[發(fā)明專利]一種以粉煤灰為原料氯化亞鐵誘導結晶制備六水氯化鋁的方法

有效

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• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN103539182A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 李志寶;高文成
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01F7/56
• 分類號: C01F7/56
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術領域

本發(fā)明涉及粉煤灰資源的利用，具體地涉及一種以粉煤灰為原料氯化亞鐵誘導結晶制備六水氯化鋁的方法。

背景技術

粉煤灰是我國當前排放量較大的工業(yè)廢渣之一，現(xiàn)階段我國年排渣量已近5000萬噸。到2012年為止，其排放總量已將近5億噸，這給我國的國民經濟建設和生態(tài)環(huán)境造成了巨大壓力。但粉煤灰中含有大量可以利用的Al₂O₃(~40%wt)及SiO₂資源，因此有著極大的應用前景。

國內外從粉煤灰中提取鋁的方法可分為堿法和酸法。堿法對于處理高品位的含鋁資源有著很成熟的工業(yè)應用，但由于粉煤灰中的SiO₂含量較高(Al/Si≤1)，導致較多的硅溶于堿液中，從而造成堿的損耗，因此不能用傳統(tǒng)的拜耳法工藝來提取其中的鋁。與堿法相比，利用酸法來提取鋁資源可以避免二氧化硅溶于浸出液，而且在過程中不會產生新的固體殘渣。國內外對酸法提取鋁資源有著廣泛的研究，使用的酸多為鹽酸或硫酸等，而最具有工業(yè)應用前景的是鹽酸法。美國礦業(yè)局曾利用鹽酸提取粘土（成分與粉煤灰相類似）中的鋁進而制備氧化鋁進行了一系列研究，并進行了工廠試驗。在其流程中，煅燒后的粘土用26%的鹽酸進行酸浸，酸浸后的溶液利用溶劑萃取的方法將Fe³⁺除去，除雜后的母液利用蒸發(fā)的方法將AlCl₃溶液提濃，然后向該溶液中通入HCl氣體至鹽酸濃度為36%，六水氯化鋁即可大部分結晶析出。

值得注意的是，該工藝也存在著一些缺點：（1）利用溶劑萃取的方法除去Fe³⁺，過程復雜繁瑣，而且溶劑用量大，成本也較高；（2）利用HCl氣體使六水氯化鋁結晶析出，操作條件苛刻，腐蝕性大，對設備要求較高，而且容易造成環(huán)境污染。因此需要尋求新的方法來提取粉煤灰中的鋁資源。

發(fā)明內容

本發(fā)明技術解決問題：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種以粉煤灰為原料氯化亞鐵誘導結晶制備六水氯化鋁的方法，該方法易于操作，而且對設備要求低，對環(huán)境無污染，符合綠色化工對清潔生產的要求。

本發(fā)明的技術解決方案：一種以粉煤灰為原料氯化亞鐵誘導結晶制備六水氯化鋁的方法，包括以下步驟：

（1）浸取：將粉煤灰與質量濃度為26~30%的鹽酸按照1：（1.05～1.20）的比例進行配料，在反應溫度80～120°C下進行反應，反應時間1～4h，得到浸出液與固體；

（2）過濾洗滌：將所述浸出液與固體進行過濾，得到濾液與濾渣，采用稀鹽酸洗滌液洗滌所述濾渣三次以上，將所述濾液與所述稀鹽酸洗滌液混合作為備用溶液，所述洗滌后的濾渣作為制磚原料；

（3）還原：向步驟（2）中所述備用溶液中加入還原劑使該溶液的電動勢達到770mV，此時備用溶液中Fe³⁺全部還原成Fe²⁺，得到還原后的備用溶液；將還原后的備用溶液連同備用溶液中原有的Fe²⁺執(zhí)行步驟（6）生成氧化鐵以去除；

（4）誘導分形結晶：向步驟（3）經還原后的備用溶液中加入氯化亞鐵在80～120°C下進行誘導分形結晶，利用共離子效應，在控制水分蒸發(fā)量的前提下，通過結晶除去鈣、鎂、鉀、鈉和鐵雜質，得到晶形較好的六水氯化鋁晶體；過濾后得到的晶體或經重結晶后用近飽和的氯化鋁溶液進行洗滌并干燥，即得到六水氯化鋁固體產品；

（5）降溫結晶：步驟（4）過濾后得到的濾液中的氯化亞鐵能夠循環(huán)使用，濾液中的鈣、鎂，鉀和鈉雜質通過加水并降溫結晶操作以分別去除，循環(huán)液中的氯化亞鐵濃度也通過加水并降溫操作以析出四水氯化亞鐵晶體來保持恒定；

（6）氧化：將步驟（5）得到的四水氯化亞鐵在反應溫度120～200°C下進行水熱反應，反應時間4～12h，反應生成氧化鐵和鹽酸溶液；氧化鐵作顏料或涂料，鹽酸回收再利用。

所述的步驟（1）中粉煤灰與濃度為26～30%的鹽酸的配料比為1：（1.05～1.10）。

所述的步驟（1）中反應溫度為100～110°C。

所述的步驟（1）中反應時間為1～2h。

所述的步驟（2）中的稀鹽酸的質量濃度是0.1%。

所述的步驟（3）中的還原劑為鐵屑。

所述的步驟（4）中氯化亞鐵的加入量為溶液中含有的氯化鋁摩爾量的5～20%。

所述的步驟（5）中水的加入量為步驟（4）濾液中含水量的5～40%。

所述的步驟（6）中反應溫度為150～180°C。