СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОЧИЩЕННОГО СУЛЬФАТА АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способам переработки алюминийсодержащего сырья с получением неочищенного сульфата алюминия – коагулянта, используемого для очистки воды.
Сущность способа заключается в термической сульфатизации каолиновых глин концентрированной серной кислотой в реакторе с обратным холодильником.

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способам переработки алюминийсодержащего сырья с получением неочищенного сульфата алюминия – коагулянта, используемого для очистки воды.
Известен способ получения сульфата алюминия, включающий обработку алюминийсодержащего сырья – каолиновых глин, 95%-ной серной кислотой и термообработку полученной реакционной массы. Используют каолиновые глины с массовой долей оксида алюминия, равной 20-27%, которые перед смешиванием с серной кислотой увлажняют. Термообработку реакционной массы проводят при 320-350°С в течение 3-х часов, после этого сульфатный продукт выщелачивают водой при соотношении Т:Ж = 1:3 и температуре 80-90°С до конечной величины рН = 3,5-4,0. Полученную пульпу фильтруют, фильтрат упаривают до плотности 1,45 г/см3 и кристаллизуют сульфат алюминия [1].
Недостатками указанного способа являются сложность и многостадийность технологии и значительные энергозатраты, связанные с использованием относительно высоких темпе-ратур при длительном протекании процесса, а также потери серной кислоты на испарение и разложение.
Целью изобретения является разработка рациональной технологии производства коагулянта для очистки воды при минимальном расходе реагентов и энергоносителей.
Поставленная цель достигается термической сульфатизацией каолиновых глин серной кислотой.
Способ осуществляют следующим образом:
Каолиновые глины месторождения «Зидди», химический состав которых приведен в таблице, измельчают до фракции не более 0,5 мм и подвергают сульфатизации серной кислотой 98%-ной концентрации при 250-300 0С в течение 90-120 мин. Дозировка кислоты составляет 100 - 110% от стехиометрически необходимого количества.

Таблица
Химический состав каолиновых глин месторождения «Зидди»

Содержание компонентов,
мас.%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O СаO МgO Na2O TiO2 п.п.п
60,40 21,40 2,12 0,50 1,30 0,40 0,32 0,60 12,91










При термическом взаимодействии каолиновой глины с серной кислотой происходит разрушение основного минерала – каолинита, с образованием сульфата алюминия неочищенного, а также аморфного оксида кремния по реакции:

Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O + H2SO4 → Al2(SO4)3 · nH2O + SiO2

Сернокислотное разложение осуществляют в реакторе, снабженном обратным холодильником для конденсации паров кислоты и газообразных продуктов ее распада с целью возврата серной кислоты в реакционную массу.
Остывание полученного спека происходит при естественном или принудительном охлаждении. Степень извлечения сульфата алюминия в пересчете на Al2O3 при термической сульфатизации составляет 96-98%.
Разработанная технология обеспечивает высокую степень извлечения коагулирующего агента, позволяет сократить длительность процесса и потери сырьевых компонентов.
Пример: В лабораторный реактор последовательно загрузили 1 кг каолиновой глины, предварительно измельченной до фракции не более 0,5 мм, и 860 г серной кислоты 98%-ной концентрации. Реакционную массу нагревали и выдерживали при 280 0С в течение 90 мин., образовавшийся спек помещали в термостойкую форму и охлаждали в естественных условиях. Получено 1700 г неочищенного сульфата алюминия. Степень извлечения сульфата алюминия в пересчете на Al2O3 составила 97,5%
Результаты физико-химического анализа показали, что полученный коагулянт полностью соответствует требованиям ГОСТ 5155-74 (сульфат алюминия неочищенный), частично (по показателю «доза коагулянта») – требованиям ГОСТ 12966-75 (сульфат алюминия очищенный), и может быть использован на водоочистительных сооружениях для очистки питьевых и сточных вод.
Способ экономичен, прост в осуществлении, позволяет рационально использовать местные сырьевые ресурсы, решить актуальные проблемы обеспечения чистой питьевой водой и экологической безопасности.

1. Патент на изобретение RU 2355639. Способ получения сульфата алюминия.