CN102294219B - 一种采用电石渣为原料生产弗雷德盐乳液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用电石渣为原料生产弗雷德盐乳液的方法，该方法用含HCl质量浓度为20%的工业稀盐酸浸取电石渣得浸液，所用的电石渣与工业稀盐酸的固液重量比为1:3.5～1:4.5，将所得浸液经过滤和固液分离后制得含CaCl2质量浓度为2.0～3.0M的氯化钙溶液和碳粉，取含有CaCl2为1000质量份的所制得的氯化钙溶液置于反应器中，按照铝与钙摩尔比为2:1～1:3的范围加入含Al2O3质量浓度为1～1.5M的铝酸钠溶液到反应器中与氯化钙溶液搅拌混合，在铝酸钠溶液全部加完后继续搅拌1～3小时，即可制得弗雷德盐乳液产品。本发明不仅具有制作工艺简单、生产成本低、产品的比表面积大、使用效果好的优点，而且还具有变废为宝、减少环境污染等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用电石渣为原料生产弗雷德盐乳液的方法,属于弗雷德盐生产技术领域。
背景技术
弗雷德盐（Friedel Salts）是组成为3CaO.Al2O3. CaCl2.10H2O的层状双羟合氯化物。最早由弗雷德在1897年研究石灰与氯化铝的反应活性时所发现。之后，水泥化学研究表明，水泥凝胶中的单硫铝酸盐（AFm）相中也存在这种二氯铝酸四钙化合物，它们呈类六角形片状结晶形态。实验表明，弗雷德盐在pH 4～12范围内稳定，它属于一种环境友好性的离子交换型层状结构体，是一种价格低廉的吸附剂。由于其专属吸附作用，弗雷德盐可脱除与固定多种重金属离子；国内外近年来开始将其用于排出溶液中难以去除的SeO4 2-、CrO4 2-和AsO4 3-等阴离子。电石一般都是采用冶炼的方法制得，在电石的生产过程中所产生的工艺废渣——电石渣的生成量大约为1.2吨/吨电石。这些电石渣的主要用途是修筑高速公路，但此用途有一个时间段，不能持续；此外还有将电石渣作建材辅料使用，但用量有限。因此，现有的电石渣大多作为工业废弃物堆存。目前，根据现有的文献报道弗雷德盐的合成方法主要是水热法，其原料为Ca(OH)2、Al(OH)3和CaCl2.6H2O（原料的摩尔比为3：2：1）。现有的这种水热法生产弗雷德盐的方法所存在的主要缺点是：生产工艺复杂、合成成本高、不能利用现有的电石渣废弃物为原料，并且所得产物的比表面积小，不利于重金属离子的吸附。因此，现有的生产弗雷德盐的方法还是不够理想。
发明内容
本发明的目的是：提供一种制作工艺简单、生产成本较低、并能利用电石渣为原料、且产品的比表面积较大的采用电石渣为原料生产弗雷德盐乳液的方法,以克服现有技术的不足。
本发明的是这样实现的：本发明的一种采用电石渣为原料生产弗雷德盐乳液的方法是，用含HCl质量浓度为20%的工业稀盐酸浸取电石渣得浸液，浸取所用的电石渣与工业稀盐酸的固液重量比为1:3.5～1:4.5，将所得浸液经过滤和固液分离后制得含CaCl2质量浓度为2.0～3.0M的氯化钙溶液和碳粉，取含有CaCl2为1000质量份的所制得的氯化钙溶液置于反应器中，在强搅拌条件下，按照铝与钙摩尔比为2:1～1:3的范围加入含Al2O3质量浓度为1～1.5M的铝酸钠溶液到反应器中与氯化钙溶液搅拌混合，在铝酸钠溶液全部加完后继续搅拌1～3小时，即可制得弗雷德盐乳液产品。
在加入铝酸钠溶液到反应器中与氯化钙溶液搅拌混合时，通过强搅拌的方式或加水的方式使混合乳液的pH﹥7。
上述经固液分离后所得的碳粉用于作为生产墨水级炭粉与活性炭的原料。
在上述所用的氯化钙溶液和铝酸钠溶液中，其铝与钙的摩尔比为2:1～1:3、钙与氯的摩尔比为3:1～1:2。
上述工业稀盐酸为工业废酸。
上述电石渣中CaO含量不低于30%（干基）。
