利用高岭土制备聚合氯化铝工艺探究.doc

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1、利用高岭土制备聚合氯化铝工艺探究摘要：本文主要研究了利用优质高岭土矿为原料，在不添加任何其他铝原料的条件下，制备聚合氯化铝(PAC)的方法和过程。结果显示：高岭土矿样经过700°C高温锻烧lh,再经酸浸，采用分次投料和后期加氨水稀释法，可获得91.2%的氧化铝浸出率和53.6❷的盐基度(B)固体产品，且其中氧化铝的含量为22.7%。关键词：高岭土制备聚合氯化铝一、前言聚合氯化铝(PolyaluminumChloride,简称PAC)又称碱式氯化铝，務基氯化铝。其通式为[A12(0H)nC16-n]

2、m或Alm(OH)nC13m-n(m1.1燉烧温度对氧化铝浸出率的影响为了分析锻烧温度对氧化铝浸出率的影响，以未燉烧和不同温度下燉烧(400°C^900°C)的高岭土各32g为原料，在一定的酸浸条件下(盐酸浓度为25❷,体积为95讷,95£常压下反应2h)制备氯化铝，以期找到合适的活化温度，实验结果见表1。其中，氧化铝的浸出率C为：由表1可以看出，在酸浸条件不变的情况下，当以未锻烧的高岭土为原料时，氧化铝的浸出率很低，表明此时高岭土中活性铝含量很少；随着燉烧温度的升高，氧化铝的浸出率也逐渐上升，这

3、表明高岭土的结构变得越来越不稳定，其中活性铝的含量在增加；当温度达到700°C的时候，氧化铝的析出率达到89.1%；当活化温度超过700£时，随着温度的升高，氧化铝浸出率却逐渐降低。这表明在上述酸浸条件下，700°C左右是比较合适的活化的温度。表1氧化铝浸出率与锻烧温度的关系1.2锻烧温度对氧化铝浸出率的影响由于传热速度的影响，存在温度梯度，若燉烧时间短则高岭土受热不均匀，在瓷堆坍壁附近已达到晶型转化温度，而中心温度还达不到，并且矿样中高岭土的晶型转变是一个逐步的过程；燉烧时间太长，需消耗大量的能

4、量而带来较小的转化率的提高，无论从节能还是降低成本来讲都是不可取的。在700°C常温下，取高岭土各32g为原料，经过不同的锻烧时间，同样的酸浸条件下制备氯化铝，以期找到合适的活化时间，实验结果见表2。研究表明，锻烧时间超出lh后,氧化铝的浸出率变化不大，从节能考虑，燉烧时间采用lh为宜。表2氧化铝浸出率与锻烧时间的关系1.酸浸条件在酸浸过程中既要尽可能提高氧化铝浸出率，且需要浸出液达到一定的盐基度，以满足预期产品的要求，二者故是相互矛盾的。要求较高的氧化铝浸出率，显然投加过量盐酸是有效的，但酸用量

5、的增加，必然使浸出液的盐基度降低；若酸量过少，有利于提高盐基度，但又将降低氧化铝的浸出率，必将使产品质量达不到要求。本文从酸浸的温度和时间、盐酸的浓度和用量及使用方法等因素研究对氧化的浸出率和浸出液盐基度的影响。2.1反应温度和时间对浸出率和盐基度(B)的影响髙岭土中氧化铝与盐酸反应是液固型的反应，反应的速度、反应的完全程度与反应温度、反应时间和液固接触面积有关。因此除了高岭土矿样必需研磨至一定粒度以增加固液接触面积和用用适宜的温度加快反应的速度外，还需控制酸浸时间的长短。由于盐酸为强挥发性酸，在

6、常压下温度太高操作难于进行，且酸的挥发损失也大，因此反应温度宜控制在100°C以下进行，以951为宜。现取在高温700°C常压下鍛烧lh后的活化高岭土各32g,然后在酸浸条件(盐酸浓度为25%,体积为95ml,常压951)进行反应，在反应0.5小时后，每隔半小时取酸浸液5ml,离心,过滤分析浸出率和盐基度，在反应3.5小时后加氨水至500m1,继续分析，实验结果见表3。由表3可知，反应时间在初始阶段对氧化铝的浸出率和盐基度影响大，但2小时后，随着时间的推移，浸出率和盐基度增长缓慢。因此，在实际生产

7、中，依靠延长反应时间来提高浸出率和盐基度是不科学的。当反应加氨水稀释后，浸出率和盐基度继续升高，主要有两个原因：2.1.1当开始盐酸浓度大时，被浸出的水合A13+因浓度大，粘度大，而包裹在高岭土的周围，阻碍与盐酸继续反应，加氨水稀释后A13+的浓度降低，酸得以与高岭土中A1203继续反应，因此氧化铝浸出率提高。2.1.2随着反应的逐渐的进行和氨水的缓慢加入，溶液中H+的浓度逐渐减少，0H-相应增加，因而生成的氯化铝发生水解，逐步生成低盐基性氯化铝络合物，并使反应继续朝水解方向移动。用氨水控制一定的

8、0H-离子浓度，使聚合、水解过程交替进行，故盐基度的会不断提高。盐基度在反应开始阶段有大幅度增长，但在2.5小时后,变化缓慢，单从盐基度的角看，稀释后再反应以2飞小时最佳。2.2盐酸的浓度和用量的影响氧化铝与盐酸可发生如下反应：A1203+6HC1-*2A1C13+3H20从上式可见，当盐酸有效用量增加时，有利于反应向右进行，即氧化铝浸出率将随盐酸有效用量的增加而增加。研究表明，盐酸的浓度增加很大，而氧化铝的浸出率提高不大，但盐基度却下降很多。也就是说，随着盐酸浓度的增加,氧化铝浸