一種制備聚氯化鋁的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備聚氯化鋁的方法，其特征在于：以膨潤土和高鋁精煉渣為原料，制備聚氯化鋁，具體步驟為：(1)膨潤土的預處理，(2)高鋁精煉渣的預處理，(3)一步反應，(4)二步反應，(5)壓濾，(6)除重金屬離子，(7)噴霧干燥；本發(fā)明的優(yōu)點是在現有的二步法的工藝條件下，加入了原料的預處理步驟和除重金屬步驟反應，工藝設備易安裝、易操作且更換頻率低，大大降低了生產企業(yè)的改造成本，提高產品質量，同時也避免了為達技術標準而大幅改造設備的困境，使產品符合新標準的要求。
【專利說明】一種制備聚氯化鋁的方法 【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及水處理、化工領域，特別涉及一種制備聚氯化鋁的方法。 【【背景技術】】
[0002] 聚氯化鋁，俗稱凈水劑，又名聚合氯化鋁，簡稱聚鋁，英文名字PAC。是一種多羥基， 多核絡合體的陽離子型無機高分子絮凝劑，固體產品外觀為紅褐色、黃色或白色固體粉末， 其化學分子式為[Al 2(0H)nCl6-n]m.(式中，1彡n彡5，m彡10)，且易溶于水，有較強的架橋吸附 性，在水解過程中伴隨電化學，凝聚、吸附和沉淀等物理化變化，最終生成[ai 2(oh)3(oh)3]， 從而達到凈化目的。聚氯化鋁是一種新型高效的無機高分子絮凝劑。它廣泛應用于原水和 廢水制備，以及造紙、制革等許多領域。
[0003] 我國現有聚氯化鋁生產企業(yè)中，由于多達90%的生產企業(yè)采用的是鋁礬土酸溶和 鋁酸鈣調節(jié)鹽基度的二步法生產工藝，利用這一方法生產的聚氯化鋁產品，其重金屬含量 超標，不能滿足生活用水的聚氯化鋁的新標準。存在著如果強制按新標準執(zhí)行，很多公司將 購買不到合格產品，而且采購成本要大幅增加的問題。 【
【發(fā)明內容】
】
[0004] 本發(fā)明的目的是為了克服現有技術所存在的問題，提供一種制備聚氯化鋁的方 法，本發(fā)明的優(yōu)點是在現有的二步法的工藝條件下，加入了原料的預處理步驟和除重金屬 步驟反應，工藝設備易安裝、易操作且更換頻率低，大大降低了生產企業(yè)的改造成本，提高 產品質量，同時也避免了為達技術標準而大幅改造設備的困境，使產品符合新標準的要求。 [0005]為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種制備聚氯化鋁的方法，其特征 在于:具體步驟為：
[0006] (1)膨潤土的預處理:將5-10Kg質量分數為2-8 %的醋酸溶液與5-8Kg的膨潤土混 合，然后放置在50_65°C的水浴鍋上加熱至干燥，放入馬弗爐內在500-900 °C焙燒0.5-3小 時，將焙燒后的膨潤土自然冷卻，粉碎，過20目篩，得到處理好的膨潤土；
[0007] (2)高鋁精煉渣的預處理:將10Kg高鋁精煉渣放入顆式破碎機破碎0.5-2小時，使 出料粒度為達l〇_20mm，放入馬弗爐內在300-500°C焙燒0.5-2小時，取出放入冷水中冷卻， 再取出晾干，然后放入紅外烘箱在50°C下干燥12小時，得到處理好的高鋁精煉渣；
[0008] (3)-步反應:將10-16Kg質量比為1-3:1的處理好的膨潤土和處理好的高鋁精煉 渣投入反應釜中，上好反應釜人孔蓋，再把30-50Kg質量分數為20-35 %的鹽酸用栗打入反 應釜，然后開蒸汽升溫，在100_158°C溫度下進行反應2-4小時；
[0009] (4)二步反應:一步反應結束后，將14-22Kg鋁酸鈣投入溶解釜，加入50-100Kg純凈 水溶解，將溶解好的鋁酸鈣溶液壓入反應釜中，在l〇〇_115°C溫度下進一步反應4-7小時；
[0010] (5)壓濾:二步反應結束后，用栗將料液壓到壓濾機進行過濾，沉降6-12小時，將上 層清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化鋁液體；
[0011] (6)除重金屬離子:用栗將粗制聚氯化鋁液體輸送到反應池，加入改性粘土礦物反 應5-10小時，自然沉淀6-12小時，再用栗將上層液體壓到壓濾機進行過濾，最后用含有活性 炭的超濾膜過濾，得到成品聚氯化鋁液體；
[0012] (7)噴霧干燥:先將風機將蒸汽換熱器的干熱空氣，通過干燥塔頂部的熱風蝸殼和 熱風分配器均勻地流入干燥室，然后將干燥的成品聚氯化鋁液體由料槽，通過供料栗送入 霧化器，在霧化盤離心力的作用下，物料分散成霧滴，在干燥室內，霧滴與熱風接觸，被干燥 成產品，包裝，得到成品聚氯化鋁固體。
[0013] 在本發(fā)明中，作為進一步說明，步驟(4)所述的鋁酸鈣的氧化鋁含量多55%，反應 釜的壓力為0.15-0.40MPa。
[0014]在本發(fā)明中，作為進一步說明，步驟(5)所述的料液濁度為〈200NTU，壓濾機油壓壓 力為10-20MPa。
[0015]在本發(fā)明中，作為進一步說明，步驟(6)所述的改性粘土礦物的制備方法為:先將 10-16Kg的粘土礦物粉碎，過20目篩，用15-25Kg質量分數為6-20 %的雙氧水浸泡5-10天，再 用15-25Kg質量分數為20-30%的鹽酸浸泡3-5天，最后用25-30此質量分數為2-5%的碳酸 鈉溶液浸泡5-10天并不斷攪拌，過濾，濾渣用三次蒸餾水洗滌至濾液pH為5-8，于室溫下在 0.05-0.15MPa的壓力下真空干燥6-12小時，研磨過20目篩，得到改性粘土礦物。
[0016]在本發(fā)明中，作為進一步說明，所述的粘土礦物為蒙脫土、膨潤土、高嶺土、埃洛 石、蛇紋石、葉臘石、伊利石、蛭石和海泡石中的一種或多種。
[0017] 在本發(fā)明中，作為進一步說明，步驟（7)是在負壓條件下進行，壓力為負0.5-0 ? 8MPa，氧化鋁含量彡28 %。
[0018] 在本發(fā)明中，作為進一步說明，步驟(7)中干燥塔的進風溫度為150-270 °C。
[0019] 在本發(fā)明中，作為進一步說明，所述的聚氯化鋁的鹽基度為60-95%。
[0020] 部分原料有效功能介紹如下：
[0021] 膨潤土也叫斑脫巖，皂土或膨土巖。我國開發(fā)使用膨潤土的歷史悠久，原來只是做 為一種洗滌劑。美國最早發(fā)現是在懷俄明州的古地層中，呈黃綠色的粘土，加水后能膨脹成 糊狀，后來人們就把凡是有這種性質的粘土，統(tǒng)稱為膨潤土。其實膨潤土的主要礦物成分是 蒙脫石，含量在85-90%，膨潤土的一些性質也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石可呈各種顏 色如黃綠、黃白、灰、白色等等。可以成致密塊狀，也可為松散的土狀，用手指搓磨時有滑感， 小塊體加水后體積脹大數倍至20-30倍，在水中呈懸浮狀，水少時呈糊狀。蒙脫石的性質和 它的化學成分和內部結構有關。
[0022]高鋁精煉渣的主要成分是Ca0-Al203,是指將原料按一定比例和粒度混合后，在低 于原料熔點的情況下加熱，使原料燒結在一起，然后再破碎成需要的顆粒粒度后使用的精 煉渣。
[0023] 鹽酸又名氫氯酸，是氯化氫的水溶液，屬于一元無機強酸，工業(yè)用途廣泛。鹽酸的 性狀為無色透明的液體，有強烈的刺鼻氣味，具有較高的腐蝕性。濃鹽酸（質量分數約為 37%)具有極強的揮發(fā)性，因此盛有濃鹽酸的容器打開后氯化氫氣體會揮發(fā)，與空氣中的水 蒸氣結合產生鹽酸小液滴，使瓶口上方出現酸霧。鹽酸是胃酸的主要成分，它能夠促進食物 消化、抵御微生物感染。
[0024] 鋁酸鈣是一種難溶于水的白色固體，無臭、無味、質極硬，易吸潮而不潮解。兩性氧 化物，能溶于無機酸和堿性溶液中，幾乎不溶于水及非極性有機溶劑。是一系列由氧化鈣和 氧化鋁在高溫下燒結而成的無機化合物，由于其硬度大、熔點高的物理性質，被應用于水泥 和滅火材料中。通式為mCaO ? nAl2〇3。鋁酸鈣產品分為水制備用、煉鋼除渣劑、高鋁水泥三大 類。
[0025] 粘土礦物(clay minerals)，地質學專業(yè)術語，是組成粘土巖和土壤的主要礦物。 它們是一些含鋁、鎂等為主的含水硅酸鹽礦物。層狀硅酸鹽礦物具有四面體片和八面體片 組成的晶體結構。由一個四面體片和一個八面體片組成的結構單元層稱為1:1型，如高嶺 石、埃洛石和蛇紋石等；由兩個四面體片夾一個八面體片組成的結構單元層稱為2:1型，如 蒙脫石、葉臘石、云母、蛭石等。粘土礦物的結構單元層通常都帶有電荷。由于粘土礦物顆粒 細微、帶有電荷、比表面積巨大和存在結構層間域等，使之具有吸附性、膨脹性、可塑性和離 子交換等特殊性能，這些性能使粘土礦物材料得到廣泛的應用。
[0026]活性炭是一種黑色多孔的固體炭質，由煤通過粉碎、成型或用均勻的煤粒經炭化、 活化生產。主要成分為碳，并含少量氧、氫、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面積在500 ~1700m2/g間。具有很強的吸附性能，為用途極廣的一種工業(yè)吸附劑。
[0027]本發(fā)明具有以下有益效果：
[0028] 1.本發(fā)明對膨潤土采取預處理方式，可以打破膨潤土的內部的晶型結構，提高膨 潤土的反應活性。膨潤土中所含的鋁硅酸鹽在不同溫度下發(fā)生晶形和礦物結構的不同改 變，因而使礦中的氧化鋁在酸中的溶出率也隨之變化。以鋁娃酸鹽形態(tài)存在的氧化鋁，與鹽 酸反應活性很低，因此必須通過一定條件進行處理，使其變成為活性較大的無定形體。根據 膨潤土的化學性質，當焙燒溫度在500-750°C之間時，焙燒后與鹽酸反應的活性大幅提高； 與現有技術中公布將膨潤土直接與鹽酸反應后膨潤土的反應活性提高了 15-30%，使Al2〇3 的浸出率達52-86%。
[0029] 2.本發(fā)明采用的一種聚氯化鋁的生產方法，能夠有效的降低生產過程中產生的重 金屬的含量，使產品能夠符合新的國家標準。經過改性過的粘土礦物，去除了自身的有機質 和重金屬，雜質被除掉，露出新鮮的活性表面，具有比原土更優(yōu)的對重金屬的吸附效果。其 一是改性后粘土礦物的比表面積和孔容加大，伴隨產生了巨大的表面能，對于重金屬的表 面吸附能力加強;其二是改性粘土礦物吸水膨脹，晶層底面間距加大，膨脹后的層間陽離子 也可以與溶液中的其它陽離子進行交換，吸附重金屬能力更強;其三是改性粘土礦物的晶 層間存在的永久性負電荷，以靜電引力的形式將陽離子吸附于其間，并保持著交換狀態(tài);這 三種之間的協(xié)同作用加強了改性粘土礦物對重金屬離子的吸附性，大大降低了聚氯化鋁中 的重金屬的含量，提高了產品的純度。
[0030] 3.本發(fā)明采用的一種聚氯化鋁的生產方法中采用的除重金屬離子的步驟簡單，工 藝設備易安裝、易操作且更換頻率低，大大降低了生產企業(yè)的改造成本，提高產品質量，同 時也避免了為達技術標準而大幅改造設備的困境，符合新標準的要求。 【【具體實施方式】】
[0031] 實施例1:
[0032] 1.改性粘土礦物的制備
[0033]先將2Kg膨潤土、3Kg伊利石和5Kg海泡石粉碎，過20目篩，用15Kg質量分數為6%的 雙氧水浸泡5天，再用15Kg質量分數為20 %的鹽酸浸泡3天，最后用25Kg質量分數為2 %的碳 酸鈉溶液浸泡5天并不斷攪拌，過濾，濾渣用三次蒸餾水洗滌至濾液pH為5,于室溫下在 0.05MPa的壓力下真空干燥12小時，研磨過20目篩，得到改性粘土礦物。
[0034] 2.聚氯化鋁的制備方法，具體步驟為：
[0035] (1)膨潤土的預處理:將5Kg質量分數為2 %的醋酸溶液與5Kg的膨潤土混合，然后 放置在50 °C的水浴鍋上加熱至干燥，放入馬弗爐內在500 °C焙燒3小時，將焙燒后的高嶺土 自然冷卻，粉碎，過20目篩，得到處理好的膨潤土；經過處理的膨潤土的Al2〇3的浸出率為 52% ；
[0036] (2)高鋁精煉渣的預處理:將10Kg高鋁精煉渣放入顆式破碎機破碎0.5小時，使出 料粒度為達20mm，放入馬弗爐內在300°C焙燒2小時，取出放入冷水中冷卻，再取出晾干，然 后放入紅外烘箱在50°C下干燥12小時，得到處理好的高鋁精煉渣；
[0037] (3)-步反應:將5Kg處理好的膨潤土和5Kg處理好的高鋁精煉渣投入反應釜中，上 好反應釜人孔蓋，再把30Kg質量分數為20 %的鹽酸用栗打入反應釜，然后開蒸汽升溫，在溫 度為100°C，壓力為0.15MPa下進行反應2小時；
[0038] (4)二步反應:一步反應結束后，將14Kg鋁酸鈣投入溶解釜，加入50Kg純凈水溶解， 將溶解好的鋁酸鈣溶液壓入反應釜中，在115°C溫度下進一步反應4小時；
[0039] (5)壓濾:二步反應結束后，用栗將料液壓到壓濾機以油壓壓力lOMPa進行過濾，沉 降6小時，將上層清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化鋁液體；
[0040] (6)除重金屬離子:用栗將粗制聚氯化鋁液體輸送到反應池，加入改性粘土礦物反 應5小時，自然沉淀6小時，再用栗將上層液體壓到壓濾機進行過濾，最后用含有活性炭的超 濾膜過濾，得到成品聚氯化鋁液體；
[0041] (7)噴霧干燥:先將風機將蒸汽換熱器的干熱空氣，進風溫度為150°C，通過干燥塔 頂部的熱風蝸殼和熱風分配器均勻地流入干燥室，然后將干燥的成品聚氯化鋁液體由料 槽，通過供料栗送入霧化器，在霧化盤離心力的作用下，物料分散成霧滴，在干燥室內，壓力 為-0.5MPa的條件下霧滴與熱風接觸，被干燥成產品，包裝，得到鹽基度為75%的成品聚氯 化鋁固體。
[0042] 實施例2:
[0043] 1.改性粘土礦物的制備
[0044]先將5Kg葉臘石、lKg蛭石、2Kg高嶺土和2Kg蒙脫土粉碎，過20目篩，用18Kg質量分 數為8%的雙氧水浸泡6天，再用18Kg質量分數為21 %的鹽酸浸泡3天，最后用25Kg質量分數 為2.5 %的碳酸鈉溶液浸泡6天并不斷攪拌，過濾，濾渣用三次蒸餾水洗滌至濾液pH為5.5， 于室溫下在〇.〇7MPa的壓力下真空干燥11小時，研磨過20目篩，得到改性粘土礦物。
[0045] 2.聚氯化鋁的制備方法，具體步驟為：
[0046] (1)膨潤土的預處理:將6Kg質量分數為3 %的醋酸溶液與5Kg的膨潤土混合，然后 放置在55 °C的水浴鍋上加熱至干燥，放入馬弗爐內在550 °C焙燒3小時，將焙燒后的高嶺土 自然冷卻，粉碎，過20目篩，得到處理好的膨潤土；經過處理的膨潤土的Al2〇3的浸出率為 60% ；
[0047] (2)高鋁精煉渣的預處理:將10Kg高鋁精煉渣放入顆式破碎機破碎1小時，使出料 粒度為達15mm，放入馬弗爐內在350 °C焙燒2小時，取出放入冷水中冷卻，再取出晾干，然后 放入紅外烘箱在50°C下干燥12小時，得到處理好的高鋁精煉渣；
[0048] (3)-步反應:將lOKg處理好的膨潤土和6Kg處理好的高鋁精煉渣投入反應釜中， 上好反應釜人孔蓋，再把35Kg質量分數為25 %的鹽酸用栗打入反應釜，然后開蒸汽升溫，在 溫度為l〇8°C，壓力為0.18MPa下進行反應2小時；
[0049] (4)二步反應:一步反應結束后，將15Kg鋁酸鈣投入溶解釜，加入55Kg純凈水溶解， 將溶解好的鋁酸鈣溶液壓入反應釜中，在112°C溫度下進一步反應4小時；
[0050] (5)壓濾:二步反應結束后，用栗將料液壓到壓濾機以油壓壓力llMPa進行過濾，沉 降7小時，將上層清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化鋁液體；
[0051] (6)除重金屬離子:用栗將粗制聚氯化鋁液體輸送到反應池，加入改性粘土礦物反 應5小時，自然沉淀7小時，再用栗將上層液體壓到壓濾機進行過濾，最后用含有活性炭的超 濾膜過濾，得到成品聚氯化鋁液體；
[0052] (7)噴霧干燥:先將風機將蒸汽換熱器的干熱空氣，進風溫度為165°C，通過干燥塔 頂部的熱風蝸殼和熱風分配器均勻地流入干燥室，然后將干燥的成品聚氯化鋁液體由料 槽，通過供料栗送入霧化器，在霧化盤離心力的作用下，物料分散成霧滴，在干燥室內，壓力 為-0.55MPa的條件下霧滴與熱風接觸，被干燥成產品，包裝，得到鹽基度為85 %的成品聚氯 化鋁固體。
[0053] 實施例3:
[0054] 1.改性粘土礦物的制備
[0055]先將3Kg埃洛石和lOKg葉臘石粉碎，過20目篩，用20Kg質量分數為10%的雙氧水浸 泡7天，再用20Kg質量分數為23 %的鹽酸浸泡4天，最后用28Kg質量分數為3 %的碳酸鈉溶液 浸泡7天并不斷攪拌，過濾，濾渣用三次蒸餾水洗滌至濾液pH為7，于室溫下在0.08MPa的壓 力下真空干燥11小時，研磨過20目篩，得到改性粘土礦物。
[0056] 2.聚氯化鋁的制備方法，具體步驟為：
[0057] (1)膨潤土的預處理:將7Kg質量分數為4%的醋酸溶液與4Kg的膨潤土混合，然后 放置在55°C的水浴鍋上加熱至干燥，放入馬弗爐內在600°C焙燒2.5小時。將焙燒后的高嶺 土自然冷卻，粉碎，過20目篩，得到處理好的膨潤土;經過處理的膨潤土的Al 2〇3的浸出率為 86% ；
[0058] (2)高鋁精煉渣的預處理:將lOKg高鋁精煉渣放入顆式破碎機破碎1.5小時，使出 料粒度為達15mm，放入馬弗爐內在400°C焙燒1.5小時，取出放入冷水中冷卻，再取出晾干， 然后放入紅外烘箱在50°C下干燥12小時，得到處理好的高鋁精煉渣；
[0059] (3)-步反應:將12Kg處理好的膨潤土和4Kg處理好的高鋁精煉渣投入反應釜中， 上好反應釜人孔蓋，再把30Kg質量分數為30 %的鹽酸用栗打入反應釜，然后開蒸汽升溫，在 溫度為116°C，壓力為0.18MPa下進行反應3小時；
[0060] (4)二步反應:一步反應結束后，將16Kg鋁酸鈣投入溶解釜，加入60Kg純凈水溶解， 將溶解好的鋁酸鈣溶液壓入反應釜中，在110°c溫度下進一步反應5小時；
[0061] (5)壓濾:二步反應結束后，用栗將料液壓到壓濾機以油壓壓力13MPa進行過濾，沉 降8小時，將上層清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化鋁液體；
[0062] (6)除重金屬離子:用栗將粗制聚氯化鋁液體輸送到反應池，加入改性粘土礦物反 應8小時，自然沉淀7小時，再用栗將上層液體壓到壓濾機進行過濾，最后用含有活性炭的超 濾膜過濾，得到成品聚氯化鋁液體；
[0063] (7)噴霧干燥:先將風機將蒸汽換熱器的干熱空氣，進風溫度為180°C，通過干燥塔 頂部的熱風蝸殼和熱風分配器均勻地流入干燥室，然后將干燥的成品聚氯化鋁液體由料 槽，通過供料栗送入霧化器，在霧化盤離心力的作用下，物料分散成霧滴，在干燥室內，壓力 為-0.6MPa的條件下霧滴與熱風接觸，被干燥成產品，包裝，得到鹽基度為95 %的成品聚氯 化鋁固體。
[0064] 實施例4:
[0065] 1.改性粘土礦物的制備
[0066] 先將4Kg蛇紋石、4Kg蒙脫土、4Kg伊利石和4Kg蛭石粉碎，過20目篩，用22Kg質量分 數為12%的雙氧水浸泡7天，再用22Kg質量分數為25%的鹽酸浸泡4天，最后用30Kg質量分 數3.5 %的碳酸鈉溶液浸泡8天并不斷攪拌，過濾，濾渣用三次蒸餾水洗滌至濾液pH為6.5， 于室溫下在O.IMPa的壓力下真空干燥10小時，研磨過20目篩，得到改性粘土礦物。
[0067] 2.聚氯化鋁的制備方法，具體步驟為：
[0068] (1)膨潤土的預處理:將8Kg質量分數為5 %的醋酸溶液與6Kg的膨潤土混合，然后 放置在60 °C的水浴鍋上加熱至干燥，放入馬弗爐內在700 °C焙燒2小時，將焙燒后的高嶺土 自然冷卻，粉碎，過20目篩，得到處理好的膨潤土；經過處理的膨潤土的Al2〇3的浸出率為 72% ；
[0069] (2)高鋁精煉渣的預處理:將10Kg高鋁精煉渣放入顆式破碎機破碎2小時，使出料 粒度為達1 〇mm，放入馬弗爐內在500 °C焙燒1小時，取出放入冷水中冷卻，再取出晾干，然后 放入紅外烘箱在50°C下干燥12小時，得到處理好的高鋁精煉渣；
[0070] (3)-步反應:將10Kg處理好的膨潤土和6Kg處理好的高鋁精煉渣投入反應釜中， 上好反應釜人孔蓋，再把30Kg質量分數為35 %的鹽酸用栗打入反應釜，然后開蒸汽升溫，在 溫度為124°C，壓力為0 ? 25MPa下進行反應3小時；
[0071] (4)二步反應:一步反應結束后，將17Kg鋁酸鈣投入溶解釜，加入65Kg純凈水溶解， 將溶解好的鋁酸鈣溶液壓入反應釜中，在l〇8°C溫度下進一步反應5小時；
[0072] (5)壓濾:二步反應結束后，用栗將料液壓到壓濾機以油壓壓力14MPa進行過濾，沉 降6-12小時，將上層清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化鋁液體；
[0073] (6)除重金屬離子:用栗將粗制聚氯化鋁液體輸送到反應池，加入改性粘土礦物反 應7小時，自然沉淀8小時，再用栗將上層液體壓到壓濾機進行過濾，最后用含有活性炭的超 濾膜過濾，得到成品聚氯化鋁液體；
[0074] (7)噴霧干燥:先將風機將蒸汽換熱器的干熱空氣，進風溫度為195°C，通過干燥塔 頂部的熱風蝸殼和熱風分配器均勻地流入干燥室，然后將干燥的成品聚氯化鋁液體由料 槽，通過供料栗送入霧化器，在霧化盤離心力的作用下，物料分散成霧滴，在干燥室內，壓力 為-0.65MPa的條件下霧滴與熱風接觸，被干燥成產品，包裝，得到鹽基度為69 %的成品聚氯 化鋁固體。
[0075] 實施例5:
[0076] 1.改性粘土礦物的制備
[0077]先將5私膨潤土、4敁高嶺土和4私埃洛石粉碎，過20目篩，用231^質量分數為14% 的雙氧水浸泡8天，再用23Kg質量分數為27%的鹽酸浸泡4天，最后用32Kg質量分數為4%的 碳酸鈉溶液浸泡8天并不斷攪拌，過濾，濾渣用三次蒸餾水洗滌至濾液pH為7，于室溫下在 0.1 IMPa的壓力下真空干燥9小時，研磨過20目篩，得到改性粘土礦物。
[0078] 2.聚氯化鋁的制備方法，具體步驟為：
[0079] (1)膨潤土的預處理:將8Kg質量分數為7 %的醋酸溶液與7Kg的膨潤土混合，然后 放置在65°C的水浴鍋上加熱至干燥，放入馬弗爐內在900°C焙燒0.5小時，將焙燒后的高嶺 土自然冷卻，粉碎，過20目篩，得到處理好的膨潤土;經過處理的膨潤土的Al2〇3的浸出率為 80% ；
[0080] (2)高鋁精煉渣的預處理:將10Kg高鋁精煉渣放入顆式破碎機破碎2小時，使出料 粒度為達1 〇_，放入馬弗爐內在500 °C焙燒0.5小時，取出放入冷水中冷卻，再取出晾干，然 后放入紅外烘箱在50°C下干燥12小時，得到處理好的高鋁精煉渣；
[0081 ] (3)-步反應:將9Kg處理好的膨潤土和7Kg處理好的高鋁精煉渣投入反應釜中，上 好反應釜人孔蓋，再把40Kg質量分數為20 %的鹽酸用栗打入反應釜，然后開蒸汽升溫，在溫 度為132°C，壓力為0.3MPa下進行反應2小時；
[0082] (4)二步反應:一步反應結束后，將18Kg鋁酸鈣投入溶解釜，加入70Kg純凈水溶解， 將溶解好的鋁酸鈣溶液壓入反應釜中，在l〇6°C溫度下進一步反應6小時；
[0083] (5)壓濾:二步反應結束后，用栗將料液壓到壓濾機以油壓壓力15MPa進行過濾，沉 降9小時，將上層清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化鋁液體；
[0084] (6)除重金屬離子:用栗將粗制聚氯化鋁液體輸送到反應池，加入改性粘土礦物反 應7小時，自然沉淀9小時，再用栗將上層液體壓到壓濾機進行過濾，最后用含有活性炭的超 濾膜過濾，得到成品聚氯化鋁液體；
[0085] (7)噴霧干燥:先將風機將蒸汽換熱器的干熱空氣，進風溫度為205°C，通過干燥塔 頂部的熱風蝸殼和熱風分配器均勻地流入干燥室，然后將干燥的成品聚氯化鋁液體由料 槽，通過供料栗送入霧化器，在霧化盤離心力的作用下，物料分散成霧滴，在干燥室內，壓力 為-0.7MPa的條件下霧滴與熱風接觸，被干燥成產品，包裝，得到鹽基度為76%的成品聚氯 化鋁固體。
[0086] 實施例6:
[0087] 1.改性粘土礦物的制備
[0088] 先將10Kg葉臘石、2Kg蛇紋石和2Kg海泡石粉碎，過20目篩，用24Kg質量分數為16% 的雙氧水浸泡9天，再用24Kg質量分數為28%的鹽酸浸泡4天，最后用33Kg質量分數為4.5% 的碳酸鈉溶液浸泡9天并不斷攪拌，過濾，濾渣用三次蒸餾水洗滌至濾液pH為7.5，于室溫下 在0.12MPa的壓力下真空干燥8小時，研磨過20目篩，得到改性粘土礦物。
[0089] 2.聚氯化鋁的制備方法，具體步驟為：
[0090] (1)膨潤土的預處理:將9Kg質量分數為8%的醋酸溶液與7Kg的膨潤土混合，然后 放置在65 °C的水浴鍋上加熱至干燥，放入馬弗爐內在700 °C焙燒2小時，將焙燒后的高嶺土 自然冷卻，粉碎，過20目篩，得到處理好的膨潤土；經過處理的膨潤土的Al2〇 3的浸出率為 65% ；
[0091] (2)高鋁精煉渣的預處理:將10Kg高鋁精煉渣放入顆式破碎機破碎1.5小時，使出 料粒度為達18mm，放入馬弗爐內在450°C焙燒1.5小時，取出放入冷水中冷卻，再取出晾干， 然后放入紅外烘箱在50°C下干燥12小時，得到處理好的高鋁精煉渣；
[0092] (3)-步反應:將6Kg處理好的膨潤土和5Kg處理好的高鋁精煉渣投入反應釜中，上 好反應釜人孔蓋，再把40Kg質量分數為35 %的鹽酸用栗打入反應釜，然后開蒸汽升溫，在溫 度為138°C，壓力為0 ? 33MPa下進行反應3小時；
[0093] (4)二步反應:一步反應結束后，將19Kg鋁酸鈣投入溶解釜，加入80Kg純凈水溶解， 將溶解好的鋁酸鈣溶液壓入反應釜中，在l〇4°C溫度下進一步反應6小時；
[0094] (5)壓濾:二步反應結束后，用栗將料液壓到壓濾機以油壓壓力17MPa進行過濾，沉 降11小時，將上層清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化鋁液體；
[0095] (6)除重金屬離子:用栗將粗制聚氯化鋁液體輸送到反應池，加入改性粘土礦物反 應8小時，自然沉淀10小時，再用栗將上層液體壓到壓濾機進行過濾，最后用含有活性炭的 超濾膜過濾，得到成品聚氯化鋁液體；
[0096] (7)噴霧干燥:先將風機將蒸汽換熱器的干熱空氣，進風溫度為220°C，通過干燥塔 頂部的熱風蝸殼和熱風分配器均勻地流入干燥室，然后將干燥的成品聚氯化鋁液體由料 槽，通過供料栗送入霧化器，在霧化盤離心力的作用下，物料分散成霧滴，在干燥室內，壓力 為-0.7MPa的條件下霧滴與熱風接觸，被干燥成產品，包裝，得到鹽基度為82%成品聚氯化 鋁固體。
[0097] 實施例7:
[0098] 1.改性粘土礦物的制備
[0099]先將3Kg蒙脫土、3Kg膨潤土、3Kg高嶺土和3Kg埃洛石粉碎，過20目篩，用25Kg質量 分數為18%的雙氧水浸泡9天，再用25Kg質量分數為29%的鹽酸浸泡5天，最后用34Kg質量 分數為5%的碳酸鈉溶液浸泡9天并不斷攪拌，過濾，濾渣用三次蒸餾水洗滌至濾液pH為 7.5，于室溫下在0.14MPa的壓力下真空干燥7小時，研磨過20目篩，得到改性海泡石。
[0100] 2.聚氯化鋁的制備方法，具體步驟為：
[0101] (1)膨潤土的預處理:將10Kg質量分數為8%的醋酸溶液與8Kg的膨潤土混合，然后 放置在65 °C的水浴鍋上加熱至干燥，放入馬弗爐內在800 °C焙燒2小時，將焙燒后的高嶺土 自然冷卻，粉碎，過20目篩，得到處理好的膨潤土；經過處理的膨潤土的Al2〇 3的浸出率為 77% ；
[0102] (2)高鋁精煉渣的預處理:將10Kg高鋁精煉渣放入顆式破碎機破碎0.5小時，使出 料粒度為達11mm，放入馬弗爐內在300°C焙燒2小時，取出放入冷水中冷卻，再取出晾干，然 后放入紅外烘箱在50°C下干燥12小時，得到處理好的高鋁精煉渣；
[0103] (3)-步反應:將8Kg處理好的膨潤土和4Kg處理好的高鋁精煉渣投入反應釜中，上 好反應釜人孔蓋，再把50Kg質量分數為25 %的鹽酸用栗打入反應釜，然后開蒸汽升溫，在溫 度為146°C，壓力為0 ? 36MPa下進行反應3小時；
[0104] (4)二步反應:一步反應結束后，將20Kg鋁酸鈣投入溶解釜，加入90Kg純凈水溶解， 將溶解好的鋁酸鈣溶液壓入反應釜中，在l〇2°C溫度下進一步反應7小時；
[0105] (5)壓濾:二步反應結束后，用栗將料液壓到壓濾機以油壓壓力19MPa進行過濾，沉 降11小時，將上層清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化鋁液體；
[0106] (6)除重金屬離子:用栗將粗制聚氯化鋁液體輸送到反應池，加入改性粘土礦物反 應9小時，自然沉淀11小時，再用栗將上層液體壓到壓濾機進行過濾，最后用含有活性炭的 超濾膜過濾，得到成品聚氯化鋁液體；
[0107] (7)噴霧干燥:先將風機將蒸汽換熱器的干熱空氣，進風溫度為230°C，通過干燥塔 頂部的熱風蝸殼和熱風分配器均勻地流入干燥室，然后將干燥的成品聚氯化鋁液體由料 槽，通過供料栗送入霧化器，在霧化盤離心力的作用下，物料分散成霧滴，在干燥室內，壓力 為-0.75MPa的條件下霧滴與熱風接觸，被干燥成產品，包裝，得到鹽基度為60 %成品聚氯化 鋁固體。
[0108] 實施例8:
[0109] 1.改性粘土礦物的制備
[0110] 先將16Kg蛭石粉碎，過20目篩，用25Kg質量分數為20%的雙氧水浸泡10天，再用 25Kg質量分數為30 %的鹽酸浸泡5天，最后35Kg質量分數為用5 %的碳酸鈉溶液浸泡10天并 不斷攪拌，過濾，濾渣用三次蒸餾水洗滌至濾液pH為8,于室溫下在0.15MPa的壓力下真空干 燥6小時，研磨過20目篩，得到改性粘土礦物。
[0111] 2.聚氯化鋁的制備方法，具體步驟為：
[0112] (1)膨潤土的預處理:將10Kg質量分數為8%的醋酸溶液與8Kg的膨潤土混合，然后 放置在55°C的水浴鍋上加熱至干燥，放入馬弗爐內在900°C焙燒0.5小時，將焙燒后的高嶺 土自然冷卻，粉碎，過20目篩，得到處理好的膨潤土;經過處理的膨潤土的Al2〇3的浸出率為 79% ；
[0113] (2)高鋁精煉渣的預處理:將10Kg高鋁精煉渣放入顆式破碎機破碎2小時，使出料 粒度為達20mm，放入馬弗爐內在500 °C焙燒0.5小時，取出放入冷水中冷卻，再取出晾干，然 后放入紅外烘箱在50°C下干燥12小時，得到處理好的高鋁精煉渣；
[0114] (3)-步反應:將10Kg處理好的膨潤土和5Kg處理好的高鋁精煉渣投入反應釜中， 上好反應釜人孔蓋，再把50Kg質量分數為35 %的鹽酸用栗打入反應釜，然后開蒸汽升溫，在 溫度為158°C，壓力為0.4MPa下進行反應4小時；
[0115] (4)二步反應：一步反應結束后，將22Kg鋁酸鈣投入溶解釜，加入lOOKg純凈水溶 解，將溶解好的鋁酸鈣溶液壓入反應釜中，在l〇〇°C溫度下進一步反應7小時；
[0116] (5)壓濾:二步反應結束后，用栗將料液壓到壓濾機以油壓壓力20MPa進行過濾，沉 降12小時，將上層清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化鋁液體；
[0117] (6)除重金屬離子:用栗將粗制聚氯化鋁液體輸送到反應池，加入改性粘土礦物反 應10小時，自然沉淀12小時，再用栗將上層液體壓到壓濾機進行過濾，最后用含有活性炭的 超濾膜過濾，得到成品聚氯化鋁液體；
[0118] (7)噴霧干燥:先將風機將蒸汽換熱器的干熱空氣，進風溫度為270°C，通過干燥塔 頂部的熱風蝸殼和熱風分配器均勻地流入干燥室，然后將干燥的成品聚氯化鋁液體由料 槽，通過供料栗送入霧化器，在霧化盤離心力的作用下，物料分散成霧滴，在干燥室內，壓力 為-O.SMPa的條件下霧滴與熱風接觸，被干燥成產品，包裝，得到鹽基度為77%的成品聚氯 化鋁固體。
[0119] 對比實施例1:
[0120] 將未增加除重金屬步驟的實施例和實施例1-8的砷(As)的質量分數、鉛(Pb)的質 量分數、鎘(Cd)的質量分數、汞(Hg)的質量分數和六價鉻(Cr+ 6)的質量分數進行測量，結果 見表1。
[0121] 表 1:
[0124] 表1結果表明：砷(As)含量的質量份數從高到低排列為:為增加除重金屬步驟的實 施例〉實施例6>實施例1 =實施例4>實施例7>實施例8 =實施例5>實施例2>實施例3;鉛(Pb) 含量的質量份數從高到低排列為:為增加除重金屬步驟的實施例〉實施例2 =實施例5>實施 例7>實施例8 =實施例4>實施例6>實施例1>實施例3;鎘(Cd)含量的質量份數從高到低排列 為:為增加除重金屬步驟的實施例〉實施例8>實施例1>實施例5>實施例7>實施例6>實施例2 =實施例4>實施例3;砷含量的質量份數從高到低排列為:為增加除重金屬步驟的實施例〉 實施例6>實施例1 =實施例4>實施例7>實施例8 =實施例5>實施例2>實施例3;汞(Hg)含量 的質量份數從高到低排列為:為增加除重金屬步驟的實施例〉實施例4>實施例8>實施例6> 實施例7>實施例1>實施例2>實施例3;六價鉻(Cr+ 6)含量的質量份數從高到低排列為:為增 加除重金屬步驟的實施例〉實施例2 =實施例7>實施例1 =實施例4 =實施例8>實施例6 =實 施例6>實施例3;
[0125] 在本發(fā)明的一種較佳實施方式為：
[0126] 1.改性粘土礦物的制備
[0127] 先將3Kg埃洛石和10Kg葉臘石粉碎，過20目篩，用20Kg質量分數為10%的雙氧水浸 泡7天，再用20Kg質量分數為23 %的鹽酸浸泡4天，最后用28Kg質量分數為3 %的碳酸鈉溶液 浸泡7天并不斷攪拌，過濾，濾渣用三次蒸餾水洗滌至濾液pH為7，于室溫下在0.08MPa的壓 力下真空干燥11小時，研磨過20目篩，得到改性粘土礦物。
[0128] 2.聚氯化鋁的制備方法，具體步驟為：
[0129] (1)膨潤土的預處理:將7Kg質量分數為4%的醋酸溶液與4Kg的膨潤土混合，然后 放置在55°C的水浴鍋上加熱至干燥，放入馬弗爐內在600°C焙燒2.5小時。將焙燒后的高嶺 土自然冷卻，粉碎，過20目篩，得到處理好的膨潤土;經過處理的膨潤土的Al 2〇3的浸出率為 96% ；
[0130] (2)高鋁精煉渣的預處理:將lOKg高鋁精煉渣放入顆式破碎機破碎1.5小時，使出 料粒度為達15mm，放入馬弗爐內在400°C焙燒1.5小時，取出放入冷水中冷卻，再取出晾干， 然后放入紅外烘箱在50°C下干燥12小時，得到處理好的高鋁精煉渣；
[0131] (3)-步反應:將12Kg處理好的膨潤土和4Kg處理好的高鋁精煉渣投入反應釜中， 上好反應釜人孔蓋，再把30Kg質量分數為30 %的鹽酸用栗打入反應釜，然后開蒸汽升溫，在 溫度為116°C，壓力為0.18MPa下進行反應3小時；
[0132] (4)二步反應:一步反應結束后，將16Kg鋁酸鈣投入溶解釜，加入60Kg純凈水溶解， 將溶解好的鋁酸鈣溶液壓入反應釜中，在110°c溫度下進一步反應5小時；
[0133] (5)壓濾:二步反應結束后，用栗將料液壓到壓濾機以油壓壓力13MPa進行過濾，沉 降8小時，將上層清液放入粗成品池，得到粗制聚氯化鋁液體；
[0134] (6)除重金屬離子:用栗將粗制聚氯化鋁液體輸送到反應池，加入改性粘土礦物反 應8小時，自然沉淀7小時，再用栗將上層液體壓到壓濾機進行過濾，最后用含有活性炭的超 濾膜過濾，得到成品聚氯化鋁液體；
[0135] (7)噴霧干燥:先將風機將蒸汽換熱器的干熱空氣，進風溫度為180°C，通過干燥塔 頂部的熱風蝸殼和熱風分配器均勻地流入干燥室，然后將干燥的成品聚氯化鋁液體由料 槽，通過供料栗送入霧化器，在霧化盤離心力的作用下，物料分散成霧滴，在干燥室內，壓力 為-0.6MPa的條件下霧滴與熱風接觸，被干燥成產品，包裝，得到鹽基度為95 %的成品聚氯 化鋁固體。
[0136] 上述說明是針對本發(fā)明較佳可行實施例的詳細說明，但實施例并非用以限定本發(fā) 明的專利申請范圍，凡本發(fā)明所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬 于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。
【主權項】
1. 一種制備聚氯化鋁的方法，其特征在于:具體步驟為： (1) 膨潤土的預處理:將5-10Kg質量分數為2-8 %的醋酸溶液與5-8Kg的膨潤土混合，然 后放置在50-65 °C的水浴鍋上加熱至干燥，放入馬弗爐內在500-900 °C焙燒0.5-3小時，將焙 燒后的膨潤土自然冷卻，粉碎，過20目篩，得到處理好的膨潤土； (2) 高鋁精煉渣的預處理:將10Kg高鋁精煉渣放入顆式破碎機破碎0.5-2小時，使出料 粒度為達10_20mm，放入馬弗爐內在300-500°C焙燒0.5-2小時，取出放入冷水中冷卻，再取 出晾干，然后放入紅外烘箱在50°C下干燥12小時，得到處理好的高鋁精煉渣； (3) -步反應:將10_16Kg質量比為1-3:1的處理好的膨潤土和處理好的高鋁精煉渣投 入反應釜中，上好反應釜人孔蓋，再把30-50Kg質量分數為20-35%的鹽酸用栗打入反應釜， 然后開蒸汽升溫，在l〇〇_158°C溫度下進行反應2-4小時； (4) 二步反應:一步反應結束后，將14-22Kg鋁酸鈣投入溶解釜，加入50-100Kg純凈水溶 解，將溶解好的鋁酸鈣溶液壓入反應釜中，在l〇〇_115°C溫度下進一步反應4-7小時； (5) 壓濾:二步反應結束后，用栗將料液壓到壓濾機進行過濾，沉降6-12小時，將上層清 液放入粗成品池，得到粗制聚氯化鋁液體； (6) 除重金屬離子:用栗將粗制聚氯化鋁液體輸送到反應池，加入改性粘土礦物反應5-10小時，自然沉淀6-12小時，再用栗將上層液體壓到壓濾機進行過濾，最后用含有活性炭的 超濾膜過濾，得到成品聚氯化鋁液體； (7) 噴霧干燥:先將風機將蒸汽換熱器的干熱空氣，通過干燥塔頂部的熱風蝸殼和熱風 分配器均勻地流入干燥室，然后將干燥的成品聚氯化鋁液體由料槽，通過供料栗送入霧化 器，在霧化盤離心力的作用下，物料分散成霧滴，在干燥室內，霧滴與熱風接觸，被干燥成產 品，包裝，得到成品聚氯化鋁固體。2. 根據權利要求1所述的一種制備聚氯化鋁的方法，其特征在于：步驟(4)中所述的鋁 酸鈣的氧化鋁含量彡55%，反應釜的壓力為0.15-0.40MPa。3. 根據權利要求1所述的一種制備聚氯化鋁的方法，其特征在于：步驟(5)中所述的料 液濁度為〈200NTU，壓濾機油壓壓力為10-20MPa。4. 根據權利要求1所述的一種制備聚氯化鋁的方法，其特征在于，步驟(6)中所述的改 性粘土礦物的制備方法為:先將10-16Kg的粘土礦物粉碎，過20目篩，用15-25Kg質量分數為 6-20%的雙氧水浸泡5-10天，再用15-25Kg質量分數為20-30%的鹽酸浸泡3-5天，最后用 25-30Kg質量分數為2-5 %的碳酸鈉溶液浸泡5-10天并不斷攪拌，過濾，濾渣用三次蒸餾水 洗滌至濾液pH為5-8,于室溫下在0.05-0.15MPa的壓力下真空干燥6-12小時，研磨過20目 篩，得到改性粘土礦物。5. 根據權利要求1所述的一種制備聚氯化鋁的方法，其特征在于:所述的粘土礦物為蒙 脫土、膨潤土、高嶺土、埃洛石、蛇紋石、葉臘石、伊利石、蛭石和海泡石中的一種或多種。6. 根據權利要求1所述的一種制備聚氯化鋁的方法，其特征在于：步驟(7)是在負壓條 件下進行，壓力為負〇 · 5-0 · 8MPa，氧化鋁含量彡28%。7. 根據權利要求1所述的一種制備聚氯化鋁的方法，其特征在于：步驟(7)中干燥塔的 進風溫度為150-270 °C。8. 根據權利要求1-7任意一項所述的一種聚氯化鋁的方法，其特征在于:聚氯化鋁的鹽 基度為60-95 %。
【文檔編號】C01F7/56GK105967298SQ201610591956
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月26日
【發(fā)明人】韓再滿
【申請人】廣西馳勝農業(yè)科技有限公司