煤矸石生產聚合氯化鋁的原理及工藝

制取聚合氯化鋁的方法很多，大至可分為：熱解法、酸溶法、電解法、電滲法等。本文所介紹的用煤矸石制取聚合氯化鋁的方法就是其中的酸溶法，整個原理及工藝流程可分為粉碎、焙燒、連續酸溶、濃縮結晶、沸騰分解、配水聚合五道工序，其原理及工藝流程如圖1所示。

1、粉碎焙燒

粗碎后的煤矸石在焙燒過程中，隨著溫度的升高、高嶺石成為非晶質或半晶質，進一步升溫，使高嶺石逐漸轉化為γ-Al2O3和SiO2，其化學反應式如下：

Al2O3·2SiO2·2H2O→（550-700℃）Al2O3·2SiO2+2H2O

Al2O3·2SiO2→（700-800℃）γ-Al2O3+2SiO2↓

在這一過程中溫度不能過高，當溫度超過850℃時，γ-Al2O3逐漸轉化為α-Al2O3，使反應失去活性，煤矸石中Al2O3一般較高溶出率的焙燒溫度控制范圍為600-800℃。

2、連續酸溶

焙燒后的煤矸石應細粉至60目左右，以便使氧化鋁溶出率較高且較經濟，然后連續酸溶。

其工藝條件是：

（1）選用在恒沸點附近濃度為20%鹽酸溶液較佳，這時氧化鋁的溶出率較高，但制備結晶AlCl3中間產物的成化度較高、為降低結晶AlCl3中間產物的成化度，允許鹽酸的濃度可適當增加，當鹽酸濃度增加到0.8M以上時，結晶AlCl3中間產物的成化度下降很快，但氧化鋁溶出率增長幅度并不大。

（2）酸溶設備采用四釜，用蒸汽直接加熱，在常壓溫度為100-110℃的條件下，連續酸溶并壓風攪拌。

（3）溶出液采用混凝沉淀法進行分離。從反應釜連續流出的溶出液進入沉淀池，待沉淀池充滿后，加混凝劑聚丙烯酰胺或動物膠進行混合，靜止4h，清液轉入存貯池、沉渣即可排出。

3、濃縮結晶

從連續酸溶工序中得來的酸溶母液進入搪瓷釜內，呈負壓狀態，然后用蒸汽加熱以實現濃縮。當蒸出液為母液體積的45-50%時，即停止加熱濃縮，濃縮周期為10h。然后，出料經滯留槽冷卻過濾后可得結晶AlCl3。蒸發出的水蒸汽和部分鹽酸氣經吸收，可循環使用。

4、沸騰熱解

濃縮結晶的AlCl3用熱網加熱到170-180℃條件下，進行熱分解，使產品堿化度控制在70-75%。熱分解的HCl氣體在吸收塔內循環吸收，用以配制稀鹽酸，可在連續酸溶工序中重復利用。每分解1t結晶AlCl3可得300kg HCl氣體，有明顯的經濟效益。

5、配水聚合

從沸騰熱解工序中得到的AlCl3，加水溶解混合并加以攪拌，產品由稀變稠，到一定濃度，從容器中倒出，經風干龜裂后，即得固體聚合氯化鋁混凝劑。

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