本發(fā)明涉及六水氯化鋁的生產(chǎn)技術(shù)，具體屬于一種從混合液中提取高純六水氯化鋁的方法。
背景技術(shù)：
煤矸石和粉煤灰是煤炭的生產(chǎn)和煤燃燒過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，其主要化學(xué)組分為Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等，而其中Al2O3的含量一般都在40％以上。近年來(lái)，從煤矸石和粉煤灰中提取氧化鋁已經(jīng)引起了研究人員廣泛的關(guān)注，為了提高其中鋁的溶出率，利用碳酸鈉活化后鹽酸浸取成為粉煤灰和煤矸石提鋁廣泛采用的工藝之一。該工藝得到的酸浸液通常可以通過加濃鹽酸結(jié)晶或蒸發(fā)結(jié)晶的方法，可以得到六水氯化鋁產(chǎn)品。但是，由于活化階段引入了大量的碳酸鈉，導(dǎo)致鹽酸浸取液中除了含有氯化鋁之外，還含有大量的氯化鈉以及部分氯化鐵和氯化鈣，其中氯化鈣和氯化鐵由于含量低且結(jié)晶順序與氯化鋁有所差別，因此可以通過對(duì)蒸發(fā)濃縮結(jié)晶過程的調(diào)控而加以去除。然而，對(duì)于氯化鋁和氯化鈉，通過常規(guī)的加酸結(jié)晶或蒸發(fā)結(jié)晶等現(xiàn)有的技術(shù)方法都難以實(shí)現(xiàn)有效分離，這就導(dǎo)致在六水氯化鋁結(jié)晶的過程中伴隨著大量的氯化鈉析出，導(dǎo)致六水氯化鋁產(chǎn)品的純度嚴(yán)重低于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，在六水氯化鋁的生產(chǎn)過程中由于常常需要加入濃鹽酸或通入氯化氫氣體來(lái)促進(jìn)結(jié)晶的進(jìn)行，因此生產(chǎn)成本也較大。
通常在六水氯化鋁的酸法工藝的生產(chǎn)過程中都存在六水氯化鋁和氯化鈉以及其他雜質(zhì)的分離問題，且得到高純的六水氯化鋁較為困難。根據(jù)這些技術(shù)現(xiàn)狀，可以考慮使用新的技術(shù)方案，通過控制溶液的濃縮結(jié)晶率和化學(xué)性質(zhì)的方法除去氯化鈉雜質(zhì)，并制取高純六水氯化鋁產(chǎn)品。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種從混合液中提取高純六水氯化鋁的方法，該方法生產(chǎn)成本低，所提取的產(chǎn)物六水氯化鋁純度高。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明是利用工業(yè)結(jié)晶生產(chǎn)中常用的具有物料循環(huán)、加熱、蒸發(fā)、結(jié)晶、液位或溶液體積計(jì)量功能的蒸發(fā)結(jié)晶器完成的。
一種從混合液中提取高純六水氯化鋁的方法，包括如下步驟：
a)在蒸發(fā)結(jié)晶器中加入含有氯化鋁、氯化鈉、氯化鈣和氯化鐵的混合液，根據(jù)混合液的液位記錄其初始體積，然后啟動(dòng)蒸發(fā)結(jié)晶器，將混合液的溫度控制在在35-85℃之間進(jìn)行蒸發(fā)操作，在此期間不斷取樣檢測(cè)，直到混合液中出現(xiàn)結(jié)晶鹽顆粒；
b)根據(jù)蒸發(fā)結(jié)晶器的液位來(lái)確定此時(shí)的混合液體積，然后繼續(xù)蒸發(fā)掉相當(dāng)于此時(shí)混合液體積20％-50％的水量，使蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)出現(xiàn)結(jié)晶鹽沉淀和濃縮混合液；
c)根據(jù)蒸發(fā)結(jié)晶器的液位來(lái)確定結(jié)晶鹽沉淀和濃縮混合液的總體積，停止加熱和蒸發(fā)操作，并向濃縮混合液中加入相當(dāng)于結(jié)晶鹽沉淀和濃縮混合液總體積10-55％、濃度在95％以上的工業(yè)酒精，使?jié)饪s混合液在蒸發(fā)結(jié)晶器中循環(huán)流動(dòng)0.5-2小時(shí)，并使一部分結(jié)晶鹽沉淀再次重新溶解；
d)停止?jié)饪s混合液的循環(huán)流動(dòng)并靜置6-36小時(shí)，然后將沉積在蒸發(fā)結(jié)晶器底部的結(jié)晶鹽排出，結(jié)晶鹽經(jīng)離心脫水和干燥后得到氯化鈉固體鹽；
e)根據(jù)蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)的液位確定濃縮混合液的體積，啟動(dòng)蒸發(fā)結(jié)晶器并繼續(xù)蒸發(fā)掉相當(dāng)于其體積10％-40％的水量，期間保持濃縮混合液在蒸發(fā)結(jié)晶器中的循環(huán)流動(dòng)、控制濃縮混合液溫度在35-85℃之間，然后關(guān)閉蒸發(fā)結(jié)晶器；
f)濃縮混合液在靜置6-36小時(shí)后排出蒸發(fā)結(jié)晶器中的上清液、分離出蒸發(fā)結(jié)晶器底部沉淀的結(jié)晶鹽，將相當(dāng)于步驟c)中結(jié)晶鹽沉淀和濃縮混合液總體積2-5％的淡水噴灑到結(jié)晶鹽表面，靜置1-3小時(shí)以后對(duì)結(jié)晶鹽進(jìn)行離心脫水和干燥，得到高純六水氯化鋁的固體鹽。
上述步驟a)中，所述的混合液中氯化鈉和氯化鋁的總質(zhì)量含量應(yīng)是其它雜質(zhì)鹽組分總質(zhì)量含量的5倍以上。
上述步驟c)中，所述的工業(yè)酒精還可以使用甲醇或乙醇等其它醇類液體來(lái)代替，還可以使用丙酮等酮類液體或乙醚等醚類液體來(lái)代替，還可以使用醇類、酮類、醚類液體的混合液體來(lái)代替。
上述步驟a)-f)中，所述的蒸發(fā)結(jié)晶器的蒸發(fā)方式采用間歇操作的方式，在保證能夠準(zhǔn)確計(jì)量混合液體積變化的條件下也可以采用連續(xù)操作的方式。
上述步驟e)中，所述的濃縮混合液中還可以注入氯化氫氣體或質(zhì)量濃度≥37％的濃鹽酸以促進(jìn)鹽組分的結(jié)晶。
本發(fā)明工藝方法簡(jiǎn)單、易于操作且生產(chǎn)成本較低，能夠?qū)⒒旌弦褐新然c和氯化鋁組分進(jìn)行有效的分離，最終得到純度大于98％的高純六水氯化鋁產(chǎn)品。最后蒸發(fā)結(jié)晶器中的尾液可以重新加入初始的混合液中，達(dá)到資源循環(huán)和綜合利用的目的。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了從現(xiàn)有鹽酸浸取液混合體系中分離高純六水氯化鋁的技術(shù)問題，具有顯著的實(shí)用性和很好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種從混合液中提取高純六水氯化鋁的方法：
所使用的混合液含有氯化鈉和氯化鋁組分，其中氯化鈉濃度為52.01g/L、氯化鋁濃度為78.32g/L，還含有濃度為6.92g/L的氯化鐵和濃度3.62g/L的氯化鈣等雜質(zhì)鹽組分?；旌弦褐新然c和氯化鋁的總質(zhì)量含量是其它雜質(zhì)鹽組分總質(zhì)量含量的12.37倍。
利用工業(yè)結(jié)晶生產(chǎn)中常用的具有物料循環(huán)、加熱、蒸發(fā)、結(jié)晶、液位計(jì)量功能的OSLO型蒸發(fā)結(jié)晶器，采用間歇操作的蒸發(fā)方式，包括如下步驟：
a)在蒸發(fā)結(jié)晶器中加入含有氯化鋁、氯化鈉、氯化鈣和氯化鐵的混合液，根據(jù)混合液的液位記錄其初始體積，然后啟動(dòng)蒸發(fā)結(jié)晶器，將混合液的溫度控制在在82-85℃之間進(jìn)行蒸發(fā)操作，在此期間不斷取樣檢測(cè)，直到混合液中出現(xiàn)結(jié)晶鹽顆粒；
b)根據(jù)蒸發(fā)結(jié)晶器的液位來(lái)確定此時(shí)的混合液體積，然后繼續(xù)蒸發(fā)掉相當(dāng)于此時(shí)混合液體積45％的水量，使蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)出現(xiàn)結(jié)晶鹽沉淀和濃縮混合液；
c)根據(jù)蒸發(fā)結(jié)晶器的液位來(lái)確定結(jié)晶鹽沉淀和濃縮混合液的總體積，停止加熱和蒸發(fā)操作，并向濃縮混合液中加入相當(dāng)于結(jié)晶鹽沉淀和濃縮混合液總體積55％、濃度在96％的工業(yè)酒精，使?jié)饪s混合液在蒸發(fā)結(jié)晶器中循環(huán)流動(dòng)1.5小時(shí)，并使一部分結(jié)晶鹽沉淀再次重新溶解；
d)停止?jié)饪s混合液的循環(huán)流動(dòng)并靜置36小時(shí)，然后將沉積在蒸發(fā)結(jié)晶器底部的結(jié)晶鹽排出，結(jié)晶鹽經(jīng)離心脫水和干燥后得到氯化鈉固體鹽；
e)根據(jù)蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)的液位確定濃縮混合液的體積，啟動(dòng)蒸發(fā)結(jié)晶器并繼續(xù)蒸發(fā)掉相當(dāng)于其體積40％的水量，期間保持濃縮混合液在蒸發(fā)結(jié)晶器中的循環(huán)流動(dòng)、控制濃縮混合液溫度在82-85℃之間，然后關(guān)閉蒸發(fā)結(jié)晶器；
f)濃縮混合液在靜置36小時(shí)后排出蒸發(fā)結(jié)晶器中的上清液、分離出蒸發(fā)結(jié)晶器底部沉淀的結(jié)晶鹽，將相當(dāng)于步驟c)中結(jié)晶鹽沉淀和濃縮混合液總體積5％的淡水噴灑到結(jié)晶鹽表面，靜置3小時(shí)以后對(duì)結(jié)晶鹽進(jìn)行離心脫水和干燥，得到高純六水氯化鋁的固體鹽。
采用如上步驟，每立方米的混合液可得到純度98.25％的氯化鈉固體鹽為40.74千克，相當(dāng)于混合液中氯化鈉的提取率為76.97％；得到純度99.92％的六水氯化鋁固體鹽為51.22千克(含氯化鋁組分28.29千克)，相當(dāng)于混合液中氯化鋁的提取率為35.88％。最后排放出蒸發(fā)結(jié)晶器的尾液排出本流程并使用常規(guī)酸浸液結(jié)晶技術(shù)來(lái)繼續(xù)提取其中的各種元素。
實(shí)施例2
方法流程與實(shí)施例1相同，不同之處在于蒸發(fā)結(jié)晶器在保證能夠準(zhǔn)確計(jì)量混合液體積變化的條件下采用連續(xù)操作的蒸發(fā)方式；并且最后排放出蒸發(fā)結(jié)晶器的尾液中，50％的尾液排放出流程并使用常規(guī)酸浸液結(jié)晶技術(shù)來(lái)繼續(xù)提取其中的各種元素、另外50％的尾液回收并重新混入初始的混合液中。
采用如上步驟，每立方米的初始混合液可得到純度97.85％的氯化鈉固體鹽為42.01千克，相當(dāng)于混合液中氯化鈉的提取率為79.04％；得到純度99.94％的六水氯化鋁固體鹽為50.05千克(含氯化鋁組分27.67千克)，相當(dāng)于混合液中氯化鋁的提取率為34.34％。
實(shí)施例3
方法流程與實(shí)施例1相同，不同之處在于步驟c)中使用甲醇、乙醇、丙酮的混合液體來(lái)代替工業(yè)酒精，該混合液體含有一定量的水分，其體積比相當(dāng)于甲醇:乙醇:丙酮:水＝5:79:10:6；步驟e)中，向含有氯化鈉和氯化鋁的混合液中注入質(zhì)量濃度37％的濃鹽酸以促進(jìn)六水氯化鋁的結(jié)晶，濃鹽酸的注入體積量相當(dāng)于此時(shí)混合液體積的1/3。
采用如上步驟，每立方米的初始混合液可得到純度98.30％的氯化鈉固體鹽為41.46千克，相當(dāng)于混合液中氯化鈉的提取率為78.37％；得到純度99.91％的六水氯化鋁固體鹽為90.24千克(含氯化鋁組分49.84千克)，相當(dāng)于混合液中氯化鋁的提取率為63.20％。