國內(nèi)外聚合氯化鋁的生產(chǎn)工藝及發(fā)展趨勢

季 春，尚 鳴，胡嘉偉，汪 昀，丁俊鵬

（江蘇金環(huán)環(huán)保設(shè)備有限公司， 江蘇 無錫 214214）

國內(nèi)外聚合氯化鋁的生產(chǎn)工藝及發(fā)展趨勢

季 春，尚 鳴，胡嘉偉，汪 昀，丁俊鵬

（江蘇金環(huán)環(huán)保設(shè)備有限公司， 江蘇 無錫 214214）

聚合氯化鋁是一種新型高效的無機高分子凝劑，隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展和改革開放的不斷深入，它在水源和廢水行業(yè)、造紙行業(yè)、制革行業(yè)中得到了廣闊的應(yīng)用。在這些應(yīng)用的基礎(chǔ)上，聚合氯化鋁工藝也呈現(xiàn)出新的特征。在分析國內(nèi)外聚合氯化鋁生產(chǎn)工業(yè)與工藝發(fā)展的前提下，針對其在不同行業(yè)各個領(lǐng)域的應(yīng)用情況，對其生產(chǎn)工業(yè)以及工藝發(fā)展趨勢提出了幾點思考，以供參考。

聚合氯化鋁；生產(chǎn)工藝；發(fā)展趨勢

聚合氯化鋁是一種包含了聚合體和單體在內(nèi)的，按照一定比例混合而成的復(fù)雜化合物。它通過鋁鹽在一定條件下的水解和聚合沉淀反應(yīng)，形成中間產(chǎn)物。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在廢水的處理上，聚合氯化鋁具有穩(wěn)定的水解性，在稀釋倍數(shù)、水解時間和介質(zhì)的pH值上，對廢水的處理具有較高的穩(wěn)定性。這種穩(wěn)定性對于水解過程中水穩(wěn)定性的保持，取得優(yōu)良的凈水效果具有良好作用。當(dāng)然，聚合氯化鋁的應(yīng)用范圍并不僅僅局限在對于水的凈化上。

1 國內(nèi)外聚合氯化鋁工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

上世紀60年代開始，我國開始對聚合氯化鋁進行系統(tǒng)的研制。在此過程中，堿容鋁灰制備技術(shù)、廢酸制備技術(shù)以及堿創(chuàng)建酸技術(shù)取得了良好的實踐效果。在80年代后，生產(chǎn)者通過采用國際流行的鹽酸熱壓溶解和噴霧干燥法相結(jié)合的制備技術(shù)，實現(xiàn)了傳統(tǒng)制備的變革[1]。

90年代初，河南清源凈水劑公司成功地建設(shè)出了高純聚氯化鋁生產(chǎn)線，但是受到生產(chǎn)成本較高的制約，在市場上的銷售前景并不樂觀。90年代中期，通過滾筒干燥生產(chǎn)工藝和鋁酸鈣粉生產(chǎn)工藝，有效降低了氯化鋁的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了氯化鋁在我國的迅猛發(fā)展。這種生產(chǎn)工藝的缺陷是，生產(chǎn)的規(guī)模較小，生產(chǎn)方式較為粗糙，產(chǎn)品的純度不高。

進入21世紀后，南寧化工集團通過不斷地急速創(chuàng)新，在引進生產(chǎn)線的同時，采用噴霧技術(shù)進行干燥生產(chǎn)，生產(chǎn)出了符合國際市場需求的高白純度的產(chǎn)品，為全國乃至世界各地源源不斷地提供著高品質(zhì)的聚合氯化鋁產(chǎn)品。

日本和美國常采用常壓工藝法進行壓制，這種加壓工藝不僅反應(yīng)的時間短，勞動強度低，產(chǎn)品的純度高而且生產(chǎn)的時間短，但是常壓工藝法往往對技術(shù)的要求較高，工程投資量也較大。北美和西歐的氫氧化鋁生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)較為純熟，其產(chǎn)品主要運用在造紙和污水進化上。但由于其面臨著嚴重的資源短缺問題，主要是依靠進口實現(xiàn)該類工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)的成本較高。

