[发明专利]一种钙型聚合氯化铝净化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及水处理用功能材料，更具体地说涉及一种利用高岭土制备聚合氯化铝的方法。

背景技术

聚合氯化铝(Polyaluminium Chloride)简称PAC。通常也称作碱式氯化铝或混凝剂等，它是介于AlCl₃和Al(OH)₃之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学通式为[Al₂(OH)_nCl_6-n]_m，其中1≤n≤5，m≤10。PAC具有较强的架桥吸咐性能，在水解过程中，伴随发生凝聚、吸附和沉淀等物理化学过程。因而，是当前水处理混凝技术领域中应用最为广泛的无机高分子絮凝剂。聚合氯化铝与传统无机混凝剂的根本区别在于传统无机混凝剂为低分子结晶盐，而聚合氯化铝的结构由形态多变的多元羟基络合物组成，絮凝沉淀速度快，适用pH值范围宽，对管道设备无腐蚀性，净水效果明显，比传统絮凝剂用量可减少1/3～1/2，成本可节省40％以上，广泛用于饮用水、工业用水和污水处理领域。

我国有丰富的高岭土资源，采用高岭土为原料制备聚合氯化铝，可以提高高岭土的附加值。原矿高岭土中的铝源在酸条件下不活泼，通过焙烧等处理工艺，可以在酸条件下溶出。聚合氯化铝的生产流程中其关键工艺为：1)溶出工艺，2)聚合工艺。其中溶出工艺主要是铝溶率以及溶出后溶液pH值的问题，现有工艺中，很难同时兼顾这两个问题：增加酸用量，提高溶出率的同时溶出液的pH值较高，从而影响后续的聚合工艺。反之，为了后续的聚合工艺顺利进行，减少酸用量，则溶出率降低。聚合工艺的好坏直接涉及到产品的絮凝效果和稳定性，采用合适的调节剂可以提高PAC的絮凝效果和稳定性。赵华章在文献《钙对聚合氯化铝中铝形态分布及结构形貌的影响》提到CaCl₂在体系中以Ca²⁺和Ca(OH)⁺的形式游离于铝形态间，由于正电荷间的排斥作用使铝形态趋于分散而聚合倾向降低，从而使具有高絮凝和稳定性的成分的含量升高。

现有技术中，溶出液的盐基度一般较低，甚至还有大量游离酸的存在。溶出液有大量游离酸的存在，则聚合工艺中无法准确计算调节剂的用量，从而影响产品的质量与性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种利用高岭土制备钙型聚合氯化铝的方法。此方法不易生成二次污染，能降低成本，在现有工艺的基础上，不需增加生产设备。此外，反应生成的钙型聚合氯化铝处理污水效果显著。

本发明的目的是通过下述方式实现的。

将含铝矿原料通过加水球磨，干燥，焙烧后得到熟料；将熟料与盐酸加入反应釜中进行铝溶出反应，铝与盐酸的摩尔比为1∶5.5～6.0；熟料分两次投入，第一次加入的量为其总量的1/2～3/4的量投入反应釜中，将反应釜加温搅拌，升温至90～110℃保温反应1.5～2.5h后，第二次则加入剩余熟料，反应1～2h，停止搅拌，冷却过滤得到溶出液和滤渣；向溶出液中分批次投加调节剂，同时对溶出液加热升温，待调节剂溶解完全后，保温蒸发多余的水份，冷却后得聚合氯化铝液体。

熟料优选分两次投加，第一次投总量的1/2～3/4，第二次投加剩余熟料。可以达到铝溶出率较高和溶出液pH值较高的双重目的。

盐酸的量按熟料总量所需加入，这就是本发明新溶出方法：“一酸二料”。

盐酸优选的浓度为15％～20％。

调节剂优选为方解石(CaCO₃)、铝酸钙、生石灰(CaO)中的一种。可以在聚合以及后续产品中提供CaCl₂，提高产品的絮凝性能和稳定性。

加入调节剂调整盐基度的温度为60～100℃。

本发明的具体工艺步骤如下：

1活化工艺

球磨活化：采用球磨机粉碎，球磨完毕后，静置分层，把清水除去，放置恒温干燥箱中干燥(95℃)后，磨碎。

焙烧活化：取烘干矿样，于马弗炉中升至750℃后，保温2h后，冷却得到熟料。

2溶出工艺

采用“一酸二料”溶出方法：称量一定量的熟料，取其2/3的量投入反应釜中，按一定铝酸比加入盐酸。将反应釜加温搅拌，升温至100℃左右保温反应2h后，加入剩余熟料，反应1.5h，停止搅拌，冷却过滤。

3聚合工艺：向溶出液中分批次投加调节剂，同时对溶出液加热升温。待调节剂溶解完全后，保温蒸发多余的水份。之后，冷却得聚合氯化铝液体，产品达到国家标准要求。