[发明专利]低品位铝土矿或高岭土类原料碱法生产铝、硅化工产品新工艺

说明书

技术领域

本发明属于低品位铝土矿或高岭土类原料综合利用技术领域，特别涉及湿法加碱煅烧活化低品位铝土矿或高岭土生产铝、硅化工产品工艺。

背景技术

我国的高岭土资源十分丰富，目前高岭土矿点有700多处，对200处矿点探明储量为30多亿吨。其中煤系高岭土16.7亿吨，非煤系高岭土14.32亿吨。我国高岭土资源虽多，但优质高岭土储量较少，价格昂贵，大多数为煤系高岭土(国外很少)，品质较差，多用于陶瓷、砖瓦、水泥等低附加值的生产中，也有部分用于生产聚合氯化铝产品。

聚合氯化铝(PAC)是一种无机高分子絮凝剂，它首先在日本研制成功并与20世纪60年代投入工业化生产，是目前技术最为成熟，市场销量最大的絮凝剂。由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。

由于原料中铁化合物的染色作用，聚合氯化铝的色泽多为金黄色、土黄色、褐色、红色颗粒状。为了生产洁白的聚合氯化铝，国内有些厂家以Al(OH)₃为原料，将Al(OH)₃与HCl和水按一定比例，在合适的温度和压强下反应，熟化后制得聚合氯化铝产品。该法生产工艺简单，在上世纪80年代是国内外普遍采用的一种工艺。但由于Al(OH)₃酸溶性较差，故酸溶过程需加温加压。以Al(OH)₃为原料生产成本较高，售价多在3000元/吨以上，使用范围有限，制得的产品多用于饮用水。

目前，我国大多数生产厂家采用铝酸钙矿粉为原料生产聚合氯化铝，此法的铝酸钙矿粉由铝土矿、碳酸钙和其它配料经1300℃左右煅烧，冷却后磨粉而得。铝酸钙粉按制作聚合氯化铝方法的不同，分为碱溶法、酸溶法和两步法。碱溶法是用铝酸钙矿粉与纯碱溶液反应得到偏铝酸钠溶液，反应温度为100～110℃，反应4h左右。然后在偏铝酸钠溶液中通人CO₂气体，当溶液pH值为6～8时。形成大量Al(OH)₃凝胶，最后在所生成的Al(OH)₃中加入适量的HCl加热溶解，得到无色、透明、黏稠状的液体聚合氯化铝，干燥后得到固体聚合氯化铝。此法生产出的产品重金属含量低，纯度高，但生产成本较高。

酸溶法是把铝酸钙粉直接与HCl反应，调整完盐基度并熟化后即得到聚合氯化铝液体产品，烘干后成固态聚合氯化铝。该法工艺简单，投资少，操作方便，生产成本低，但产品的不溶物，重金属含量较高，固体产品氧化铝含量通常不高.质量分数约为28％左右，产品外观较差，铁离子含量高。

目前一般采用酸溶两步法的生产工艺，在常压和一定温度下，第一步加较高的HCl量到铝土矿粉中，使氧化铝尽可能溶出，第二步是把第一步反应的上清液与新加入的铝酸钙粉反应。这一步既有氧化铝溶出，又可以调节盐基度。通常第一步的氧化铝能溶出80％以上，第二步的氧化铝溶出率在50％以下，故第二段沉淀矿渣一般回流到第一步反应中去。

上述采用铝土矿为原料生产聚合氯化铝的技术含量低，产品有效成分Al₂O₃含量低、杂质多，满足不了市场需求，特别是满足不了造纸工业对高纯度、高白度聚合氯化铝产品的需要。由于低品位铝土矿或高岭土类原料的主要化学组成是SiO₂和Al₂O₃，目前的生产方法只是提 取了原料中的大部分Al₂O₃，其中的SiO₂都随酸不溶物排放，产生了大量的固体废弃物，造成环境危害的同时，也会造成资源的极大浪费。如果低品位铝土矿或高岭土类原料在生产聚合氯化铝的同时，能充分利用其中的SiO₂去生产白炭黑等化工材料，则会取得良好的经济和环境效益。