2 國內(nèi)外聚合氯化鋁的生產(chǎn)工藝探析

2.1 國內(nèi)聚合氯化鋁生產(chǎn)工藝

2.1.1 金屬鋁溶解法

該方法采用的是鋁加工過程中產(chǎn)生的廢料進行酸法、減法和中和法三種工藝為主的工藝制備法。在酸法中，通過將鹽酸和鋁混合，發(fā)生聚合反應(yīng)。這項工藝投資少且操作方便，工藝簡單，在以金屬鋁為主要原料的企業(yè)中采用程度較高。但是，產(chǎn)品生產(chǎn)的穩(wěn)定性弱，控制不當(dāng)?shù)牡脑捯滓鸨āA法的制作工藝復(fù)雜，需要使用大量的堿，應(yīng)用程度不高。在中和法中，集合酸法和堿法的優(yōu)勢，進行中和反應(yīng)，通過調(diào)節(jié)鹽的基度，除去鹽之后得到聚合氯化鋁，得到純度較高的產(chǎn)品。

2.1.2 氫氧化鋁為原料的制備法

以氫氧化鋁為原料的制備法分為凝膠法、氫氧化鋁制備一步法和氫氧化鋁制備兩步法三種制備方法。凝膠法指的是在常溫常壓條件下，通過氫氧化鋁在氯化氫中溶解度的不同，得到符合產(chǎn)品標準的聚合氯化鋁的過程。該生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量較純，而且生產(chǎn)的條件在常溫下就能進行，條件溫和。但是，生產(chǎn)成本較高，持續(xù)的時間長。氫氧化鋁酸液的一步溶解，按照氫氧化鋁和鹽酸比例配置的不同進行反應(yīng)，在經(jīng)過降溫、過濾等程序，得到聚合氯化鋁產(chǎn)品。而且生產(chǎn)的成本小，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品質(zhì)量較高。在二步溶解法中，氫氧化鋁溶液和氨水進行比例水解反應(yīng)，制成活性的堿式硫酸凝膠，工藝簡單成熟，投資少見效快，是實現(xiàn)高鋁溶出率的重要方法之一。

2.1.3 煤矸石制備法

煤矸石的主要成分是，兩者的質(zhì)量分數(shù)高，可利用性強。煤矸石在經(jīng)粉碎后加入回流冷凝器中反應(yīng)，經(jīng)過冷卻沉降和真空抽濾，得到聚合氯化鋁粗制品，經(jīng)壓縮后得到固體聚合氯化鋁。該方法制備出來的氧化鋁質(zhì)量分數(shù)大于30%，且氧化鋁的堿度較高[2]。

2.1.4 粘土礦、鋁土礦制備法

粘土礦和鋁土礦一般不能在酸性溶液中進行融入，通過堿性溶劑的中和，經(jīng)過高溫的活化作用，得到一定比例的鈣粉。在反應(yīng)的過程中，因原料的使用較為復(fù)雜，含有較多的礦物質(zhì)雜質(zhì)，產(chǎn)品溶液的飽和度一般不高。因此，為了將鹽基度調(diào)和的適當(dāng)?shù)乃?，一般會在反?yīng)過程中提升酸的比例，以提升和保證的純度。

2.1.5 三氯化鋁制備法

三氫化鋁制備工藝分為熱分解法和中和法兩種方式，中和法通過在氯化鋁中加入石灰石和碳酸鈉，以提升產(chǎn)品的水解程度。熱分解法是在產(chǎn)品加熱的條件下，對產(chǎn)品的熱進程進行控制，得到的一種中間產(chǎn)物，在干法和濕法的相互作用下，得到聚合氯化鋁。但該工藝產(chǎn)品的溶解性差，產(chǎn)品的鹽基度也較低。

2.2 國外聚合氯化鋁生產(chǎn)工藝

2.2.1 氫氧化鋁凝膠制備

歐洲和日本的氫氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)中，氫氧化鋁凝膠制備的工藝使用較為常見。通過該壓酸溶液和步法的合成再經(jīng)過噴霧的干燥作用，得到透明的水溶液和無色透明的黃色粉末狀固體。氫氧化鋁在日本首次實現(xiàn)商品生產(chǎn)以來，主要運用于生活污水的處理，通過運用離子膜鹽酸和高純度鹽酸，能夠得到純度較高的氫氧化鋁制劑[3]。

