧針織廠、蕪湖針織廠以及無錫、蘇州各色織廠等單位使用實踐證明:處理效果較好,色度去除率達90%以上,COD去除率達60%左右。懸浮物去除率65%左右,處理水能達到國家排放標準,處理成本為0.075元/噸。

              4、結束語

              從本文及筆者所著的《氫氧化鋁一步法生產堿式氯化鋁》《堿式氯化鋁生產方法》《利用鋁灰、鋁屑、含鋁廢料生產堿式氯化鋁》等文章中可知,堿式氯化鋁的生產原料,生產工藝以及產品性能具有以下主要特點:

              4.1 原材料來源較廣

              4.1.1 氫氧化鋁

              以氫氧化鋁為原料生產的堿式氯化鋁雜質含量低,產品質量優于日本給水協會J·W·W·AK114-1974標準,氫氧化鋁是電解鋁生產的中間產品,從各電解鋁生產廠家均能買到。

              4.1.2 鋁土礦

              以鋁土礦為原料生產堿式氯化鋁,原料來源廣,我國鋁土礦資源豐富。價格便益,生產成本低。

              4.1.3 鋁渣、鋁屑、含鋁廢料

              以鋁渣、鋁屑等含鋁廢料生產堿式氯化鋁以廢治廢,變廢為寶,社會效益明顯。

              4.2 生產工藝百花齊放

              4.2.1 一步法生產工藝

              一步法生產工藝是將固體氫氧化鋁與鹽酸按一定比例加入高壓釜后,在高溫高壓下一步產出合格的液體堿式氯化鋁

              4.2.2 氫氧化鋁凝膠溶浸法

              此工藝是以硫酸與鋁土礦輕燒料反應生成硫酸鋁,再用堿中和生成凝膠氫氧化鋁,凝膠氫氧化鋁用鹽酸溶浸生產出液體堿式氯化鋁。

              4.2.3 熱能脫氯法生產流程

              此工藝是先將原料轉變成Al2Cl3,再采取熱能脫氯生產堿式氯化鋁。

              4.2.4 氫氧化鋁凝膠調整法

              該生產方法是首先產出低鹽基度的堿式氯化鋁,再用凝膠氯氧化鋁來調整鹽基度,使之達到用戶的要求。

              4.2.5 用堿直接調整法

              此流程為鹽酸一步浸出后加堿調整鹽基度的生產工藝。

              4.2.6 鋁灰中和法

              鹽酸和燒堿分別和鋁灰反應,制備出三氯化鋁和鋁酸鈉,然后再合成堿式氯化鋁。

              4.2.7 鋁灰酸溶法

              鋁灰和鹽酸按一定的比例配入,在常溫常壓下一次直接產出液體堿式氯代鋁。

              4.3 產品用途已擴展到了許多生產領域。

              4.3.1 飲用水的處理

              由于堿式氯化鋁的凈水能力優于其它混凝劑,目前許多國家如日本,德國等都采用堿式氯化鋁處理飲用水我國上海,南京等地的自來水廠也都選用堿式氯化鋁為凈水原料。

              4.3.2工業廢水的處理

              在處理工業廢水方面,堿式氯化鋁更是獨樹一幟,性能非凡。

              (1)堿式氯化鋁可用于處理含鉛、鉻、鈹、砷等有毒金屬離子的廢水。

              (2)堿式氯化鋁還可用于處理含氰、酚、氟等有毒有害物質的廢水;

              (3)還可用于處理造紙廢水,印染廢水,處理浮選尾礦溢流紅水,處理制革廢水等。

              4.3.3其它工業用途

              堿式氯化鋁不僅僅在水處理方面具有明顯優勢外,它還具有其它工業用途。

              (1)堿式氯化鋁用于鑄造作硬化殼;

              (2)堿式氯化鋁用于乳化液破乳再生;

              (3)堿式氯化鋁處理肥皂液回收甘油。

              4.4 堿式氯比鋁是社會發展的需發

              由于堿式氯化鋁生產原料來源之廣泛,生產工藝之普及,用戶對產品性能的高度信賴,以及具有吸引力的企業經濟效益和廣泛的社會效益促使堿式氯化鋁工業的高度發展,生產廠家越建越多,生產工藝五花八門,幾乎所有含鋁材料都成了生產堿式氯化鋁的原料。在堿式氯化鋁生產高度發展的同時,生產單位在產品的推銷過程中又帶動了更多的行業,部門、投入了更多的人務、物力、對堿式氯化鋁進行試用、推廣,使得堿式氯化銘的用途越來越廣泛堿式氯化鋁的使用單位也越來越多,堿式氯化鋁已成為社會發展的需要。

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