一種制備高純結(jié)晶氯化鋁的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備高純結(jié)晶氯化鋁的方法，包括：向氯化鋁溶液或硫酸鋁溶液中通入氯化氫氣體，控制溶液中鹽酸濃度為7.5-12mol/L，結(jié)晶析出，過濾，即得。本發(fā)明方法避免了蒸發(fā)結(jié)晶工序?qū)υO(shè)備的腐蝕，工藝簡單，耗能低，廢棄物少，所得結(jié)晶氯化鋁純度高，可直接滿足生產(chǎn)冶金級氧化鋁的需求。
【專利說明】一種制備高純結(jié)晶氯化鋁的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備高純結(jié)晶氯化鋁的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前從粉煤灰、煤矸石、低品位鋁土礦等物料中酸法提取氧化鋁的各種工藝方法，首先需用鹽酸或硫酸從這些物料中將氧化鋁溶出，得到氯化鋁或硫酸鋁粗溶液，然后從氯化鋁粗溶液中析晶得到結(jié)晶氯化鋁，或從硫酸鋁粗溶液中析出結(jié)晶硫酸鋁，所得結(jié)晶氯化鋁或結(jié)晶硫酸鋁經(jīng)過熱解得到氧化鋁產(chǎn)品。在這一過程中，氯化鋁或硫酸鋁溶液中通常含有一定量的雜質(zhì)離子，如鐵離子、鈣離子等，得到的結(jié)晶氯化鋁或硫酸鋁雜質(zhì)多，導(dǎo)致氧化鋁的純度低，因此需要將這些雜質(zhì)除去，以得到高純度的氧化鋁。
[0003]現(xiàn)有的制備高純氧化鋁的方法通常有兩種，一是將氯化鋁或硫酸鋁粗溶液蒸發(fā)析晶得到結(jié)晶氯化鋁或結(jié)晶硫酸鋁，將結(jié)晶氯化鋁或結(jié)晶硫酸鋁熱解后得到粗氧化鋁，粗氧化鋁再經(jīng)堿融除雜，晶種分解、煅燒氫氧化鋁等工序得到純度較高的氧化鋁產(chǎn)品；其二是先將氯化鋁粗溶液或硫酸鋁粗溶液用樹脂除雜提純，得到較純凈的氯化鋁溶液或硫酸鋁溶液，然后蒸發(fā)溶液制備得到結(jié)晶氯化鋁或結(jié)晶硫酸鋁，然后將結(jié)晶氯化鋁或結(jié)晶硫酸鋁熱解得到純度較高的氧化鋁產(chǎn)品。
[0004]然而，上述兩種方法都需經(jīng)過溶液蒸發(fā)結(jié)晶的工序，而該工序不僅能耗高，而且設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，工業(yè)化面臨著材料選型困難的問題；同時(shí)，這兩種方法的純化除雜工序都較為復(fù)雜。
[0005]因此，需要一種由可不經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶工序、且純化工藝簡單的由氯化鋁或硫酸鋁粗溶液制備高純結(jié)晶氯化鋁的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種制備高純結(jié)晶氯化鋁的方法，該方法避免了蒸發(fā)結(jié)晶工序?qū)υO(shè)備的耐腐蝕要求，且工藝簡單，能耗低，廢棄物少。
[0007]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種制備高純結(jié)晶氯化鋁的方法，包括:
[0009]向氯化鋁溶液或硫酸鋁溶液中通入氯化氫氣體，控制溶液中鹽酸濃度為7.5-12mol/L，結(jié)晶析出，過濾，得到高純結(jié)晶氯化鋁；其中，
[0010]所述氯化鋁溶液通過用鹽酸溶液將含氧化鋁的物料中的氧化鋁溶解得到的，其中氯化鋁的濃度為140-400g/L ；
[0011]所述硫酸鋁溶液通過用硫酸溶液將含氧化鋁的物料中的氧化鋁溶解得到的，其中硫酸鋁的濃度為180-360g/L ； [0012]所述高純結(jié)晶氯化鋁是指純度> 97.5%的結(jié)晶氯化鋁。
[0013]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述含氧化鋁的物料可以選自粉煤灰、煤矸石、鋁土礦或其混合物。[0014] 所述含氧化鋁的物料中通常含有一定量的雜質(zhì)，因此所得氯化鋁溶液或硫酸鋁溶液中通常也會含有一定量的雜質(zhì)，其中鐵離子和鈣離子對析出的結(jié)晶氯化鋁的純度會有一定影響。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氯化鋁溶液或硫酸鋁溶液中的氯化鋁或硫酸鋁含量在上述范圍內(nèi)，且通入氯化氫氣體后使鹽酸濃度在上述范圍內(nèi)時(shí)，即使其中雜質(zhì)離子含量較高，也可以保證析出的結(jié)晶氯化鋁的純度> 97.5%。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，可以事先將氯化鋁溶液或硫酸鋁溶液中的鐵離子和鈣離子濃度控制在一定范圍內(nèi)。例如，在所述氯化鋁溶液或硫酸鋁溶液中，分別以Fe2O3XaO計(jì)的鐵離子、鈣離子的總量控制在0-5g/L?？刂扑雎然X溶液或硫酸鋁溶液中的鐵離子、鈣離子的含量可通過例如樹脂除雜的方法實(shí)現(xiàn)。
[0015]所述含氧化鋁的物料中氧化鋁含量不確定，所以用鹽酸或硫酸溶解含氧化鋁的物料得到的氯化鋁溶液或硫酸鋁溶液的濃度可能不在上述濃度范圍內(nèi)，此時(shí)可通過加入水或蒸發(fā)除去部分水的方法，使氯化鋁溶液中氯化鋁的含量或硫酸鋁溶液中硫化鋁的含量處于上述濃度范圍內(nèi)。