2.2.2 金屬鋁或鋁屑制備

在運用金屬鋁和鋁屑進行制備的過程中，制作方法和我國的金屬鋁溶解法過程相似。都是運用常壓酸液和調(diào)整鹽基度兩步的方法進行制備，通過運用常壓酸溶液，經(jīng)過鹽酸和隔膜鹽酸的反應(yīng)作用，得到穢濁的水溶液和灰色的結(jié)晶體。

3 聚合氯化鋁的生產(chǎn)工藝的應(yīng)用

3.1 生活水源的處理

聚合氯化鋁在日本一直被運用在水源的處理上，在使用過程中，較硫酸亞鐵等凈水產(chǎn)品而言，用量更小，對pH值的適應(yīng)范圍更廣，沉降時間短，對人體的危害也更小。在上世界80年代，隨著工業(yè)化進程的加快，我國開始廣泛采用聚合氯化鋁進行工業(yè)污水的處理預(yù)計生活水源的處理，在制糖、淀粉、采煤等重污染區(qū)，得到了廣泛的應(yīng)用。因其良好的使用效果，在城市污水的處理中，也開始采用這一方法。

3.2 造紙工業(yè)的發(fā)展

上世紀80年代，歐洲采用了聚合氯化鋁中性施膠系統(tǒng)，施膠質(zhì)量穩(wěn)定，價格低廉，并且能夠很好地延長紙張的純凈度和強度。聚合氯化鋁在造紙工業(yè)中，還有助濾的作用，通過紙張纖維細料留著率的提高，能提升漿料的濾水性。之后，在90年代初，我國便也采用了這一工藝，使造紙業(yè)得到了較快程度的發(fā)展。

3.3 其他應(yīng)用

聚合氯化鋁不僅可以用于水的凈化以及紙張純度的提升。在其他行業(yè)中也有重要的作用。比如說可以用于生產(chǎn)復(fù)式鋁鹽、生產(chǎn)化妝品的抗旱劑以及耐火材料的粘著劑，聚合氯化鋁在這些工業(yè)的應(yīng)用中使用頻度越來越高，需求逐漸增大。

4 聚合氯化鋁的生產(chǎn)發(fā)展趨勢探究

4.1 市場需求量擴大化

隨著市場化進程的加快和現(xiàn)代化市場經(jīng)濟制度的建立，對工業(yè)發(fā)展的重視是我國經(jīng)濟建設(shè)的中心。然而，在這種粗放型的發(fā)展中，水資源和安全和管理受到了嚴重的威脅。同時，隨著城市化進程的加快，人們生活質(zhì)量的提升，必將對水質(zhì)提出更高的要求。因此，在水質(zhì)標準的的提升中，必須要對生活水源進行加藥處理。另外，隨著新型的造紙和航天耐火材料以及高級化妝品行業(yè)的發(fā)展，聚合氯化鋁在需求上趨勢呈現(xiàn)不斷擴展。經(jīng)預(yù)計，未來十年，我國將成為聚合氯化鋁生產(chǎn)和消費的強國，在每年超過10%的增長率中，市場需求量將擴大一倍。

4.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)漸合理化

在國家飲用水的相關(guān)標準中，可以看出，水質(zhì)檢測標準種類的繁多，能有效提升水質(zhì)。在這個新標準中，對于生物安全性和化學(xué)安全性的考核明顯提升，在質(zhì)量上具有更高的要求。目前，我國的自來水公司使用的都是聚合氯化鋁凈水劑，有些產(chǎn)品存在著嚴重的不合格現(xiàn)象。隨著水質(zhì)監(jiān)測標準的嚴格，聚合氯化鋁生產(chǎn)企業(yè)就會嚴格按照要求，進行自身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，這種改變對企業(yè)生產(chǎn)成本施加的壓力不大，能夠提升企業(yè)發(fā)展的長久動力，使企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向更為合理的方向發(fā)展[4]。

