一種由硬鋁石制備高白度聚氯化鋁的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無機鋁鹽的制備方法，具體是涉及一種無廢渣污染的由硬鋁石制備在高鹽基度下具有高白度聚氯化鋁的方法。
技術(shù)背景
[0002]目前，我國聚氯化鋁行業(yè)中，鋁鹽生產(chǎn)企業(yè)主要有以下幾種方法生產(chǎn)聚氯化鋁:1、以三水軟鋁石等含鋁礦石經(jīng)過700?900°C煅燒的輕燒料作為酸溶原料和鹽酸在常壓和90?105°C反應(yīng)制備氯化鋁溶液，然后用鋁酸鈣調(diào)節(jié)氯化鋁溶液的鹽基度生產(chǎn)聚氯化鋁溶液，最后干燥得到固體聚氯化鋁產(chǎn)品；2、以氫氧化鋁作為酸溶原料和鹽酸在壓力為0.1?0.3MPa條件下反應(yīng)制備氯化鋁溶液，然后用鋁酸鈣調(diào)節(jié)氯化鋁溶液的鹽基度生產(chǎn)聚氯化鋁溶液，最后干燥得到固體聚氯化鋁產(chǎn)品；3、以氫氧化鋁作為酸溶原料和鹽酸在壓力為0.35?0.45MPa條件下一步反應(yīng)制備聚氯化鋁溶液，最后干燥得到固體聚氯化鋁產(chǎn)品；4、以金屬鋁或鋁灰作為酸溶原料和鹽酸在常壓和50?105°C反應(yīng)制備氯化鋁溶液，然后用鋁酸鈣調(diào)節(jié)氯化鋁溶液的鹽基度生產(chǎn)聚氯化鋁溶液，最后干燥得到固體聚氯化鋁產(chǎn)品。
[0003]以上方法中，采用第I種方法生產(chǎn)成本最低，但存在如下問題，我國只有河南和山東等少數(shù)地方有較多的三水軟鋁石，而廣西、廣東、福建、江蘇、浙江、海南、貴州和安徽等許多地方很少有，造成我國聚氯化鋁生產(chǎn)企業(yè)基本集中在河南和山東，其中河南聚氯化鋁產(chǎn)量占到我國聚氯化鋁產(chǎn)量的50%，山東占30%，正是由于這個原因，我國聚氯化鋁生產(chǎn)企業(yè)分布不均的問題非常嚴重，而且，利用該方法生產(chǎn)聚氯化鋁時產(chǎn)生了大量的酸性礦渣，礦渣的處理目前主要采用填埋的方式，污染了環(huán)境。
[0004]采用第2、第3種方法生產(chǎn)存在如下問題，氫氧化鋁只是大型氧化鋁廠的副產(chǎn)品，且受中鋁壟斷，是賣方市場，氫氧化鋁市場價格高，采用此法的聚氯化鋁生產(chǎn)企業(yè)最大問題是生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品在市場中沒有競爭優(yōu)勢，該方法生產(chǎn)聚氯化鋁時也同樣存在產(chǎn)生酸性礦渣填埋的問題。
[0005]采用第4種方法以鋁為原料和鹽酸反應(yīng)生產(chǎn)，生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量氫氣，容易發(fā)生爆炸事故，事故風(fēng)險很高，實際生產(chǎn)中已很少有企業(yè)采用。我國的鋁礦石資源中，除河南、山東外，廣西、山西和湖南等許多地方都有大量的高品位鋁礦石資源，但大都以硬鋁石的方式存在，這些硬鋁石通過采用輕燒的方式是無法用于聚氯化鋁生產(chǎn)的，而目前，就算在河南、山東，三水軟鋁石資源也越來越少，而且品位也越來越低，不少輕燒鋁礬土企業(yè)由于沒有原料而破產(chǎn)。為此，需要開發(fā)成本更低、環(huán)保的聚氯化鋁生產(chǎn)方法。
[0006]上述方法得到的產(chǎn)品，大部分白度都很低，得到的產(chǎn)品均為褐色或淡黃色，而第3種方法得到的產(chǎn)品的白度雖然相對較高，但其產(chǎn)品鹽基度只能達到40% -60%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)成本低、無廢渣污染的由硬鋁石制備在高鹽基度下具有高白度的聚氯化鋁的方法。
[0008]一種由硬鋁石制備高白度聚氯化鋁的方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0009]I)將硬鋁石粉、碳酸鈣粉、還原劑和煤粉按照質(zhì)量比為80-100:25-35:3-8:5-8混合，在立式磚窯中緩慢旋轉(zhuǎn)于1400?1600°C下煅燒得到鋁酸鈣，冷卻降溫，粉碎得到鋁酸鈣粉后備用；將硬鋁石粉煅燒過程產(chǎn)生的尾氣經(jīng)除塵、脫二氧化硫、除水蒸汽后收集得到二氧化碳氣體壓縮備用；
[0010]2)將(I)步所得到的鋁酸鈣粉分為兩部分:
[0011]第一部分為占總質(zhì)量45?65%的鋁酸鈣粉用于制備氯化鋁，制備氯化鋁的步驟為:①脫鈣:將鋁酸鈣粉加入到碳酸鈉和氫氧化鈉質(zhì)量比為60-70:30-40, pH值不低于14，質(zhì)量濃度為8?12%的碳酸鈉和氫氧化鈉混合溶液中，在反應(yīng)溫度為60?90°C下反應(yīng)，固液分離，得到強堿性的含硅鋁酸鈉溶液、堿性的氫氧化鈣和碳酸鈣沉渣；②脫硅:向含硅鋁酸鈉溶液中加入鋁酸鈣或氧化鈣，在反應(yīng)溫度為80?90°C脫硅，固液分離，得到脫硅后的鋁酸鈉溶液和堿性硅鈣渣，水洗，得到鋁酸鈉溶液和硅鈣濾渣；③然后在該鋁酸鈉溶液中通入步驟(I)中壓縮后的二氧化碳氣體，調(diào)節(jié)PH值到8?12，固液分離，得到氫氧化鋁結(jié)晶沉淀物和碳酸鈉溶液，碳酸鈉溶液于步驟①中循環(huán)使用；④制備氯化鋁:向氫氧化鋁結(jié)晶沉淀物中加入鹽酸，在壓力為0.1-0.3MPa條件下反應(yīng)，得到氯化鋁溶液；
[0012]另一部分為占總質(zhì)量35?55%的鋁酸鈣粉作為所得氯化鋁溶液的鹽基度調(diào)節(jié)劑，在上述氯化鋁溶液中加水調(diào)節(jié)氧化鋁質(zhì)量分數(shù)為5.0?8.0%，加入上述鋁酸鈣粉，然后升溫到90?110°C反應(yīng)，固液分離，干燥，得到固體聚氯化鋁產(chǎn)品以及酸性礦渣，酸性礦渣水洗回收聚氯化鋁后得到高硅濾渣；
[0013]3)將上述各步中產(chǎn)生的濾渣混合均勻，得到主要成分為硅鈣的混合濕濾渣，將其與立式轉(zhuǎn)窯中煤粉燃燒得到的煤渣混合，用步驟I)得到的高溫尾氣作為干燥熱源進行干燥，干燥后得到水含量低于10%的硅鈣混合物，粉碎，得到可用于水泥生產(chǎn)的硅鈣原料。
[0014]步驟I)中，硬鋁石粉、碳酸鈣粉、還原劑和煤粉優(yōu)選按照質(zhì)量比為80-90:25-35:3-5:6-8 混合。
[0015]步驟I)中的煅燒溫度優(yōu)選為1450°C-1550°C。
[0016]第一部分鋁酸鈣粉占總質(zhì)量的50?60%的，第二部分鋁酸鈣粉占總質(zhì)量的40-50%。
[0017]所述還原劑選自活性碳、焦碳、金屬鋁或硫磺中的一種或幾種。
[0018]脫鈣步驟中得到的堿性的氫氧化鈣和碳酸鈣沉渣作為鈣源回收作為原料用于鋁酸鈣生產(chǎn)。
[0019]步驟3)中，所述高溫尾氣通入臥式轉(zhuǎn)窯中干燥所述的混合濕濾渣和煤渣。
[0020]通過上述優(yōu)選，能進一步保證在高的鹽基度的條件下獲得高白度的聚氯化鋁產(chǎn)品O
[0021]本發(fā)明利用鋁酸鈣制備得到氫氧化鋁，然后進一步制備得到氯化鋁，再用制備得到的一部分鋁酸鈣調(diào)節(jié)氯化鋁鹽基度制備聚氯化鋁。在整個制備過程中，用碳酸鈉和氫氧化鈉混合液與鋁酸鈣反應(yīng)生成強堿性含硅鋁酸鈉、氫氧化鈣和碳酸鈣，然后分離出氫氧化鈣和碳酸鈣作為鋁酸鈣鈣源回用，接著在強堿性含硅鋁酸鈉溶液中加入脫硅劑，反應(yīng)生成硅酸鈣沉淀，從而不但能脫除其中的硅，還得到了堿性的硅酸鈣濾渣，硅酸鈣濾渣水洗回收堿后得到硅鈣濾渣，所用脫硅劑為鋁酸鈣或氧化鈣，其次，巧妙地利用了鋁酸鈣制備過程產(chǎn)生的二氧化碳，用二氧化碳中和鋁酸鈉溶液，在制得氫氧化鋁結(jié)晶沉淀的同時得到了碳酸鈉溶液，然后在分離回收得到的碳酸鈉溶液中加入適量的氫氧化鈉，回用于與鋁酸鈣的生產(chǎn)，循環(huán)利用；另外，用所得氫氧化鋁與鹽酸反應(yīng)制成氯化鋁，并用鋁酸鈣調(diào)節(jié)鹽基度生產(chǎn)聚氯化鋁，固液分離后得到聚氯化鋁溶液和酸性礦渣，聚氯化鋁溶液干燥后得到固體聚氯化鋁，酸性礦渣水洗回收聚氯化鋁后得到高硅濾渣。采用上述技術(shù)生產(chǎn)的聚氯化鋁，產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)達到國標(biāo)GB15892-2009的要求，生產(chǎn)成本遠低于目前用氫氧化鋁為原料的聚氯化鋁產(chǎn)品，產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)于用三水軟鋁石生產(chǎn)的產(chǎn)品，因此，本技術(shù)不但解決了無三水軟鋁石，但有硬鋁石存在地方的聚氯化鋁生產(chǎn)問題，也使以硬鋁石為鋁源低成本生產(chǎn)高白度聚氯化鋁成為可能。
[0022]所得氫氧化鋁沉淀可用鹽酸在低壓條件下溶出，氧化鋁溶出率達到97%以上。
[0023]所得聚氯化鋁溶液無色透明，固體聚氯化鋁鹽基度達到60-90%時，粉體白度仍不低于85%。
[0024]本發(fā)明利用硬鋁石生產(chǎn)鋁酸鈣，用其中一部分鋁酸鈣生產(chǎn)氯化鋁，再用另外一部分鋁酸鈣調(diào)節(jié)鹽基度生產(chǎn)聚氯化鋁，巧妙地利用了鋁酸鈣和聚氯化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳、氫氧化鈣、碳酸鈣和碳酸鈉等。
[0025]本發(fā)明技術(shù)有如下特點:
[0026]1、用含活性氧化鋁的鋁酸鈣作為原料制備鋁酸鈉，同時得到可循環(huán)利用的氫氧化鈣和碳酸鈣，得到堿性的硅鈣渣。堿性的硅酸鈣濾渣水洗回收堿后得到硅鈣濾渣。
[0027]由于硬鋁石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，其中的氧化鋁活性低，常壓條件下就算高溫也很難用酸或堿溶出，因此在現(xiàn)有技術(shù)中利用較少。本發(fā)明首先通過將硬鋁石粉與碳酸鈣粉混合在立式轉(zhuǎn)窯中于相對現(xiàn)有技術(shù)更高的溫度1400?1600°C下煅燒活化，然后用碳酸鈉和氫氧化鈉混合液來和鋁酸鈣反應(yīng)生成強堿性含硅鋁酸鈉溶液和氫氧化鈣與碳酸鈣沉淀，氫氧化鈣和碳酸鈣作為鈣源循環(huán)利用，然后在強堿性含硅鋁酸鈉溶液中加入脫硅劑，反應(yīng)生成硅酸鈣沉淀，所用脫硅劑為鋁酸鈣或氧化鈣，從而不但將其中的硅脫除了，固液分離后不但得到了質(zhì)量較好的鋁酸鈉，還得到了硅鈣渣。
[0028]2、用二氧化碳中和鋁酸鈉制備氫氧化鋁，同時制得可循環(huán)利用的