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硫酸铝

新闻来源:喷漆废水处理专家   发布时间:2014-11-11 16:48  点击:
     自美国1884年发明硫酸铝以来,至今已有一百多年的历史,在1984—1997年期间,美国工业硫酸铝(17% Al2O3)的产量基本稳定在104.7万吨,1997年达到126.8万吨。1993年和1994年曾经在美国最重要的50种化学品中名列第43位。在全球水处理化学品中低速增长的态势下,有机混凝剂、絮凝剂和聚氯化铝名列增长的前列。1997年北美水处理化学品市场消耗量高达13亿美元。其中硫酸铝和聚氯化铝分别占据市场量的14%和5%。由于美国实施安全饮用水法案,严格限制消毒副产物和总有机碳含量,估计美国硫酸铝的增长率在2%—5%之间。硫酸铝中45%用于造纸工业,45%用于市政水处理,其中以聚氯化铝为主,其年增长率在15%—20%之间。
    我国目前工业用水和城市给水的水处理混凝剂年需求量约为200万吨。在1949年前硫酸铝在辽宁省已有生产。通过几十年的建设,硫酸铝工业迅速发展,全国硫酸铝生产能力已达到115万吨,产量突破95万吨,仅次于美国和日本,居世界第三位。
    不同国家生产硫酸铝的原料不同,日本全部用氢氧化铝为原料,美国以铝矾土和黏土(高岭土)为原料。我国以铝矾主,其次是氢氧化铝,个别厂用黏土、铝灰生产。铝灰是熔炼精致铝材过程中产生的溶渣和浮皮,我国部分有色金属加工企业每年产出相当可观的铝灰化工原料(其中每生产1000T铝,产生25T左右的铝灰。铝灰中氧化铝含量一般在30%——50%)。
    工业级硫酸铝有液体和固体之分。固体硫酸铝含Al2O3 14%—17.5%(有块状、粉状),液体硫酸铝含Al2O3 6%—8.5%,它们有多种浓度规格的产品。日本液体硫酸铝浓度为8%—8.2%,美国则是7.5%—8.5%。当Al2O3的浓度高于8.0%时,温度降低常常会产生结晶。
    硫酸铝主广泛用于造纸、水处理、制革、油脂澄清、石油脱色以及制备其他铝盐等方面。国外生产硫酸铝所用的原料因产品的级别不同而异,工业级硫酸铝以铝矾土矿和黏土矿为主,其次是氢氧化铝。生产工艺一般是生粉加压连续溶出法。
    我国生产硫酸铝已有50余年的历史,全国有200余家生产企业。我国第一台“硫酸——矾土法”硫酸铝生产装置于20世纪50年代初期在山东淄博制酸厂建成投产,从而结束了我国硫酸铝产品依赖进口和作坊式生产的历史,不仅基本满足了我国相关工业部门发展的需要,需且在装备生产、装置规模、产品质量诸方面,与世界先进水平差距在逐步缩小。但在总体技术水平、能源消耗和单元设备操作方面与世界先进水平相比,仍有相当大的差距。
    硫酸铝生产企业的分布主要集中在山东、河南、四川、辽宁、江苏、湖南、云南各省。产品有固体和液体两类。液体品种首先出现在我国造纸、净水工业比较发达的上海市。液体品种出现以后,就显示了它极大的优越性;对硫酸铝生产企业一方,它省去了溶液蒸发浓缩、冷凝固化、粉碎包装等工序,缩短了生产工艺过程,节省了大量能源消耗,提高了劳动生产率,改善了劳动条件,特别是与用户之间利用铁路、槽车运输、容易实现机械化作业,非常方便;而对用户来说,使用时用泵直接输送至应用工序,根据使用要求浓度稍经稀释即可使用。因此,液体品种受到产、需双方的欢迎。继上海之后,山东、吉林、黑龙江等省的不少厂家都供应液体品种。
    硫酸铝在水处理行业的使用状况
