專利名稱:從鋁礦石中制取堿式氯化鋁(聚氯化鋁)的方法
本發(fā)明是以鋁礦石為原料制取堿式氯化鋁的生產(chǎn)工藝，所制得的產(chǎn)品堿式氯化鋁是一種新型的無機高分子絮凝劑，它廣泛應(yīng)用于飲水及工業(yè)廢水的凈化處理以及造紙的上膠劑、耐火材料的粘結(jié)劑、紡織的媒染劑等。
在國外，堿式氯化鋁大多是用氫氧化鋁和鹽酸反應(yīng)制取的。日本專利特許公告昭53-1240(1978)、昭53-7157(1978)、昭53-18998(1978)均屬此類方法。此外，也有用氯化鋁為原料，通過中和、電滲折、電解等方法制取堿式氯化鋁。日本專利特許公告昭50-35519(1975)以硫酸鋁為原料，用氫氧化鈣使硫酸根沉淀制取堿式氯化鋁。在國內(nèi)，主要以鋁灰或氫氧化鋁為原料，采用酸溶法工藝制取堿式氯化鋁，原料成本較高。還有用粘土、高嶺石、一水軟鋁石等礦物為原料，焙燒后直接用鹽酸加壓溶出或分段溶出。這些方法溶出速度較慢，鹽酸蒸發(fā)量大，生產(chǎn)效率較低。(《水處理新藥劑-堿式氯化鋁》李潤生著，1981年，中國建筑工業(yè)出版社)目前尚無從一水硬鋁石鋁土礦直接制取堿式氯化鋁的方法。
本發(fā)明的目的在于提供一種新的生產(chǎn)工藝，可以處理包括難溶的一種硬鋁石在內(nèi)的任何類型的鋁礦石。過程系常壓操作，溶出速度快，成本低，原料來源豐富。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容是首先將含鋁礦物磨成礦粉并進行活化鍛燒，鍛燒溫度500～800℃，時間為0.5～2小時?；罨憻蟮牡V粉與濃硫酸、氟化物按大約為100∶90∶3的重量比混合，于100～300℃溫度下焙燒，焙燒反應(yīng)時間為0.5～2小時。反應(yīng)后的固體料經(jīng)粗碎后與母液在常壓下浸出，浸出溫度50～100℃，浸出時間為10～20分鐘，浸出后進行渣液分離。分離后，渣經(jīng)酸洗后烘干，返回再次用硫酸、氟化物配料進行焙燒反應(yīng)，以此循環(huán)二到三次后棄去。溶出分離液置于室溫下自然結(jié)晶4小時。分離結(jié)晶后含有硫酸和鹽酸的母液經(jīng)蒸餾分離出氯化氫氣體，該氣體及蒸餾得的硫酸分別返回使用。分離出的結(jié)晶置于鹽酸洗液中加熱至40～70℃，并通入適量的氯化氫氣體，則生成白色的氯化鋁結(jié)晶。溶液返回作下一批料的溶出母液。氯化鋁結(jié)晶經(jīng)鹽酸洗滌后進行熱解聚合，熱解溫度為170～200℃，時間0.5～1.0小時，然后加水聚合并烘干制成堿式氯化鋁產(chǎn)品。
實例，從河南登封-水硬鋁石鋁土礦制取堿式氯化鋁。
鋁土礦成份 Al2O3SiO2TiO2Fe2O3灼減
% 77.50 2.80 3.34 1.50 14.45
1、氯化鋁的制取
第一次溶出鋁土礦磨細至-50目，稱取100克礦粉于700℃鍛燒1.5小時，加入82克濃硫酸，3克氟化鈣，調(diào)勻成糊狀，于260℃反應(yīng)80分鐘。反應(yīng)后的固體產(chǎn)物經(jīng)破碎，加入280毫升母液于90℃溶出10分鐘，然后進行渣液分離。溶出液于室溫下自然冷卻并放置6小時，析出大量黃色結(jié)晶，過濾出該結(jié)晶，濾液為回收液，經(jīng)蒸餾后回收使用。黃色結(jié)晶配入200毫升鹽酸洗液，溫?zé)帷?0℃，通入40克氯化氫氣體，產(chǎn)生白色沉淀，過濾濾液為母液。該沉淀經(jīng)200毫升鹽酸洗滌，制得氯化鋁結(jié)晶102克。
第二次溶出第一次溶出后的殘渣73.5克配入濃硫酸82克，氟化鈣2克，于260℃焙燒反應(yīng)80分鐘，生成物用上一次溶出過程通氯化氫后的母液溶出20分鐘，然后按一次溶出同樣的步驟處理得到氯化鋁結(jié)晶105克。
