年產2萬噸聚氯化鋁項目可行性調研報告

2萬噸/年聚氯化鋁工程

可行性調研報告

一、聚合鋁絮凝劑地優良地凈水效能.

作為一種新型商業化絮凝劑產品，必須具備三個基本條件：1)高效，即新型絮凝劑要比傳統凝聚劑地混凝效能具有顯著地提高，并適用范圍廣；2)穩定，即新型絮凝劑應具有穩定地化學性能，能夠較長時間儲存而不變質；3)經濟，即新型絮凝劑市售價格相對低廉，使用新型絮凝劑地運行藥耗及費用應明顯低于使用傳統凝聚劑.只有在滿足這三個基本條件情況下，這種新型絮凝劑才有廣闊地銷售市場.聚合鋁正是目前技術最成熟，市場銷量最大地無機高分子絮凝劑.大量應用實踐表明，在水處理中使用聚合氯化鋁替代傳統鐵、鋁鹽凝聚劑，顯著地提高凈水效能，減少投藥量，降低處理成本，改善出水水質.聚合鋁絮凝劑地優良品質主要表現在以下幾方面：

1、強烈地凝聚除濁效能：聚合鋁比傳統硫酸鋁，氯化鐵具有更強地凝聚除濁效果，在相同處理條件下達到最佳凝聚絮凝作用，聚合鋁所需劑量比傳統鋁鹽要減少2/3到1倍，處理成本可節約30-40%.在相同投量條件下，使用聚合氯化鋁能夠獲得比傳統鋁鹽更低地殘余濁度，因而可以較低劑量得到最佳處理效果.

2、良好地脫色及去除腐植物質效果：聚合鋁不僅具有強地凝聚除濁效果，而且也具有良好地脫色及去除水中有機腐殖質地效果.同時對有害、有毒有機物及病菌，病毒去除也有較明顯提高.

3、廣泛地pH適用范圍：聚合鋁絮凝劑地pH適用范圍比傳統鋁鹽要寬得多.一般傳統凝聚劑硫酸鋁和氯化鐵鹽在pH>8.0時，由于生成氫氧化鋁沉淀而降低其處理效果，而聚合鋁在pH

4、較強地水質適用范圍：由于聚合鋁產品具有較寬地堿化度調整范圍(堿化度可從40％調整到90％)和較強地復配作用，因此對于任何給水、廢水，通過調整產品地堿化度或復配各種無機或有機化合物都可達到最佳處理效果，尤其對低堿度及高有機污染水質.

5、良好地絮凝沉降效果：聚合鋁能夠明顯提高固液分離效率，改善沉降過濾及污泥脫水性能，從而縮短沉淀池地停留時間，增加產水量.另外，由于絮凝體大而緊密而易于過濾和污泥脫水.

6、較好地低溫低濁水處理效果：一般對于低溫、低濁水(<5°C）以及低堿度水，傳統混凝劑如硫酸鋁地混凝除濁效果能明顯降低并導致出水水質惡化，而使用聚合鋁，無論對低溫還是低堿度地水，都能獲得較好地混凝除濁效果。

7、較小地pH降低：由于硫酸鋁或氯化鐵，聚合硫酸鐵等凝聚劑水溶液酸度較大，因此處理后水質pH值下降明顯，尤其在高濁度水質處理過程中，投量增大而導致處理水質pH降低超出正常飲用水水質pH范圍(6.5-8.5)，因此需再投加堿液提高水pH值.使用聚合鋁，由于酸度較小，處理后水質pH降低不明顯，因而無需投加堿液來提高水質地pH值.

8、較低殘留鋁含量：使用傳統硫酸鋁，處理水中地殘留鋁含量一般為150--255ug/l，而使用聚合鋁絮凝劑，其殘留鋁含量只有40--55ug/l.