    目前,我国生产硫酸的工艺都是间歇式,最大的企业已经达到年固体产品70000T。最大的硫酸铝用户是国内造纸企业,另外还有大量的出口。在给水处理行业目前使用硫酸铝的用户比较少,最大的用户是上海自来水公司(使用Al2O3含量7.8%) 。使用硫酸铝做混凝剂要求处理水的碱度比较大,如果碱度不够需补充碱度。在国内外污水处理中很少硫酸铝,主要原因是硫酸铝产生的泥量比较大。
     硫酸铝的生产原料
     尽管从理论上说,可供生产硫酸铝的含铝原料种类很多,但实际上,具有实际应用价值的含铝原料仅有如下几种:铝矾土、明矾石、氢氧化铝、煤矸石等。据了解,我国约90%以上是采用铝矾土(包括硬质和软质)为原料,仅有极少数铝矾土资源欠缺的地区采用煤矸石(含Al2O3一般小于30%)为原料,也有如新疆淖帽胡地区富产天然硫酸铝,属得天独厚。生产硫酸铝的最理想含铝原料是氢氧化铝,但为合理利用资源,除生产特种硫酸铝外,一般品种不会利用它。
    在铝矾土中,我国目前应用最多的属一水与三水杂生硬质铝矾土。山西、河南部分厂家因当地无硬质矿源,被迫采用氧化铝含量低而固液分离困难的软质矿。至于其他含铝原料,如铝屑、铝灰等也可以制造硫酸铝。我国硫酸铝生产用的铝土矿主要是山东淄博的高岭石(一水软名铝石铝土矿)。其次是四川的低铁一水软铝石也属优质原料之一。
水软铝石的化学成分
     在我国,煤矸石也是一种生产硫酸铝的丰富资源。其中有用矿物高岭石约占86%,最高可达95%,最低为82%。其他一些含量少的矿物有:水白云母(1%—2%),呈细小鳞片状和次棱角状。与片状高岭石呈互层出现;石英(3%—5%),呈次棱角状和滚圆状。 
硫酸铝的生产工艺及设备
     就工艺技术路线而言,我国目前硫酸铝总产量的90%是以“硫酸—铝矾土法”生产。20世界50—60年代,全部为“熟料铝矾土—加压反应”,生粉加压反应的具体工艺过程是:块状铝矾土经两级粉碎后细度达60目以下,与浓度为50%左右的稀硫酸在0.3MPa的压力下反应,反应后的浆液经过稀释,依重力沉降原理、逆洗增浓的方式将不溶于硫酸的残渣反复洗涤,以提高其氧化铝的收率。其半成品溶液经蒸发浓缩,达到要求的氧化铝含量、浓缩液经冷凝固化粉碎包装。各厂的工艺设备基本一致,只有关键设备的规格材质有所不同。个别工厂冷凝因化采用了连续化生产。
     目前,对于生产硫酸铝的原料铝矾土一直没有统一的标准。20世纪90年代,山东淄博制酸厂傅宗昌先生就倡议制定国家标准,并提出了具体的指标。
    1. 细度:硬质矿 120——200目,软质矿60——100目;
    2. 氧化铝含量(Al2O3):一级品≥50%,二级品≥36%;
    3. 铁含量(以Fe2O3计):一级品≤1.0%,二级品≤1.2%;
    4. 水分:<3.0%
    5. 灼烧减量:≤14%
     在我国各硫酸铝生产厂,均购进粒径不等的铝矾土矿,经过二级粉碎得到细料。据估计各生产厂铝矾土堆放场地约占生产区总面积1/3左右。据了解,全国还没有一家实现粉碎作业全面机械化。工人劳动强度大,操作条件恶劣。更有甚者,不少厂家只有粉碎机组、高空收尘和排尘设施。利用湿法粉碎和湿法加料可以避免生产过程中的粉尘问题,例如:苏州硫酸厂已实现反应釜湿式加料,使目前各生产厂操作条件最恶劣的工序完全可以达到文明生产的要求。为了达到这个目的,各生产厂只需要建设与生产规模相当的矿粉贮存和输送设施就可以了。


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