我國(guó)硫酸鋁生產(chǎn)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

1、我國(guó)硫酸鋁生產(chǎn)技術(shù)及開(kāi)展趨勢(shì) 我國(guó)硫酸鋁生產(chǎn)技術(shù)及開(kāi)展趨勢(shì) 摘 要：綜述了硫酸鋁生產(chǎn)技術(shù)、除鐵技術(shù)及節(jié)能技術(shù)，指出開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝、新材料，并使其工業(yè)化，是硫酸鋁行業(yè)今后的研究和開(kāi)展方向。 關(guān)鍵詞：硫酸鋁 生產(chǎn)技術(shù) 除鐵 節(jié)能 硫酸鋁是無(wú)機(jī)鹽根本品種之一，主要用于造紙和凈水工業(yè)，就其生產(chǎn)規(guī)模而言，在我國(guó)僅次于芒硝、硅酸鈉居于第三位。鑒于硫酸鋁生產(chǎn)工藝成熟定型，有關(guān)該方面的報(bào)道近年來(lái)不多，在此僅將硫酸鋁的生產(chǎn)方法及最新進(jìn)展作以簡(jiǎn)要論述。 一、硫酸鋁生產(chǎn)技術(shù) 目前工業(yè)硫酸鋁產(chǎn)品按性狀一般分為液體硫酸鋁和固體硫酸鋁，生產(chǎn)工藝也按此分類(lèi)。 1.液體硫酸鋁的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介 液體硫酸鋁的生產(chǎn)工藝主要有兩種

2、：氫氧化鋁法和鋁土礦酸浸取法。 氫氧化鋁法【1】：氫氧化鋁和硫酸在加熱條件下反響即得到液體硫酸鋁。該方法生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，不需要高溫高壓等苛刻條件和沉降、除鐵等過(guò)程，相對(duì)能耗較低，而且生產(chǎn)的液體硫酸鋁品質(zhì)純潔，性能優(yōu)良。缺點(diǎn)是本錢(qián)高，價(jià)格貴。 鋁土礦酸浸取法【2】：鋁土礦生產(chǎn)液體硫酸鋁的過(guò)程相對(duì)較復(fù)雜，首先需要將鋁土礦粉碎到適宜的粒度，在壓力反響釜中和工業(yè)硫酸在加壓、加熱的條件下，經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的酸解，使鋁土礦中的鋁轉(zhuǎn)移到酸解液中，生成硫酸鋁溶液，進(jìn)而生產(chǎn)出硫酸鋁產(chǎn)品。鋁土礦法生產(chǎn)的硫酸鋁產(chǎn)品雜質(zhì)含量較高，但是原料易得，雖然增加了許多工序，本錢(qián)仍然較低，因此較廉價(jià)。 2.固體硫酸鋁的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介 2

3、.1 鋁礬土硫酸常壓浸取 Dorr法【3】 常壓浸取Dorr法硫酸鋁生產(chǎn)流程為將鋁土礦磨細(xì)至80%過(guò)200目，送入料倉(cāng)，將98%的硫酸打入高位槽，二者以化學(xué)計(jì)量首先連續(xù)進(jìn)入1號(hào)反響器。1號(hào)反響器，2號(hào)反響器，3號(hào)反響器串連，內(nèi)襯鉛并用蒸汽加熱。在近沸點(diǎn)溫度下反響，并以此進(jìn)入2號(hào)反響器，3號(hào)反響器，使反響趨于完全。由反響器中出來(lái)的混合物送入幾個(gè)串聯(lián)逆流操作的增稠器中，除去不溶殘?jiān)?，同時(shí)得到充分洗滌，澄清后的硫酸鋁液進(jìn)出蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮，然后冷卻結(jié)晶。 2.2鋁土礦硫酸加壓反響法【1】 將鋁土礦粉碎至60目，在反響器內(nèi)與55%60%的硫酸在加壓條件下反響68h，粗制反響液經(jīng)沉降別離、蒸發(fā)濃縮、澄清液

4、加酸中和或至微堿性，然后冷卻制片狀或冷卻凝固后進(jìn)行粉碎、篩分，制得硫酸鋁產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)目前多采用此法。 2.3 硫酸分解氫氧化鋁法【1】 氫氧化鋁與硫酸反響，反響液經(jīng)沉降、濃縮，再冷卻固化，經(jīng)破碎篩分，制得硫酸鋁成品。該方法同制備液體硫酸鋁一樣，由于氫氧化鋁的價(jià)格較貴，很少采用。 此外還有一些廠家將廢物資源綜合利用，化廢為寶，生產(chǎn)硫酸鋁，例如高嶺土法【4】，以鋁錠下腳料、廢硫酸洗液等為原料生產(chǎn)硫酸鋁16，為硫酸鋁生產(chǎn)提供了新的方法，也為研究者提供一種新思路。 二、除鐵工藝 1.重結(jié)晶法除鐵【5】 重結(jié)晶法除鐵是一個(gè)比擬好的方法，其根本原理為：在較高溫度下，用硫酸酸化含鐵為約0.45%的工業(yè)硫酸鋁成

