[发明专利]一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法及装置

说明书

本发明提供一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法及装置，所述方法包括：将物料AlCl₃.6H₂O晶体置于高压管式炉中，在加压、水蒸气气氛条件下水解，反应温度300℃～500℃，压力0.2～0.7Mpa，加热时间0.5～3h，反应过程中通过调节通入的水蒸气流量，使从高压管式炉排出的尾气中氯化氢的浓度小于1％(1gHCl/100gH₂O)。本发明所述方法及装置，通过控制高压管式炉尾气中氯化氢的浓度、冷却液酸碱度，能够有效地、简便地实现深脱氯工艺，同时借助于压力完成晶型转变，采用这种方法能够将结晶氯化铝快速转变为深脱氯产品。

技术领域

本发明涉及氯化铝的水解工艺，具体为一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法及装置。

背景技术

我国面临优质铝土矿资源短缺的现状，大量低品位铝土矿已经被开采使用，同时严重依赖于进口铝土矿资源来生产工业氧化铝。从非铝土矿资源，例如高铝粉煤灰中提取氧化铝是一种新兴的解决方案，由于矿物种类的差异，提取方法也与传统的拜耳法有很大差异，其中一种方法是采用氯化浸出液将矿物中的铝元素转变为中间产物氯化铝。而在中间产物氯化铝再转变为氧化铝的过程中，需要配套低能耗、低投资的深度脱氯工艺步骤，并且脱氯后获得的氧化铝或氧化铝前驱体需转变为特定的晶型，以保证最终煅烧获得的氧化铝产品的物理化学性质要求，因此需要一种能够实现上述目的的工艺方法或设备。

发明内容

本发明提供一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法及装置，采用本方法及装置能够使得结晶氯化铝在较低温度的固-气反应中大幅度地脱除氯元素，并保证水解产物的晶型向一水铝石或氧化铝晶型转变。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法，将物料AlCl3·6H2O晶体置于高压管式炉中，在加压、水蒸气气氛条件下水解，反应温度300℃～500℃，压力0.2～0.7Mpa，加热时间0.5～3h，反应过程中通过调节通入的水蒸气流量，使从高压管式炉排出的尾气中氯化氢的浓度小于1％(1gHCl/100gH₂O)，以保证高压管式炉固-气反应中氯化氢的反应平衡分压足够低。

进一步地，所述高压管式炉出口的尾气冷却液化后，冷却液酸碱度pH值大于0.5。

进一步地，所述方法通过控制水解过程中的温度和压力，以获得不同晶型和不同氯含量的深脱氯产品：

(1)温度300℃～370℃，压力0.2～0.7Mpa，获得的最终产品晶型为一水铝石(AlOOH晶型)，产品氯含量小于3.0％；

(2)温度380℃～500℃，压力0.2～0.45Mpa，获得的最终产品晶型为氧化铝(ρ-Al₂O₃晶型)，产品氯含量小于1.5％；

(3)温度380℃～500℃，压力0.55～0.7Mpa，获得的最终产品晶型为一水铝石(AlOOH晶型)，产品氯含量小于1.5％。

进一步地，加压、水蒸气气氛条件下的水解过程可采用静态煅烧或对物料进行搅拌，物料在水解过程中保持固体粉末状态与水蒸气接触反应，不能使物料接触液态水，即整个反应过程为固-气两相反应。

进一步地，为降低设备投资和运行成本，减少水蒸气的用量，将物料AlCl3·6H2O晶体置于高压管式炉前，对物料进行预脱氯处理，然后将初步脱氯产品置于高压管式炉中在加压、水蒸气气氛条件下水解，所述预脱氯处理为：将物料AlCl3·6H2O晶体在常压、温度为300℃～450℃条件下低温煅烧1～3小时，煅烧过程中向物料AlCl3·6H2O晶体表面通入空气或氩气气流将水解反应生成的氯化氢气体导出，以减少生成物氯化氢对AlCl3·6H2O晶体水解过程的影响。

进一步地，经预脱氯处理后，一水铝石(AlOOH晶型)或氧化铝晶型(ρ-Al₂O₃晶型)的转化率大于90％。