煤矸石制备氢氧化铝和氧化铝

煤矸石制备氢氧化铝和氧化铝 1 前言 在煤开采时，存在大量的煤矸石，造成极大的环境污染和资源浪费。迄今为止人们对煤矸 石的开发利用已进行了大量研究工作，主要用来生产氯化铝、聚合氯化铝及自炭黑等化工产 品，但用来生产氢氧化铝和氧化铝还很少。为更好地利用这一资源，研究了以廉价的碳酸钙作 为煤矸石盐酸浸取液中 AICI a和 FeCI。的水解促进荆，制取氧氧化铝和氧化铝，并确定其最适 宜的工艺条件 2 实验 2．1 原料 媒矸石经 7oo℃焙烧 1—2h，粉碎通 过 200目筛 。经分析煤矸 石熟料的主要化学成分 (et )为 ： Al~Oa 24．5 F O3 5．1；SiO2 57．6；MgO 12；CaO 3 ． I， 盐酸：工业品 ，含量 31 ； 烧碱 ：工业 品，含量 96 ； 碳酸钙 ：工业品，含量 95％(2O0目)。 2．2 实验 操 作过 程 由煤 矸 石制 取 A1 O 的 主要过 程：煤 矸石 酸溶 、AICI 水 解、碱 潘 去铁 、 碳化 析 出 AI (oH) ，再经洗涤、干燥、进一步脱水一在 1。0O一2O0O℃焙烧，便得到Al 0，产品。具体工艺 如 图 1所示 。 ^l：U， 圉l 工艺流程示意图 3 实验结果与讨论 3．1 酸浸 条件 煤矸石粒度通过 1∞一12O目筛，焙烧时温度控制在 700~50"C，焙烧时阃 lh 盐酸浓度为 2O ，酸浸温度为 100"(2，酸浸时间为 t．5h，固液 比为 】：3．5，AI：O 溶出率可达 85 以上 。 3．2 水解 温度 影响 碳酸钙作为 AICI 和 cI 的水躺促进剂 ，其反应机理 为：CaCO；+H+一 ca +H o+ 1 6 维普资讯 http://www.cqvip.com CO +。该反应在室温下能够顺利进行 ，反应 60rnin后 VeC1。的水解率达 91．3 ，AIC! 的水解 率达 87．7 ，并且随着水解温度升高 ，水解率也随之增大 。 3．3 碳 酸钙用 量的影 响 当反应温度为 60"C时 ，固液比为 1：10，碳酸钙过量 100 (按化学反应方程式计量，。反 应时间为 60--80rain时 ，它们已达到足够高的转化率 ，若再增加碳酸钙用量显然是不合理 的。 3．4 反应 时 问的影响 从图2可以看出，在反应温度为 60C，固液比为 1：10，碳酸钙过量 100 的条件下，反应 时间为 60--80rain，氢氧化铝和氢氧化铁转化率为最大。 3．5 固液 比之 间的关 系 溶液中的水不仅作 为溶剂 ，而且还参 与 Fe”和 Al”的水解反应而生成 Fe(OH)。和 Al (OH) ，因此将随着固液 比的增加，FeCI 和 A1CI。的水解率大为提高 。从图 3可以看出 ，当固 蒗 比为 1：1时 ，A1(OH)，=85．5 ，Fe(OH)a一80 ，丽 当固液为 1：1O时，Fe‘OH) 一 100 ，Al(OH) = 98．2 。 曼l 哥 窜 婶 温度 (t) 固液 比 l：1o 温度 60℃ 圈 2 AI(OH)l(1)和 Fe(OH)3(2)转化率 反应时闻之间的关系 100l — 一 曲L — 广 — 广 — 时间 80rain 温度 60"C 田 a AI(O}f)，(1)和 Fe(OH)l(2)转化事 与固液比之闽 的关系 4 结论 1 使用碳酸钙作 为 A1CI，的水解促进剂在工 艺上是可行 的，不仅原料价廉易得 ，而且操 作过程较拜耳法简单 2．该法特别适用于低品位铝土矿的盐酸浸取液 ，为开发利甩这种丰富资源制备 Al(OH)。 和 Al O 产品提供 了有效的途径 。 3．通过实验研究确定 ，碳酸钙作为 AICI 水解促进剂的最适宜工 艺条件 ：反应温度 4O一 100℃；反应时间 30--60rain；cacO{过量 100 ；固液 比为 1：5—1O。 4 实验操作过程应将碳酸钙粉慢慢加入到 AICI，溶液中，并要强烈搅拌 ，防止部分碱度 过大 ，使 AIC1 水解产物 Al(OH)。被吸附在 CaCO 颗粒面，阻碍反应继续进行 。 17 维普资讯 http://www.cqvip.com