第三次溶出將第二次溶出后的殘渣48.2克配以82克濃硫酸及2克氟化鈣，于260℃焙燒反應(yīng)60分鐘，生成物用二次溶出產(chǎn)生的母液溶出20分鐘，然后按第一次溶出同樣的步驟處理得到氯化鋁結(jié)晶88克。
三次溶出共得氯化鋁結(jié)晶295克，折合含氧化鋁約54克，三次回收液中含有可回收氧化鋁9克。總?cè)艹雎蔬_81%左右。
2、熱解聚合制取堿式氯化鋁
稱取100克氯化鋁晶體，升溫至190℃，熱解60分鐘，失重63克，熱解產(chǎn)物加入40毫升水調(diào)勻10分鐘。然后聚合烘干，得固體堿式氯化鋁產(chǎn)品60克。
產(chǎn)品質(zhì)量Al2O332%，堿化度72%，F(xiàn)e2O30.5%，光譜分析無Hg、Pb、Cd、Cr、As等對人體有害的元素，產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有用氫氧化鋁或鋁灰為原料制取堿式氯化鋁相比，其特點是原料價格便宜。由于我國鋁礦資源豐富，價格低廉，因而能大幅度降低成本。本發(fā)明工藝過程均系在常壓下進行，因而設(shè)備易于選擇和制造，操作簡便易行。
權(quán)利要求
1、一種堿式氯化鋁(聚氯化鋁)的制取方法，其特征是可以采用各種類型的鋁礦石為原料，礦粉經(jīng)活化鍛燒后，與硫酸、一定量的添加劑按比例混合并焙燒反應(yīng)。生成固體產(chǎn)物在常壓下用母液浸出，殘渣返回重新配料，經(jīng)過數(shù)次浸出，礦粉中的氧化鋁總?cè)艹雎士蛇_75～90%，溶出物于常溫下自然結(jié)晶而得到硫酸鋁和氯化鋁的混合晶體，再經(jīng)常規(guī)方法用鹽酸及氯化氫氣體得到氯化鋁結(jié)晶，然后熱解聚合成堿式氯化鋁。
2、按著權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是采用的原料可以是難溶的一水硬鋁石鋁土礦，也適用于一水軟鋁石礦、三水鋁石礦、粘土礦、高嶺土等含鋁礦物。
3、按著權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是焙燒的添加劑可以是氟化鈣、氟化鉀或其它氟化物。
4、按著權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是礦粉與硫酸和添加劑氟化物的重量比例大約是100∶90∶3。
5、按著權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是配料后焙燒反應(yīng)采用的溫度為200～300℃。
6、按著權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是焙燒反應(yīng)生成物浸出的次數(shù)為3～4次。
專利摘要
堿式氯化鋁是一種新型的絮凝劑，廣泛用于飲用水及工業(yè)廢水的凈化處理。當(dāng)前國內(nèi)外主要以氫氧化鋁及鋁灰為原料，生產(chǎn)成本高，且原料緊缺。本發(fā)明是以鋁礦石為原料制取凈水劑堿式氯化鋁的方法。礦粉經(jīng)焙燒活化后，以一定的比例與硫酸及添加劑氟化物相混合，并焙燒反應(yīng)，生成物浸取率達75～90％。溶出液于常溫下自然結(jié)晶，再經(jīng)鹽酸和氯化氫氯化后聚合而制成堿式氯化鋁。所有反應(yīng)過程均系常壓進行方法簡單易行，生產(chǎn)成本低廉。
文檔編號C01F7/22GK85102295SQ85102295
公開日1986年11月12日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者趙超然 申請人:鄭州輕金屬研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan