CN102583479B - 利用钾长石提钾剩余铝硅滤饼制取工业硫酸铝的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用钾长石提钾剩余铝硅滤饼制取工业硫酸铝的方法。该方法是将铝硅滤饼粉体、蒸馏水和硫酸按一定的质量比例混合均匀，控制反应条件，使铝硅滤饼中氧化铝的溶出率达到96wt％以上，二氧化硅的溶出率小于2.5wt％。反应结束后，过滤分离，滤液为硫酸铝溶液，通过蒸发结晶制得工业固体硫酸铝产品；滤饼为非晶态的偏硅酸胶体，可用于进一步制备无机硅化合物产品。本发明生产工业硫酸铝，不消耗铝土矿、氢氧化铝和高岭土等传统铝资源，原料价廉易得，操作过程简单易行，生产条件温和。

Description

利用钾长石提钾剩余铝硅滤饼制取工业硫酸铝的方法

技术领域

本发明涉及一种以钾长石提钾剩余铝硅滤饼粉体为原料制取工业硫酸铝的新方法。

背景技术

硫酸铝是一种基本的无机盐产品。常用作造纸工业的施胶剂，饮用水、工业用水及废水处理的絮凝剂，优质澄清剂、石油除臭脱色剂和混凝土防水剂，也可作为还是生产人造宝石和其他铝盐(如氨明矾和钾明矾)的原料。我国生产硫酸铝所采用的原料以铝土矿、氢氧化铝和高岭土为主，生产的产品以固体硫酸铝为主，其生产方法主要包括硫酸法、氢氧化铝法、高岭土法、明矾石法、烧碱法、铝锭下脚料法，其主要缺点在于原料成本昂贵，生产过程能耗较高。本发明采用的原料为钾霞石，系以钾长石粉体为原料经水热处理获得，该利用钾长石粉体水热合成六方钾霞石的方法申请了发明专利，发明专利申请号为201010543249.9，申请日为2010年11月10日；钾霞石粉体原料与硫酸反应制取硫酸钾剩余产为的铝硅滤饼，该一种利用钾霞石粉体制取农用硫酸钾的工艺申请了发明专利，发明专利申请号：201110064828.X，申请日为2011年3月17日，其中名为“利用钾长石粉体水热合成六方钾霞石的方法”(201010543249.9)的生产钾霞石的专利申请，已由国家知识产权局专利局于2011年4月27日向外界公开；名为“一种利用钾霞石粉体制取农用硫酸钾的工艺”(201110064828.X)的生产硫酸钾、副产铝硅滤饼的专利申请，已由国家知识产权局专利局于2011年8月31日向外界公开。上述专利申请技术所使用的钾长石资源储量巨大，价廉易得，生产钾霞石的工艺过程简单，能耗较低。从而发明一种经济实用的硫酸铝生产技术。

发明内容

本发明提供一种利用钾长石提钾工艺过程中所得中间产物铝硅滤饼为原料制取工业硫酸铝的方法，该方法避免了消耗铝土矿、氢氧化铝和高岭土等资源，原料铝硅滤饼为钾霞石与硫酸反应制取硫酸钾过程中的副产物，操作过程简单易行，生产条件温和，开创了一种新的硫酸铝生产方法。

此方法通过以下步骤实现：将铝硅滤饼破碎粉磨，使铝硅滤饼的粒度达到-200目＞95％，将铝硅滤饼粉体、蒸馏水和硫酸按一定质量比混合均匀，在一定条件下，进行硫酸溶解铝硅滤饼的反应，反应结束后过滤分离，所得滤液为硫酸铝溶液，置于结晶器中蒸发结晶，制得固体工业硫酸铝产品，所得滤饼为非晶态的偏硅酸胶体，可进一步制备无机硅化合物。

本发明采用的原料为钾霞石(以钾长石粉体为原料经水热处理获得，发明专利申请号：201010543249.9)与硫酸反应后得到的铝硅滤饼(发明专利申请号：201110064828.X)。利用钾长石粉体水热合成六方钾霞石的方法的技术方案是：(1)钾长石矿石经破碎，粉磨，制得钾长石粉体；(2)钾长石粉体与混合碱液在220～280℃的条件下水热反应2～8h，经过滤、洗涤和干燥，制得六方钾霞石粉体；其中，混合碱液的浓度为8～12M，混合碱液中NaOH与KOH的摩尔比为7/3～0/10；混合碱液与钾长石粉体的质量比为2～8。其中初始原料钾长石储量巨大，价廉易得，生产钾霞石过程简单，能耗较低。以钾霞石粉体为原料酸溶反应制取硫酸钾，副产铝硅滤饼方法的具体技术方案是：将钾霞石粉体、水和硫酸按质量比为1∶(4-7)∶0.5-1混合均匀，在40～80℃条件下反应2～4h，其中硫酸的质量浓度为20～40％，搅拌速率为100～200r/min，反应结束后过滤分离，所得滤液为硫酸钾溶液，于结晶器中蒸发结晶，制得农用固体硫酸钾，蒸发结晶的温度为110～120℃，所得滤饼即为铝硅滤饼，所得铝硅滤饼中氧化铝的含量在29wt％以上，氧化钾含量在1wt％以下，符合本申请所使用铝硅滤饼对氧化铝和氧化钾含量的要求。

