论文资料：高岭土综合利用的研究进展

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1、第2期李军等．高岭土综合利用的研究进展3高岭土综合利用的研究进展李军李恩泉于向真（中石化股份公司催化剂长岭分公司）摘要：硫酸铝和水玻璃是生产炼油催化剂的两种重要的原材料。高岭土矿石中含有丰富的铝类和硅类化合物。对高岭土进行综合利用是催化剂生产企业降低生产成本切实有效的措施。文章对高岭土制备硫酸铝的工艺原理、影响因素、铁的脱除以及废渣利用进行了综述。关键词：高岭土硫酸铝水玻璃催化剂第2期李军等．高岭土综合利用的研究进展3高岭土的化学组成为Al4[（OH）8Si4O10]，属三斜晶系，其结构由AlO6八面体和SiO4四面体交错的层间构成［1］。由于高岭土矿物中Al2O

2、3和SiO2的含量较高，因此可以用来工业化提取硅类和铝类化合物。硫酸铝和水玻璃是炼油催化剂的两种重要的原材料。工业上，一般采用先将高岭土用H2SO4酸化制备Al2（SO4）3，再将制备硫酸铝过程中产生的废渣和NaOH反应制备水玻璃的生产工艺，对高岭土进行综合利用，以降低炼油催化剂的生产成本。这里所说的高岭土，不仅指目前用作FCC催化剂载体的优质高岭土，还包括含有高岭石的煤系高岭土等劣质高岭土。目前国内矿产资源分布相当广泛，具有良好的应用前景。1利用高岭土制备硫酸铝1.1高岭土制备硫酸铝的工艺及原理利用高岭土生产硫酸铝的生产工艺有常压浸出、混合固结和加压反应等。常压

3、浸出是将高岭土矿粉于650~750℃焙烧后，用硫酸熔液与焙烧后高岭土在一定温度反应将其中的Al2O3浸出。混合固结是不经煅烧的矿粉与一定比例的硫酸混合，开始成泥浆状态，很快就固结成固体状态，在300℃下煅烧4h得到硫酸铝。加压反应是将经过高温煅烧或不经煅烧的矿石，用硫酸熔液进行加压反应以提高铝的浸出率。反应产物经过滤或澄清除去SiO2和CaSO4等残渣，即可得到纯度较高的硫酸铝溶液［2］。混合固结由于工业化生产存在一定难度，工业上一般采用其它两种工艺。其反应原理如下：Al2O3·2SiO2+3H2SO4Al2(SO4)3+2SiO2+3H2O加压反应虽然能够提高铝

4、的浸出率，但由于反应压力较高，对设备的要求较高。而常压浸出由于需要对高岭土进行高温焙烧处理，增加了设备投资和装置能耗，存在一定的弊端。为此韩效钊等［3］开发出了一种新的高岭土不经高温焙烧的常压生产工艺。其生产工艺过程如图1。该工艺要求在较高的温度下使浓硫酸与高岭土进行酸熔处理（240℃），再通过水浸提取其中的铝。其最佳工艺条件为：酸熔温度240℃，时间40min，酸铝比3.3（摩尔比）；水浸温度95℃，时间40min，液固比6（质量比）；中和温度20℃，pH值2.8，酸铝比1.1。高岭土中氧化铝总收率≥84.5%，硫酸铝产品：Al2O3≥16.5%，游离酸≤2%；

5、铵明矾产品：硫酸铝铵纯度≥99.5%，并且硫酸铝的结晶量可由结晶时间来控制。薛国庆等［4］也开发了一种免烧处理高岭土——酸熔法制备硫酸铝的新工艺。与上述工艺不同的是，把经过第一次蒸发结晶后的物料直接减压过滤，得到精制硫酸铝，滤液再次蒸发浓缩，得到结晶的粗制硫酸铝，并省掉了中间除铁的步骤。该工艺的主要反应条件为：反应用硫酸浓度为50%~60%，高岭土微过量，反应6h左右，控制反应温度115~120℃，反应过程补加适量水；采用新鲜氢氧化铝调节稀释液酸度；测定浓缩液密度确定含水量。影响产品质量的铁一部分在用氢氧化铝调节反应稀释液酸度时以氢氧化物的形式除去，更主要的是在第

6、一次结晶时，铁以离子的形式存在于母液中而被除去，从而得到精制硫酸铝。1.2高岭土制备硫酸铝的影响因素收稿日期：2005-5-25作者简介：李军，1993年毕业于湖南大学，工程师。现主要从事炼油催化剂生产技术开发工作。采用的制备工艺不同，对制备过程的影响因素第2期李军等．高岭土综合利用的研究进展3循环或处理排放水浓硫酸高岭土酸熔水浸过滤滤渣除铁过滤铁渣蒸发过滤洗涤硫酸铝中和结晶过滤洗涤铵明矾结晶图1高岭土常压生产工艺流程也不同。当采用韩效钊等［3］开发的工艺时，研究发现，随着酸熔温度的升高，氧化铝的溶出率升高。当温度超过240℃时，酸熔过程发生如下副反应：H2SO4

7、(浓)+SiO2=H2SiO3+SO3此反应消耗了硫酸，减少了与氧化铝反应的硫酸量，因而导致氧化铝的溶出率下降。随着酸熔时间的延长，氧化铝的溶出率升高，但当酸熔时间超过40min时，酸熔过程发生如下副反应：Al2(SO4)3+nSiO2=Al2O3·nSiO2+3SO3此反应生成了不溶于水的硅铝酸盐，因而导致氧化铝溶出率下降。随着酸铝比的增加，氧化铝溶出率增大，当酸铝比超过3.3以后，氧化铝的溶出率基本不再增大。当酸铝比为3.3时，氧化铝的溶出率为87.9%。水浸时，随着液固比的增加，氧化铝的溶出率增大，当液固比超过6以后，氧化铝溶出率增大的幅度非常小。当采用先将

8、高岭土高温