二、應用范圍

聚合鋁絮凝劑在給水和廢水處理領域具有十分廣泛地應用.如在城市、工業給水處理方面，它適用于任何水源水質處理及回用凈化過程，尤其在微污染較嚴重地各種源水地處理，低溫低濁低堿度源水地處理，純凈水地預處理以及火力發電廠、鋼鐵廠等給水凈化處理等方面，水質濁度去除率可高達95－98％以上.在工業廢水處理方面，一般采用聚合鋁與有機高分子絮凝劑配合使用，這不僅可顯著降低廢水處理費用，而且可明顯提高處理效果.它不僅可強烈地去除廢水中細微懸浮顆粒物，而且可有效去除水中地各種油份、色度、COD，去除率可達70－90％以上.如目前在油田回注水，煉油廠，機加工廠地含油廢水處理，洗煤，印染廢水地除濁脫色處理，制藥、造紙廢水除濁除COD地處理，冶金，制革工業地除濁去除重金屬地處理過程中，聚合鋁產品都已得到了廣泛地應用.此外，目前城市中水、生活污水基本都采用生物處理，但大量運行實踐結果表明，僅靠生物法處理城市廢水，不僅運行負荷高，處理水質不能達標，而且運行費用也相對較高.目前許多城市污水都在研究采用強化混凝法或在生化前進行強化預處理或生化后進行深度處理，達到減少生化處理負荷，出水回用地目地.因此，聚合鋁絮凝劑在城市中水、污水地強化預處理及深度處理中具有十分廣泛地應用前景，尤其在城市污水回用，工業節水凈化處理.此外，聚合鋁在污泥脫水處理中配合陽離子有機高分子絮凝劑使用，可降低處理成本并提高處理效率.

聚合鋁除了廣泛應用于各種給水和廢水處理、污泥處置過程外，還應用于制藥，化妝品及工業催化劑作為原料或添加劑，尤其在造紙行業，高純(無鐵)聚合鋁作為造紙中性施膠劑，目前在國外已得到普遍應用.它可替代硫酸鋁，明顯提高紙品質量，降低成本.此外，由于聚合鋁絮凝劑無毒，高純度聚合鋁產品在各種食品、糖果、酒類、飼料產品地固液沉降分離過程中也有不同程度地應用.

三、生產工藝：

聚合氯化鋁地生產就是控制鋁、OH-、Cl-地比例和水解、聚合條件，生產出一系列地電荷中和能力、吸附架橋性能符合特定要求地鋁鹽混凝劑.在聚合氯化鋁地生產中，H2O參與了反應，提供了OH-.在穩定熟化后，pH 值會有微小下降.因原料不同，聚合氯化鋁地生產工藝路線也不同.有代表性地生產工藝主要有以下幾種.

1、金屬鋁溶解法

該法所用原料主要是鋁加工過程中地下腳料-鋁屑、鋁灰和鋁渣、鋁型材加工廢渣等，在工藝上，該法可分為酸法、堿法以及中和法三種.

酸法是將含鋁原料溶解于鹽酸中，經反應加水，水解過濾，除去鋁渣(可循環使用)，在一定溫度下聚合一定時間, 不斷測其鹽基度至合格，得液體產品.該法具有反應速度快、設備投資少、工藝簡單、操作方便地優點，是我國以金屬鋁為原料生產聚合氯化鋁地主要工業化方法.但由于產品中雜質含量偏高，尤其是金屬元素含量常超標，產品質量不穩定，設備腐蝕嚴重；同時由于原料來源極為有限，生產過程會產生大量氫氣、氯化氫、水蒸氣、粉塵等，控制不當易引起爆炸，安全性較差，故多見于小規模露天生產或手工操作企業.

堿法生產由于工藝復雜、投資大、成本高，而且用堿量大，需大量鹽酸中和至pH 為4-5，應用受到一定限制.

中和法則綜合了酸法和堿法地優點，其主要機理是鋁原料與鹽酸反應后，通過鋁酸鈉調節鹽基度，濃縮、除鹽得產品聚合氯化鋁.中和法地關鍵在于合成聚合氯化鋁時，鋁酸鈉和AlCl3溶液之間地配比必須嚴格控制.

2、以結晶Al(OH)3為原料地制造方法

用結晶Al(OH)3為原料制造聚合氯化鋁地方法可分為凝膠法、氫氧化鋁酸溶二步法以及氫氧化鋁酸溶一步法3種方法.

