利用鉀長石提鉀剩餘鋁矽濾餅製取工業硫酸鋁的方法
2023-05-29 17:46:56
專利名稱：利用鉀長石提鉀剩餘鋁矽濾餅製取工業硫酸鋁的方法
技術領域：
本發明涉及一種以鉀長石提鉀剩餘鋁矽濾餅粉體為原料製取工業硫酸鋁的新方法。
背景技術：
硫酸鋁是一種基本的無機鹽產品。常用作造紙工業的施膠劑，飲用水、工業用水及廢水處理的絮凝劑，優質澄清劑、石油除臭脫色劑和混凝土防水劑，也可作為還是生產人造寶石和其他鋁鹽(如氨明礬和鉀明礬)的原料。我國生產硫酸鋁所採用的原料以鋁土礦、氫氧化鋁和高嶺土為主，生產的產品以固體硫酸鋁為主，其生產方法主要包括硫酸法、氫氧化鋁法、高嶺土法、明礬石法、燒鹼法、鋁錠下腳料法，其主要缺點在於原料成本昂貴，生產過程能耗較高。本發明採用的原料為鉀霞石，系以鉀長石粉體為原料經水熱處理獲得，該利用鉀長石粉體水熱合成六方鉀霞石的方法申請了發明專利，發明專利申請號為 201010543249. 9，申請日為2010年11月10日；鉀霞石粉體原料與硫酸反應製取硫酸鉀剩餘產為的鋁矽濾餅，該一種利用鉀霞石粉體製取農用硫酸鉀的工藝申請了發明專利，發明專利申請號201110064828.X，申請日為2011年3月17日，其中名為「利用鉀長石粉體水熱合成六方鉀霞石的方法」(201010543249.9)的生產鉀霞石的專利申請，已由國家知識產權局專利局於2011年4月27日向外界公開；名為「一種利用鉀霞石粉體製取農用硫酸鉀的工藝」(201110064828. X)的生產硫酸鉀、副產鋁矽濾餅的專利申請，已由國家知識產權局專利局於2011年8月31日向外界公開。上述專利申請技術所使用的鉀長石資源儲量巨大， 價廉易得，生產鉀霞石的工藝過程簡單，能耗較低。從而發明一種經濟實用的硫酸鋁生產技術。
發明內容
本發明提供一種利用鉀長石提鉀工藝過程中所得中間產物鋁矽濾餅為原料製取工業硫酸鋁的方法，該方法避免了消耗鋁土礦、氫氧化鋁和高嶺土等資源，原料鋁矽濾餅為鉀霞石與硫酸反應製取硫酸鉀過程中的副產物，操作過程簡單易行，生產條件溫和，開創了一種新的硫酸鋁生產方法。此方法通過以下步驟實現將鋁矽濾餅破碎粉磨，使鋁矽濾餅的粒度達到-200目 >95%，將鋁矽濾餅粉體、蒸餾水和硫酸按一定質量比混合均勻，在一定條件下，進行硫酸溶解鋁矽濾餅的反應，反應結束後過濾分離，所得濾液為硫酸鋁溶液，置於結晶器中蒸髮結晶，製得固體工業硫酸鋁產品，所得濾餅為非晶態的偏矽酸膠體，可進一步製備無機矽化合物。本發明採用的原料為鉀霞石(以鉀長石粉體為原料經水熱處理獲得，發明專利申請號=201010543249. 9)與硫酸反應後得到的鋁矽濾餅(發明專利申請號=201110064828. X)。利用鉀長石粉體水熱合成六方鉀霞石的方法的技術方案是(I)鉀長石礦石經破碎，粉磨，製得鉀長石粉體；(2)鉀長石粉體與混合鹼液在220 280°C的條件下水熱反應2 8h，經過濾、洗滌和乾燥，製得六方鉀霞石粉體；其中，混合鹼液的濃度為8 12M，混合鹼液中 NaOH與KOH的摩爾比為7/3 0/10 ;混合鹼液與鉀長石粉體的質量比為2 8。其中初始原料鉀長石儲量巨大，價廉易得，生產鉀霞石過程簡單，能耗較低。以鉀霞石粉體為原料酸溶反應製取硫酸鉀，副產鋁矽濾餅方法的具體技術方案是將鉀霞石粉體、水和硫酸按質量比為I : (4-7) O. 5-1混合均勻，在40 80°C條件下反應2 4h，其中硫酸的質量濃度為20 40%,攪拌速率為100 200r/min,反應結束後過濾分離,所得濾液為硫酸鉀溶液, 於結晶器中蒸髮結晶，製得農用固體硫酸鉀，蒸髮結晶的溫度為110 120°C，所得濾餅即為鋁矽濾餅，所得鋁矽濾餅中氧化鋁的含量在29wt%以上，氧化鉀含量在Iwt %以下，符合本申請所使用鋁矽濾餅對氧化鋁和氧化鉀含量的要求。