4.3 工藝標準制定規(guī)范化

隨著造紙技術(shù)的不斷發(fā)展，造紙企業(yè)在生產(chǎn)過程中大都產(chǎn)用了聚合氯化鋁進行生產(chǎn)。但是，有些企業(yè)聚合氯化鋁的質(zhì)量存在著嚴重的問題，生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量和不清晰。比如說市場上較高鹽基度的聚氯化鋁，含有大量的鈣離子，雖然能提升紙張的白度。但是，產(chǎn)品的凝結(jié)度較差，而且產(chǎn)品的成本較高，并不適合造紙企業(yè)的長期發(fā)展。因此，從更為長遠的角度上來看，國家應(yīng)嚴格聚合氯化鋁的使用標準，在不同的生產(chǎn)企業(yè)中實施不同的規(guī)格標準。如在化妝品行業(yè)和造紙行業(yè)中使用的聚合氯化鋁，不能采用同一個規(guī)格和標準。

4.4 區(qū)域性企業(yè)大型化

我國聚合氯化鋁的生產(chǎn)工廠一般分布在資源豐富的河南、山東以及廣東等地。這些工廠的發(fā)展依托資源和市場的優(yōu)勢，能在市場中贏得較快的發(fā)展。目前，我國的聚合氯化鋁生產(chǎn)純度較高，在國內(nèi)市場和國外市場上都出現(xiàn)了供不應(yīng)求的狀況。因此，加強區(qū)域間企業(yè)的聯(lián)系，建設(shè)區(qū)域性的大型的聚合氯化鋁生產(chǎn)企業(yè)，是聚合氯化鋁生產(chǎn)發(fā)展的又一大重要趨勢。文內(nèi)容覆蓋粘貼在這里正文內(nèi)容覆蓋粘貼在這里。

5 結(jié)束語

我國在聚合氯化鋁工業(yè)的長期發(fā)展中，不僅具有豐富的資源優(yōu)勢，也具有廣闊的國內(nèi)市場和國外市場。在聚合氯化鋁制備技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，提升了企業(yè)的創(chuàng)造活力。本文在探究聚合氯化鋁工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，提出了聚合氯化鋁企業(yè)生產(chǎn)市場需求擴大化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理化、工藝標準制定規(guī)范化、區(qū)域性企業(yè)大型化發(fā)展趨勢，為實現(xiàn)聚合氯化鋁工業(yè)的跨越式發(fā)展提供了有利條件。

［1］陳武.聚合氯化鋁制備技術(shù)的研究現(xiàn)狀和進展[J].工業(yè)水處理，2010，23（03）：5-10.

［2］李風(fēng)亭.聚合氯化鋁的生產(chǎn)技術(shù)與研究進展[J].無機鹽工業(yè)，2009，36（06）：4-9.

［3］陳啟杰.我國聚合氯化鋁工業(yè)先創(chuàng)及發(fā)展趨勢[J].造紙化學(xué)品，2010，22（04）：13-18.

［4］李玉芳.聚合氯化鋁的生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用進展[J].產(chǎn)品與市場，2011，34（03）：56-60.

Production Technology and Development Trend of Poly Aluminum Chloride at Home and Aboard

JI Chun，SHANG Ming，HU Jia-wei，WANG Yun，DING Jun-peng
（Jiangsu Jinhuan Environment Protection Equipment Co., Ltd., Jiangsu Wuxi 214214，China）

Poly aluminum chloride is a new type of high efficient inorganic polymer coagulant. With the development of world economy and the deepening of reform and opening up, the poly aluminum chloride has been widely used in water and wastewater industries, paper industry and leather industry. In this paper, based on the analysis of domestic and foreign production technologies of poly aluminum chloride, in view of its application in various fields of different industries, some suggestions on the industrial production and technological development trend of poly aluminum chloride were put forward.

Poly aluminum chloride; Production technology; Development trend

TQ 317

： A

： 1671-0460（2015）02-0295-03

2014-09-01

季春（1983-），男，江蘇南京人，工程師，2008年畢業(yè)于南京師范大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，研究方向：化學(xué)工程及污水處理技術(shù)。

尚鳴（1982-），男，工程師，碩士，研究方向：水處理環(huán)保設(shè)備。