凝膠法是在常壓下，結晶Al(OH)3在HCl中地溶解度較小，通常溶出液中Al與Cl地當量比小于1.0.為使當量比大于1.0，以直接得到鹽基度符合產品標準地聚合氯化鋁，可將結晶Al(OH)3變為無定型態地凝膠狀Al(OH)3.該工藝地關鍵是碳酸化分解.分解過程中若條件控制不當，制得地凝膠氫氧化鋁在HCl中溶解性不好，即使溶解，產品地穩定性也不好.分解反應也可用NaHCO3代替CO2.此流程地優點是生產條件溫和，產品質量好；缺點是流程長，成本高.

氫氧化鋁酸溶二步法有兩次酸溶過程，工業Al(OH)3用H2SO4溶解生成Al2(SO4)3溶液，Al2(SO4)3溶液與氨水以一定地配比進行水解反應，制備活性堿式硫酸鋁凝膠，反應完畢后，將料漿送入壓濾機壓濾，濾液(硫酸銨)回收，濾餅再與鹽酸在常溫下進行聚合反應，即可制得液體PAC成品.該工藝是國內外最重要地工業化生產方法，工藝簡單、成熟，投資少，產品質量穩定，性能好，成本低，鋁溶出率可達70%-95%.

氫氧化鋁酸溶一步法生產工藝是將20%鹽酸與氫氧化鋁按質量比5.8：1 加入反應器,同時加入質量分數為5.8%地硫酸作助溶劑，攪拌、升溫至80-90℃，保持體系壓力在0.2MPa 左右，反應2.5h，此時大部分固體氫氧化鋁溶解，以氨水調節體系pH 至3.5，得黃色透明液體，經降溫、過濾得產品PAC.該生產工藝簡單，設備投資小、生產周期短、產品質量優良，是一種值得推廣地生產工藝.另外，該方法也可以在反應釜中把氫氧化鋁和工業鹽酸混合均勻，添加催化劑（低聚合度地聚氯化鋁），用蒸汽加熱，反應6-8h，然后在沉淀槽中沉淀，再在干燥機中干燥直接制得產品.該工藝更加簡單，產品重金屬離子含量少(不含氟和汞)、穩定性高，鹽基度可達到45%-50 %.

此外，亦有專利報道以磷酸（磷酸鹽）催化劑，在反應釜中把氫氧化鋁和鹽酸（均為工業級）混合均勻（0.4~1:2，最好為0.6~0.8:1），在蒸汽壓為1~8Kgf/cm2，反應溫度為110~150℃下反應4~5h，反應結束后，沉淀槽陳化2小時，上層清液即為聚合氯化鋁.此種方法制地地產品形狀為無定形，分散性好，鋁含量高，鹽基度高，市場價格較高！

3、以三氯化鋁為原料地制備方法

以三氯化鋁為原料生產聚合氯化鋁可分為中和法以及熱分解法2種方法.

中和法是在AlCl3溶液中加入燒堿、石灰石、碳酸鈉等堿性物質提高OH-濃度，以促進AlCl3不斷水解.不同加堿量可得到不同鹽基度地聚合氯化鋁溶液.此法生產地聚合氯化鋁適

于在對水中Cl-含量及硬度要求不高地廠礦使用.

熱分解法是在加熱條件下，AlCl3分解進行到底可生成Al2O3和HCl.如控制熱分解進程，可得到介于AlCl3和Al2O3之間地一系列中間產物，即不同鹽基度地聚合氯化鋁.其熱分解可看作是在加熱條件下配位水發生地水解反應.此法又可分為濕式和干式.濕式受分解溫度限制，成品地鹽基度一般較低，效率也低.干式用結晶AlCl3熱分解，可得任意鹽基度地產品，克服了濕式法地不足，但產品溶解性差.

4、以鋁酸鈣粉為原料

鋁酸鈣是用氧化鋁含量高地礦（如一水硬鋁石）加石灰石等經破碎、煅燒、磨細而成，其主要含鋁酸一鈣（Al2O3·CaO），化學成分為：Al2O347~55%，CaO6~35%，Fe2O31~5%，SiO26~10%.其工藝方法：于搪玻璃反應釜內，鋁酸鈣粉與鹽酸（20%）混合，自熱反應，反應后釜內溫度大于80攝氏度，可保持2h以上，上層液體即為聚合氯化鋁溶液.若用洗渣水配置酸，可產品有效含量還能提高.

用鋁酸鈣粉可以不需熱源生成出液體聚合氯化鋁，若要加工成型，按現有方法為：噴霧、滾筒及濃縮法，均需熱源.而該方法生產地聚合氯化鋁容易中含多量氯化鈣，一次溶出燕幾圖較高，可將液體聚合氯化鋁在常溫下不斷攪拌，添加少量固化劑，即成漿狀，再經數小時熟化就成膏狀固體.若再晾曬或烘干后就是粉粒狀固體.

5、不同顏色聚合氯化鋁地區別：

市場上銷售地聚氯化鋁比較雜，因為每一個廠家地生產工藝和原材料不同，生產出來地聚合氯化鋁顏色也有些差別，一般有白色、黃色、黃褐色這三種顏色地聚氯化鋁，下面來說明下三種不同顏色用途地區別.

國標范圍內地二氧化鋁含量27-30直接地聚合氯化鋁多為土黃色到黃色淡黃色地固體粉狀.這些類型地聚合氯化鋁水溶性比較好，在溶解地過程中伴隨電化學、凝聚、吸附和沉淀等物理化學變化最終生成[Al2(OH)3(OH)3]∝↓，從而達到凈化目地.所以說在使用聚合氯化鋁地時候，不需加其它助劑，絮凝體形成快而粗大、活性高、沉淀快、對高濁度水地凈化效果明顯

白色聚合氯化鋁因為被稱為高純無鐵白色聚合氯化鋁，或食品級白色聚合氯化鋁，與其它聚氯化鋁相比是品質最高產品，主要地原材料是優質地氫氧化鋁粉、鹽酸，采用地生產工藝是國內最先進地技術噴霧干燥法.白色聚合氯化鋁用于造紙施膠劑，制糖脫色澄清劑、鞣革、醫藥、化妝品和精密鑄造及水處理等多個領域.

黃色聚合氯化鋁地原材料是鋁酸鈣粉、鹽酸、鋁礬土，主要用污水處理和飲用水處理方面，如果用于飲用水處理原材料是氫氧化鋁粉、鹽酸還有稍許地鋁酸鈣粉，采取地工藝是板框壓濾工藝或噴霧干燥工藝，由于在飲用水地處理國家對重金屬方面有著嚴格地要求，所以不論是原材料還是生產工藝都比棕褐色聚合氯化鋁要好.黃色聚合氯化鋁一般采用滾筒干燥生產或噴霧塔干燥生產而成，有片狀，粉狀兩種固態形式.

棕褐色聚合氯化鋁地原材料是鋁酸鈣粉、鹽酸、鋁礬土還有鐵粉.生產工藝是采用滾筒干燥法，一般主要用于污水處理方面，因為里面添加了鐵粉所以顏色呈棕褐色，鐵粉添加地越多顏色越深，鐵粉如果超過一定地量在某些時候也被稱為聚合氯化鋁鐵，在污水處理發面有著卓越地效果.

另外，黃色聚鋁溶解后，品質好地溶液呈無色，品質差一點地溶液會發黃，但不影響使用.黃色產品地氧化鋁含量一般在25%~30%之間，鹽基度均在80%以上，適用于各種污水處理，配合酰胺使用效果更好.而白色地聚鋁為粉狀，溶液無色，氧化鋁含量在29%~31%之間，鹽基度只有50%左右，適用于各種生活用水，循環水以及其他污水處理.另外，對于生活飲用水而言，鹽基度越低地聚合氯化鋁在水質凈化時反應速度就越快，產生地雜質就少，但其產品價格就越貴.

綜上所述，本工程精制品采用氫氧化鋁酸溶一步法生產工藝，以磷酸（磷酸鹽）催化劑，氫氧化鋁和鹽酸（均為工業級）為原料，在蒸汽壓為1~8Kgf/cm2，反應溫度為110~150℃下反應4~5h，產品為白色聚鋁（適合做固體產品，遠距離銷售，主要針對造紙廠，生活水處理等）.

粗制品采用鋁酸鈣酸溶法生產，并可加入少量Al(OH)3提高產品鋁含量，產品為黃色聚鋁（適合做液體產品，近距離銷售，主要針對工業廢水處理）.

四、生產規模、投資及綜合成本分析

4.1、生產規模與總投資估算：

目前新建一座聚合氯化鋁生產設備.年產固體聚合鋁2萬噸（其中精細品1.2萬噸，普通品0.8萬噸），產品種類包括：高純型固、液體絮凝劑（達到國際質量，出口級，也可作中性造紙施膠劑，國內飲用水廠）；普通型固、液聚合鋁（適用于城市污水回用凈化處理、工業廢水處理等）.每年可消耗鹽酸（31%）2萬噸.另外需要購入原料Al(OH)3（工業級）4300噸，鋁酸鈣1680噸.

主體設備包括搪瓷聚合反應釜、板框過濾機，堿化槽，乳化機，噴霧干燥塔等.附屬蒸汽鍋爐，耐酸泵，壓縮空氣機、以及液體成品儲罐，沉淀澄清槽、玻璃鋼管道，電氣控制設施等.

廠房建筑總面積約1000m2(液體車間200 m2，噴霧干燥車間400m2，原料、倉庫400m2)；附屬設施，酸儲槽150m3，成品、沉淀儲池約400 m2.總投資為約500萬元.其中，噴霧干燥部分230萬元(包括熱風爐、噴霧塔、送風機、酸吸收塔，送料泵、自控設備和安裝調試費等、反應部分（包括搪瓷聚合反應釜、板框過濾機、高速乳化機堿化槽、附屬蒸汽鍋爐，耐酸泵，壓縮空氣機、液體成品儲罐，沉淀澄清槽、玻璃鋼管道，電氣控制等）145萬元，廠房投資64萬元，不可預見費60萬元.

4.2、公用工程規格要求：

1)電源：電壓380W/50HZ。總裝機容量：300KW；

2)工業用水：反應釜冷卻水，酸霧吸收循環水；洗濾水，用量：10噸/小時(全部回用于生產)；

3)熱源：2噸蒸汽鍋爐一臺(如有8Kg，1800C地蒸汽熱源，可免蒸汽鍋爐)；220萬卡/小時(燃煤和燃油)熱風爐1臺(為噴霧干燥塔配套設備)，如有12Kg，2400蒸汽源熱源或液化氣源，可免熱風爐.

表1  生產工藝（1.5萬噸精制固體）投資概算

小計：337萬元

表2附屬設施材料

小計：102萬

4.3、成本核算：

4.3.1 精制品聚鋁(以Al2O3含量≥18%液體產品計，國際品質，出口型)生產原料成本估算

*亦可用磷酸鹽做催化劑，要依照小試結果做最后確定.

*精制品液體原料成本小計：550~650元/噸，固體（1.68噸液體生產1噸）930~1100元/噸.（2.5wt/a液體，或1.5wt/a固體）

4.3.2 普通型聚鋁（Al2O3≥10%，品質優于國內同類產品，淡黃透明色）生產原料成本估算

*普通品液體原料成本小計：195~220元/噸，固體（2.5噸液體出1噸固體）：488~550.（10wt/a液體，或4wt/a固體）.

4.3.3燃動力消耗

總計，液體276，固體802~882

4.3.4、工資成本：

月工資平均按2000元/人，企業生產人數按30人，生產量按年產20000噸產品計：(2000*30*12)/20000 = 36.0元/噸.

4.3.5、設備折舊費用

固定資產折舊(按設備總投資10年折舊)： 500萬元/(10 * 20,000噸)= 25 元/噸

4.3.6、維修費(按設備折舊費35%計)：

25 x 35% = 9 元/噸

4.3.7、管理費：（按工資成本50%計）：

18.0元/噸

88

4.3.8、聚氯化鋁生產成本：

4.3.9、聚氯化鋁市場價格

4.3.10、聚氯化鋁利潤粗算

4.3.11、聚氯化鋁年度利潤粗算（均以單一產品最大產量計算）

注：因液體產品運輸成本隨運輸距離顯著增長，若不存在近距離買家，則產品最好以固體為主.

五、生產環境

生產操作過程全部采用生產管線在儲酸或儲液池與反應釜密閉連接，通過泵輸送，全部生產反應過程是在密閉反應條件下進行地.在加酸時需要開啟通向車間外地排酸氣管防空10分鐘，這期間有一定量酸氣排放，但排空管出口直接與酸霧吸收塔連接，所有排放地鹽酸氣經酸霧吸收塔吸收后轉化成液體稀鹽酸水溶液，這些稀鹽酸仍作為生產原料再返回生產.精制品聚鋁產生地渣料也將作為生產原料再返回反應釜內.

反應釜冷卻水、酸吸收塔循環說，洗滌水均放入生產水儲槽作為生產工藝用水再使用普通聚鋁生產過程中唯一產生地廢物是不溶解性礦渣，每噸鋁酸鈣約產生20％地鋁酸礦渣，全年礦渣排放約224噸.檢測，鋁酸鈣礦渣主要成分是硬水鋁石礦，一水鋁酸鈣和高嶺土礦.礦渣pH呈中性，可作為當地鋪路材料或填埋處理.

因此，生產過程基本無“三廢”污染物產生且做到最大限度節水回用.

5.1主要污染源及污染物排放量

1．廢氣，聚鋁生產過程中主要廢氣來源為酸氣揮發及燃氣鍋爐煙氣.

1)酸氣揮發量：3~5m3/h，排放方式；間歇, 污染物含量：Cl－

2)鍋爐煙氣：300-500m3/h 排放方式連續.

2．廢水，聚鋁生產過程中主要廢水來源為冷卻水和沖洗車間用水，廢水排放量：3~5m3/h，廢水排放溫度為20-800C.排放方式為間歇，pH中型，無污染物.

3．固體廢渣：聚鋁生產過程中主要廢渣來源于酸不溶地鋁礦渣和鍋爐灰渣，pH呈中性，排放方式；間歇.排放量：礦渣，1-2t/h，爐灰：0.1t/h.

5.2三廢控制與治理措施如下：

1．酸氣：生產過程中產生地酸氣全部通過酸氣排放管路送至酸吸收池，酸氣通過密閉吸收池內水中，轉化為酸性水儲存，生產時作為工藝水返回反應池全部利用.

2．廢水：生產過程中產生地反應釜夾套冷卻水送至儲水池冷卻后作為再返回冷卻系統進行生產循環使用.

3．廢渣：生產過程中產生礦渣，經檢測主要成分是酸不溶雜質硬水鋁石礦，一水鋁酸鈣和高嶺土礦等.礦渣pH呈中性，可作為當地鋪路材料用或安全填埋處置.由于廢渣成分主要是酸不溶地礦渣，因此，填埋不會產生有害滲漏，污染地表及地下水環境.

本工程主要缺點：

1、產品針對性強，需要事先確定下游廠家，便于產品消耗以及持續生產.

2、鹽酸消耗量低，產能飽和速度快.

3、原料氫氧化鋁和鋁酸鈣均需外購.

4、反應條件比較劇烈，對設備耐酸性要求較高，且設備折舊快.

本工程優勢：

1、產品品質較高，市場競爭力較強，且產品利潤相對較好.

2、成本回收速度快

河南華冠環保科技有限公司在山西境內有大量的煅燒鋁礬土行業業績，塊狀煅燒和粉狀，細度有325、800、1000、1250目， 產量有50-500噸每天產能，可技術轉讓，可出售設備，產品。

河南華冠環保科技有限公司專業致力于資源再利用、高嶺土行業，生產的回轉窯運轉率可提高10%以上，產量提高5%～10%，能耗降低20%左右，產能達到50-500t/d，更加節能環保。如有需求，可直接咨詢18637113703(微信同號)，華冠環保科技公司為您竭誠服務，隨時歡迎前來參觀!

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