所述的硫酸的质量浓度为20～40％，所述的钾霞石粉体、水和硫酸的质量比为1∶(3-10)∶(3-4)。

所述的硫酸溶解铝硅滤饼反应的条件为，反应温度为20～90℃，反应时间为4～8h，反应过程中搅拌速率为100～200r/min。

所述硫酸溶解铝硅滤饼反应过程中，铝硅滤饼中氧化铝的溶出率达到96wt％以上，二氧化硅的溶出率小于2.5wt％。

所述的硫酸铝滤液蒸发结晶的温度为100～120℃。

采用钾长石粉体与混合碱液进行水热反应，经过滤、洗涤和干燥，制得六方钾霞石粉体；钾霞石粉体与稀硫酸混合后进行酸溶反应，反应后过滤分离，过滤分离后，将滤液蒸发结晶，制得农用硫酸钾；滤饼为钾长石提钾剩余铝硅滤饼。

本发明的优点是：

本发明原料价廉易得，操作工序简单，反应条件温和，不涉及原料煅烧过程，同时避免了消耗铝土矿、氢氧化铝和高岭土等资源。本发明硫酸溶解铝硅滤饼粉体反应结束后过滤分离，滤液为硫酸铝溶液，经蒸发结晶后得到固体工业硫酸铝；滤饼为非晶态的偏硅酸胶体，可进一步加工制备无机硅化合物。

具体实施方式

实施例

表1钾长石提钾铝硅滤饼原料化学成分分析结果wB％

钾长石提钾铝硅滤饼原料粉体的化学成分分析结果如表1所示。称取铝硅滤饼粉体500g，蒸馏水1500g，质量浓度为30％硫酸1780g，置于反应器中，混合均匀，将反应温度设定为60℃，搅拌速率设为200r/min，反应6h后，过滤分离；测得硫酸溶解铝硅滤饼反应过程中，铝硅滤饼中氧化铝的溶出率为98.28％，氧化硅的溶出率为1.21％。将得到的硫酸铝滤液置于结晶器中，于100℃下进行蒸发结晶，制得固体工业硫酸铝产品。3次重复试验样品与中华人民共和国工业硫酸铝化工行业标准(HG/T 2225-2001)产品指标进行比较，结果如表2所示：

表2固体工业硫酸铝样品与HG/T 2225-2001比较

由表2所知，采用本发明工艺制备的固体硫酸铝制品，达到中华人民共和国工业硫酸铝化工行业标准(HG/T 2225-2001)中I型一等品的质量标准要求。

Claims (5)

1.一种利用钾长石提钾剩余铝硅滤饼制取工业硫酸铝的方法，其特征在于，将铝硅滤饼破碎粉磨，使铝硅滤饼粒度为-200目>95％，按铝硅滤饼、水和硫酸的质量比为1：3-10：3-4混合均匀，其中，硫酸的质量浓度为20～40％；随后进行硫酸溶解铝硅滤饼的反应，反应结束后过滤分离，将分离所得到滤液进行蒸发结晶，制得工业用固体硫酸铝产品，本发明采用的原料为钾霞石与硫酸反应后得到的铝硅滤饼，利用钾长石粉体水热合成六方钾霞石的方法的技术方案是：(1)钾长石矿石经破碎，粉磨，制得钾长石粉体；(2)钾长石粉体与混合碱液在220～280℃的条件下水热反应2～8h，经过滤、洗涤和干燥，制得六方钾霞石粉体；其中，混合碱液的浓度为8～12M，混合碱液中NaOH与KOH的摩尔比为7/3～0/10；混合碱液与钾长石粉体的质量比为2～8；以钾霞石粉体为原料酸溶反应制取硫酸钾，副产铝硅滤饼方法的具体技术方案是：将钾霞石粉体、水和硫酸按质量比为1：(4-7)：0.5-1混合均匀，在40～80℃条件下反应2～4h，其中硫酸的质量浓度为20～40％，搅拌速率为100～200r/min，反应结束后过滤分离，所得滤液为硫酸钾溶液，于结晶器中蒸发结晶，制得农用固体硫酸钾，蒸发结晶的温度为110～120℃，所得滤饼即为铝硅滤饼，所得铝硅滤饼中氧化铝的含量在29wt％以上，氧化钾含量在1wt％以下，符合本申请所使用铝硅滤饼对氧化铝和氧化钾含量的要求，所述的硫酸溶解铝硅滤饼过程中，铝硅滤饼粉体原料中氧化铝的溶出率达到96wt％以上，二氧化硅的溶出率小于2.5wt％。

2.根据权利要求1所述的一种利用钾长石提钾剩余铝硅滤饼制取工业硫酸铝的方法，其特征在于：所述的硫酸溶解铝硅滤饼反应的条件为，反应温度为20～90℃，反应时间为4～8h。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用钾长石提钾剩余铝硅滤饼制取工业硫酸铝的方法，其特征在于：在所述的硫酸溶解铝硅滤饼反应过程中进行搅拌，搅拌速率为100～200r/min。

4.根据权利要求1或2所述的一种利用钾长石提钾剩余铝硅滤饼制取工业硫酸铝的方法，其特征在于：所述的滤液蒸发结晶的温度为100～120℃。

5.根据权利要求1或2所述的一种利用钾长石提钾剩余铝硅滤饼制取工业硫酸铝的方法，其特征在于：过滤分离后所得到的偏硅酸胶体滤饼用于制取无机硅化合物产品。