5、飽和溶液，其后冷卻到一定溫度使其結(jié)晶，在不別離晶體的情況下再加熱到一定溫度，此時(shí)晶體局部溶解，在此狀態(tài)下恒溫一定時(shí)間，目的是使晶體中的雜質(zhì)充分溶出。然后將含有晶體的溶液再次冷卻到過(guò)飽和狀態(tài)，形成重結(jié)晶晶種，根據(jù)需要重復(fù)這一過(guò)程數(shù)次，便得到含鐵小于0.04%的硫酸鋁晶體。 2.有機(jī)溶劑萃取法【6】 該方法工藝流程，硫酸鋁溶液經(jīng)過(guò)H2O2氧化后，參加含20%N1923的260#磺化煤油溶液萃取除鐵，該溶劑對(duì)鋁不萃取，經(jīng)過(guò)四級(jí)逆流萃取，所得水相即為幾乎不含鐵的硫酸鋁溶液，經(jīng)濃縮得到精制硫酸鋁。有機(jī)相參加稀硫酸即可反萃回收有機(jī)溶劑。 3.有機(jī)絡(luò)合沉淀法【7】 該方法原理及工藝流程：將36.3g 40%

6、二氨基化合物參加反響瓶中，再參加15%的KOH溶液86g，冷卻至1020，滴加另一化合物24.5g。滴加速度以控制溫度不超過(guò)20為宜。滴加完畢，升溫至4050 ，繼續(xù)反響0.51.0 h即可。制得約30%的沉淀劑水溶液，此沉淀劑不必結(jié)晶別離，可直接使用。 稱(chēng)取100g制備好的硫酸鋁，將其溶于130150 ml水中，在室溫下，參加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30% 含有機(jī)絡(luò)合沉淀劑46g的沉淀劑水溶液，攪拌均勻，即有棕色沉淀析出，過(guò)濾除去沉淀，母液真空濃縮、結(jié)晶得白色固體Al23，經(jīng)分析，鐵離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.003%0.007%。 三、節(jié)能技術(shù) 在硫酸鋁生產(chǎn)本錢(qián)構(gòu)成中，硫酸和蒸汽占有較大的比例，因此多年來(lái)我們的節(jié)

7、能主攻目標(biāo)是降低酸、汽耗。硫酸的消耗根本穩(wěn)定，已不是節(jié)能的方向，但蒸汽方面的節(jié)能卻大有潛力可挖。下面簡(jiǎn)要介紹幾種蒸汽節(jié)能途徑【8】。 1.提高蒸汽利用率 生產(chǎn)硫酸鋁所用的熱源主要為蒸汽，蒸汽的熱量由顯熱和潛熱兩局部組成，顯熱即為相態(tài)不變而溫度降低到臨界點(diǎn)所釋放的熱量，潛熱和相態(tài)變化相聯(lián)系，即為飽和蒸汽凝結(jié)成相同溫度下的飽和水所釋放的熱量。以壓力0.4 MPa的飽和蒸汽為例，總熱焓2737 kJ /kg，其中顯熱為601 kJ /kg，僅占總熱熔的22%，潛熱為2136 kJ /kg，占總熱熔的78%，其它各種壓力下的飽和蒸汽中的熱熔分配，大致都在這個(gè)比例上下浮動(dòng)，也就是說(shuō)“潛熱幾乎占全部熱量的

8、80%。因此合理使用蒸汽較關(guān)鍵，蒸汽的余汽經(jīng)兩次或三次利用直至冷凝成水排出，提高利用率是節(jié)汽的直接方法。 2.強(qiáng)制進(jìn)行固液別離，提高清液濃度 硫酸鋁清液在30 Be，每生產(chǎn)1 t產(chǎn)品可以蒸發(fā)出水分360 kg；經(jīng)過(guò)計(jì)算每蒸發(fā)出1 kg水分需用蒸汽大約1.2 kg左右，即清液濃度如果能提高5 Be，蒸汽單耗將在原來(lái)根底上降低0.43 t，因此提高濃度降低汽耗是既直觀又見(jiàn)效快的好方法，濃度提高后，鋁液粘度會(huì)增大，我們可通過(guò)強(qiáng)制別離的方法來(lái)到達(dá)目的。目前許多新型固液別離設(shè)備相繼問(wèn)世，強(qiáng)制對(duì)鋁液進(jìn)行固液別離將濃度提高510Be已變成現(xiàn)實(shí)。 3.蒸發(fā)方式的改良 現(xiàn)濃縮工序多采用單效蒸發(fā)，如果改成雙效蒸發(fā)

9、或采用蒸汽噴射抽負(fù)壓等新型濃縮設(shè)備【9】 ，節(jié)汽效果將較明顯。 四、結(jié)論 目前，國(guó)內(nèi)外硫酸鋁生產(chǎn)技術(shù)比擬成熟，消費(fèi)市場(chǎng)穩(wěn)定，硫酸鋁又是資源能耗高、附加值低的產(chǎn)品，為此，開(kāi)發(fā)硫酸鋁生產(chǎn)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新用途等是今后該行業(yè)開(kāi)展的方向。 參考文獻(xiàn) 【1】司徒杰生、史榮華等，化工生產(chǎn)流程圖解，上冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，1997， 242. 【2】何新秀 唐祖光等，含鋁礦石生產(chǎn)硫酸鋁的工藝J，礦物巖石，1966，16，96-99. 【3】化工生產(chǎn)流程圖解，上冊(cè)，化學(xué)工業(yè)初版社，236-237 【4】吳高安，賀小平等，高嶺土生產(chǎn)硫酸鋁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究，湖北化工，1995，3，42-43. 【5】賀敬明 白殿濤等，工業(yè)硫酸鋁重結(jié)晶法除鐵J，山西化工，1989，2，21-24. 【6】沈緯，王英等，硫酸鋁生產(chǎn)過(guò)程中的萃取法除鐵J，應(yīng)用化學(xué)，2002，19