由于采用了上述技术方案，本发明针对电石渣所含钙的活性高的特点，以质量浓度为20%的工业稀盐酸浸取后经固液分离所得的碳粉可用作生产墨水级炭粉与活性炭的原料，而所得的含CaCl2质量浓度为2.0～3.0M的氯化钙溶液作为合成弗雷德盐乳液的原料。本发明用工业稀盐酸浸取电石渣的CaCl2作为原料一步法生产弗雷德盐，一方面减低了生产成本，另一方面为传统的电石生产所产生的电石渣废弃物的回收应用开辟了一个新途径。本发明的生产工艺是在常温常压下进行，工艺简单，无需昂贵的水热法生产设备，并且通过本发明生产得到的弗雷德盐乳液，其物理化学性质稳定，整个工艺过程无“三废”排放，属于清洁生产工艺。本发明生产所得弗雷德盐乳液可用于拜尔法生产流程中用于脱除铝酸钠溶液中的硅，以制备高质量的金属铝。本发明克服了现有技术中的水热法生产弗雷德盐生产工艺复杂、操作难度大、造价高的不足，本发明简化了合成工艺，并以电石渣为主要生产原料，在为大规模连续生产比表面积大的弗雷德盐乳液提供了方便的同时，还大大减少了电石渣对环境的污染，并大大降低了生产成本。所以，本发明与现有技术相比，本发明不仅具有制作工艺简单、生产成本低、所生产产品的比表面积大、产品使用效果好的优点，而且还具有变废为宝、减少环境污染等优点。
附图说明
图1是本发明所生产的弗雷德盐微/纳结晶扫描电镜图像；
图2是现有技术生产的弗雷德盐微/纳结晶扫描电镜图像。
具体实施方式
下面，结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的实施例：取CaO含量不低于60%、碳粉含量不低于10%的1000质量份电石渣（干基），经碾压破碎后置于现有的反应器中，在强搅拌条件下，按照固液比为1:3.5加入含HCl质量浓度为20%的工业稀盐酸（该工业稀盐酸可直接采用现有的工业废酸）到反应器中浸取电石渣，其加酸的速率以产生的泡沫不溢出反应器为限，加酸完毕后继续搅拌0.5～1小时即可浸取得浸液，所得的浸液为含CaCl2质量浓度为3.0M的氯化钙溶液和含碳粉的混合液；然后用真空泵对浸液进行固液分离处理，经抽滤分离后得到含CaCl2质量浓度为3.0M的氯化钙溶液和碳粉，该碳粉可用于作为生产墨水级炭粉与活性炭的原料；然后取该含CaCl2质量浓度为3.0M的氯化钙溶液1000质量份置于常规的反应器中，在强搅拌条件下，按照铝与钙摩尔比为1:2的量加入含Al2O3质量浓度为1.5M的铝酸钠溶液（该铝酸钠溶液可直接采用市场上出售的成品），随着铝酸钠溶液的加入会产生大块凝胶团，这时通过强搅拌的方式或加入适当水的方式即可使混合乳液的pH﹥7，这样其凝胶会自然溶解；当完全加入铝酸钠溶液后，继续搅拌1小时，即可制得弗雷德盐乳液。
将所制得的弗雷德盐乳液经沉降分离后即可得到弗雷德盐及氯化钠溶液，将该氯化钠溶液干燥后即可制得工业食盐。
本发明所生产的弗雷德盐结晶细小、是具有微/纳结构的层状双羟合结构体。而现有的水热法生产的弗雷德盐六角形片状结晶完好，结晶度高、比表面小、单位面积上活性位点也少，吸附活性差。因此，本发明合成的弗雷德盐对铬酸根（Cr6+）、亚硒酸根（Se3+）的去除主要是吸附再加上结构取代作用；而水热法合成的弗雷德盐主要是结构取代作用，从而其使用效果不如本发明。
Claims (5)
1.一种采用电石渣为原料生产弗雷德盐（Friedel Salts）乳液的方法，其特征是：用含HCl质量浓度为20%的工业稀盐酸浸取电石渣得电石渣浸取液，浸取所用的电石渣与工业稀盐酸的固液重量比为1:3.5～1:4.5，将所得浸取液经过滤和固液分离后制得含CaCl2摩尔浓度为2.0～3.0M的氯化钙溶液和碳粉，取含有CaCl2为1000质量份的所制得的氯化钙溶液置于反应器中，在强搅拌条件下，按照铝与钙摩尔比为2:1～1:3的范围加入含Al2O3摩尔浓度为1～1.5M的铝酸钠溶液到反应器中与氯化钙溶液搅拌混合，在铝酸钠溶液全部加完后继续搅拌1～3小时，即可制得弗雷德盐乳液产品。
2.根据权利要求1所述的采用电石渣为原料生产弗雷德盐（Friedel Salts）乳液的方法，其特征是：在加入铝酸钠溶液到反应器中与氯化钙溶液搅拌混合时，通过强搅拌的方式或加水的方式使混合乳液的pH﹥7。
3.根据权利要求2所述的采用电石渣为原料生产弗雷德盐（Friedel Salts）乳液的方法，其特征是：在所用的氯化钙溶液和铝酸钠溶液中，其铝与钙的摩尔比为2:1～1:3、钙与氯的摩尔比为3:1～1:2。
4.根据权利要求1所述的采用电石渣为原料生产弗雷德盐（Friedel Salts）乳液的方法，其特征是：工业稀盐酸为工业废酸。
5.根据权利要求1所述的采用电石渣为原料生产弗雷德盐（Friedel Salts）乳液的方法，其特征是：电石渣中CaO含量不低于30%。
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