[0016]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可以通過調(diào)控鹽酸的濃度，在保證析出的結(jié)晶氯化鋁的純度的前提下，獲得較高的析晶率。在本發(fā)明一種更優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述溶液中鹽酸濃度為8-lOmol/L。
[0017]此外，還可以調(diào)控氯化鋁溶液或硫酸鋁溶液的濃度的方式，達(dá)到在保證析出的結(jié)晶氯化鋁的純度前提下，獲得更高的析晶率的目的。在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述氯化鋁溶液的濃度為180-360g/L ;所述硫酸鋁溶液的濃度為230-360g/L。
[0018]采用上述方法析出結(jié)晶氯化鋁后，過濾所得的濾液中仍含有一定含量的鋁，同時(shí)含有大部分雜質(zhì)離子。為了充分利用濾液中的鋁，避免浪費(fèi)，在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法還包括如下步驟:向過濾所得濾液中繼續(xù)通入氯化氫氣體至過量，得到粗結(jié)晶氯化鋁，所述粗結(jié)晶氯化鋁用濃鹽酸洗滌1-3次，得到另一部分高純結(jié)晶氯化鋁。
[0019]采用這樣的方法，由于通入的氯化氫氣體過量，濾液中除了氯化鋁充分析出，其中的鐵離子、鈣離子也以氯化鐵、氯化鈣的形式與結(jié)晶氯化鋁一同析出，摻雜其中，導(dǎo)致析出的結(jié)晶氯化鋁純度較低。此時(shí)，將析出的晶體用濃鹽酸洗滌，將氯化鋁中摻雜的氯化鐵和氯化鈣雜質(zhì)充分除去，從而得到另一部分高純結(jié)晶氯化鋁，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。
[0020]本發(fā)明所述析晶率是指從溶液中析出的結(jié)晶氯化鋁中的鋁元素占初始氯化鋁溶液或硫酸鋁溶液中鋁元素的百分比。
[0021]本發(fā)明所述濃鹽酸是指質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 37%的鹽酸溶液。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法通過控制氯化鋁溶液和硫酸鋁溶液的初始濃度，和通入氯化氫氣體后溶液中的鹽酸濃度，可直接得到高純結(jié)晶氯化鋁，該高純結(jié)晶氯化鋁的純度可滿足生產(chǎn)冶金級氧化鋁的要求。本發(fā)明方法避免了蒸發(fā)結(jié)晶工序?qū)υO(shè)備的腐蝕，工藝簡單，耗能低，廢棄物少。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下通過具體實(shí)施例作為示例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)施例的作用是為了使讀者更好地理解本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。
[0024]實(shí)施例中采用的粉煤灰為神華準(zhǔn)格爾地區(qū)電廠產(chǎn)生的粉煤灰，其中氧化鋁含量約51wt%，F(xiàn)e203、Ca0 含量分別為 2wt%,3.5wt%0[0025]實(shí)施例1
[0026]取用鹽酸從粉煤灰中溶解氧化鋁獲得的氯化鋁溶液(AlCl3含量為220g/L，F(xiàn)e2O3含量為1.lg/L，CaO含量為2.lg/L，pH = 2)，向該溶液中通入氯化氫氣體，攪拌，使溶液中鹽酸濃度達(dá)到8mol/L，結(jié)晶析出，過濾得到結(jié)晶氯化鋁。按照國家化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3251-2010中“結(jié)晶氯化鋁含量的測定”記載的方法，測得該結(jié)晶氯化鋁的純度為98.25%,滿足生產(chǎn)冶金級氧化招的需求。經(jīng)計(jì)算,氯化招的析晶率為54%。
[0027]實(shí)施例2
[0028]按實(shí)施例1的方法制得結(jié)晶氯化鋁，氯化鋁的析晶率為54%，仍有較大部分氯化鋁存在于濾液中。取過濾所得濾液，向該濾液中繼續(xù)通入氯化氫氣體至過量，結(jié)晶析出，過濾，該粗結(jié)晶氯化鋁用濃鹽酸洗滌3次，得到高純結(jié)晶氯化鋁。按照國家化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3251-2010中“結(jié)晶氯化鋁含量的測定”記載的方法，其純度為98.36%，滿足生產(chǎn)冶金級氧化鋁的需要。經(jīng)計(jì)算，兩次結(jié)晶得到的氯化鋁析晶率總和大于98%。
[0029]實(shí)施例3