所述的硫酸的質量濃度為20 40%，所述的鉀霞石粉體、水和硫酸的質量比為 I (3-10) (3-4)。所述的硫酸溶解鋁矽濾餅反應的條件為，反應溫度為20 90°C，反應時間為4 8h，反應過程中攪拌速率為100 200r/min。所述硫酸溶解鋁矽濾餅反應過程中，鋁矽濾餅中氧化鋁的溶出率達到96wt%以上，二氧化矽的溶出率小於2. 5wt%。所述的硫酸鋁濾液蒸髮結晶的溫度為100 120°C。採用鉀長石粉體與混合鹼液進行水熱反應，經過濾、洗滌和乾燥，製得六方鉀霞石粉體；鉀霞石粉體與稀硫酸混合後進行酸溶反應，反應後過濾分離，過濾分離後，將濾液蒸髮結晶，製得農用硫酸鉀；濾餅為鉀長石提鉀剩餘鋁矽濾餅。本發明的優點是本發明原料價廉易得，操作工序簡單，反應條件溫和，不涉及原料煅燒過程，同時避免了消耗鋁土礦、氫氧化鋁和高嶺土等資源。本發明硫酸溶解鋁矽濾餅粉體反應結束後過濾分離，濾液為硫酸鋁溶液，經蒸髮結晶後得到固體工業硫酸鋁；濾餅為非晶態的偏矽酸膠體，可進一步加工製備無機矽化合物。
具體實施例方式實施例表I鉀長石提鉀鋁矽濾餅原料化學成分分析結果《B %
權利要求
1.一種利用鉀長石提鉀剩餘鋁矽濾餅製取工業硫酸鋁的方法，其特徵在於，將鋁矽濾餅破碎粉磨，使鋁矽濾餅粒度為-200目> 95%，按鋁矽濾餅、水和硫酸的質量比為 I 3-10 3-4混合均勻，其中，硫酸的質量濃度為20 40% ;隨後進行硫酸溶解鋁矽濾餅的反應，反應結束後過濾分離，將分離所得到濾液進行蒸髮結晶，製得工業用固體硫酸鋁產品。
2.根據權利要求I所述的一種利用鉀長石提鉀剩餘鋁矽濾餅製取工業硫酸鋁的方法， 其特徵在於所述的硫酸溶解鋁矽濾餅反應的條件為，反應溫度為20 90°C，反應時間為 4 8h0
3.根據權利要求I或2所述的一種利用鉀長石提鉀剩餘鋁矽濾餅製取工業硫酸鋁的方法，其特徵在於在所述的硫酸溶解鋁矽濾餅反應過程中進行攪拌，攪拌速率為100 200r/mino
4.根據權利要求I或2所述的一種利用鉀長石提鉀剩餘鋁矽濾餅製取工業硫酸鋁的方法，其特徵在於所述的硫酸溶解鋁矽濾餅過程中，鋁矽濾餅粉體原料中氧化鋁的溶出率達到96wt%以上，二氧化矽的溶出率小於2. 5wt%。
5.根據權利要求I或2所述的一種利用鉀長石提鉀剩餘鋁矽濾餅製取工業硫酸鋁的方法，其特徵在於所述的濾液蒸髮結晶的溫度為100 120°C。
6.根據權利要求I或2所述的一種利用鉀長石提鉀剩餘鋁矽濾餅製取工業硫酸鋁的方法，其特徵在於過濾分離後所得到的偏矽酸膠體濾餅用於製取無機矽化合物產品。
全文摘要
本發明公開了一種利用鉀長石提鉀剩餘鋁矽濾餅製取工業硫酸鋁的方法。該方法是將鋁矽濾餅粉體、蒸餾水和硫酸按一定的質量比例混合均勻，控制反應條件，使鋁矽濾餅中氧化鋁的溶出率達到96wt％以上，二氧化矽的溶出率小於2.5wt％。反應結束後，過濾分離，濾液為硫酸鋁溶液，通過蒸髮結晶製得工業固體硫酸鋁產品；濾餅為非晶態的偏矽酸膠體，可用於進一步製備無機矽化合物產品。本發明生產工業硫酸鋁，不消耗鋁土礦、氫氧化鋁和高嶺土等傳統鋁資源，原料價廉易得，操作過程簡單易行，生產條件溫和。
文檔編號C01F7/74GK102583479SQ20121003682
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月17日 優先權日2012年2月17日
發明者蘇雙青, 蔡比亞, 馬鴻文 申請人:昊青薪材(北京)技術有限公司