[0030]取用鹽酸從粉煤灰中溶解氧化鋁獲得的氯化鋁溶液(AlCl3含量為180g/L，F(xiàn)e2O3含量為3.lg/L, CaO含量為1.8g/L，pH = 2)，向該溶液中通入氯化氫氣體，使溶液中鹽酸濃度達(dá)到10.3mol/L，結(jié)晶析出，過濾得到結(jié)晶氯化鋁。按照國家化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3251-2010中“結(jié)晶氯化鋁含量的測定”記載的方法，測得該結(jié)晶氯化鋁的純度為97.88%。經(jīng)計(jì)算，氯化鋁的析晶率為84%。
[0031]實(shí)施例4 [0032]取用硫酸從粉煤灰中溶解氧化鋁獲得的氯化鋁溶液(Al2(SO4)3含量為360g/L，F(xiàn)e2O3含量為2.3g/L，CaO含量為0.8g/L，pH = 2)，向該溶液中通入氯化氫氣體，使溶液中鹽酸濃度達(dá)到lOmol/L，結(jié)晶析出，過濾得到結(jié)晶氯化鋁。按照國家化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3251-2010中“結(jié)晶氯化鋁含量的測定”記載的方法，測得該結(jié)晶氯化鋁的純度為97.58%。經(jīng)計(jì)算，氯化鋁的析晶率為80%。
[0033]實(shí)施例5
[0034]取用鹽酸從粉煤灰中溶解氧化鋁獲得的氯化鋁溶液(AlCl3含量為320g/L，F(xiàn)e2O3含量為2.8g/L，Ca0含量為1.9g/L，pH = 2)，向該溶液中通入氯化氫氣體，使溶液中鹽酸濃度達(dá)到9.5mol/L，結(jié)晶析出，過濾得到結(jié)晶氯化鋁。按照國家化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3251-2010中“結(jié)晶氯化鋁含量的測定”記載的方法，測得該結(jié)晶氯化鋁的純度為97.96%。經(jīng)計(jì)算，氯化招的析晶率為80%。
[0035]實(shí)施例6
[0036]取用硫酸從粉煤灰中溶解氧化鋁獲得的氯化鋁溶液(Al2(SO4)3含量為250g/L，F(xiàn)e2O3含量為3.lg/L, CaO含量為0.6g/L,，pH = 2)，向該溶液中通入氯化氫氣體，使溶液中鹽酸濃度達(dá)到9.5mol/L，結(jié)晶析出，過濾得到結(jié)晶氯化鋁。按照國家化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3251-2010中“結(jié)晶氯化鋁含量的測定”記載的方法，測得該結(jié)晶氯化鋁的純度為98.48%。經(jīng)計(jì)算，氯化鋁的析晶率為68%。
[0037]實(shí)施例7
[0038]取用鹽酸從粉煤灰中溶解氧化鋁獲得的氯化鋁溶液(AlCl3含量為380g/L，F(xiàn)e2O3含量為2.lg/L, CaO含量為2.3g/L，pH = 2)，向該溶液中通入氯化氫氣體，使溶液中鹽酸濃度達(dá)到10mol/L，結(jié)晶析出，過濾得到結(jié)晶氯化鋁。按照國家化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3251-2010中“結(jié)晶氯化鋁含量的測定”記載的方法，測得該結(jié)晶氯化鋁的純度為97.52%。經(jīng)計(jì)算，氯化招的析晶率為90 %。
【權(quán)利要求】
1.一種制備高純結(jié)晶氯化鋁的方法，包括: 向氯化鋁溶液或硫酸鋁溶液中通入氯化氫氣體，控制溶液中鹽酸濃度為7.5-12mol/L,結(jié)晶析出，過濾，得到高純結(jié)晶氯化鋁；其中， 所述氯化鋁溶液通過用鹽酸溶液將含氧化鋁的物料中的氧化鋁溶解得到，其中氯化鋁的濃度為140-400g/L ； 所述硫酸鋁溶液通過用硫酸溶液將含氧化鋁的物料中的氧化鋁溶解得到，其中硫酸鋁的濃度為180-360g/L ； 所述高純結(jié)晶氯化鋁是指純度> 97.5%的結(jié)晶氯化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液中鹽酸濃度為8-lOmol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述氯化鋁溶液中氯化鋁的濃度為180-360g/L ;所述硫酸鋁溶液中硫酸鋁的濃度為230-360g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述氯化鋁溶液或硫酸鋁溶液中含有鐵尚子和/或鈣尚子，分別以Fe203、CaO計(jì)的鐵尚子、鈣尚子的總量為0_5g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟:向過濾所得濾液中繼續(xù)通入氯化氫氣體至過量，得到粗結(jié)晶氯化鋁，所述粗結(jié)晶氯化鋁用濃鹽酸洗滌1-3次，得到另一部分高純結(jié)晶氯化鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氧化鋁的物料選自粉煤灰、煤矸石、鋁土礦或其混合物。
【文檔編號】C01F7/62GK103979590SQ201410209973
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】郭昭華, 王永旺, 張小東, 王珍, 姬學(xué)良, 高志娟, 白健, 圖亞 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華準(zhǔn)能資源綜合開發(fā)有限公司