硫酸铝的制备方法

楼上为无铁硫酸铝生产方法，价格高。还有一种是用铝矾石制备的方法，用铝矾石粉碎，加硫酸，反应釜加压制备，沉淀，析出，结晶，粉碎。有污染，反应的铝渣和废液要有地方排。铝渣可用于水泥行业，近几年已基本不用了。

硫酸铝分子式为Al2(SO4)3.18H2O，主要用于造纸、鞣革、纺织、医药、印染等行业，亦可用作饮用水及工业污水处理。

选用以铝土矿为主要原料生产固体硫酸铝产品。采用高温且在一定压力下的反应工艺。

硫酸与铝土矿反应制备硫酸铝的反应式为：

Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O

此法铝土矿在高温高压下反应，产品收率较高。

生产流程:

a. 铝土矿规格:

商品铝土矿颗粒较大，进厂后经雷蒙机磨制成80～90目之间的矿粉。

b.铝土矿的酸解:

在反应釜中投入矿体粉末，并注入98％的浓硫酸及水使硫酸浓度降低到55％，同时不断搅拌，并控制压力在3kgf/cm2左右使之反应。项目选用的反应釜承压为5kgf/cm2（0. 5MPa），确保安全。

c.硫酸铝溶液的沉降:

使用真空压缩机将反应釜中的液体压出，引入沉降锅中，用上周期洗渣水将硫酸铝液调至32°Bé（波美度），经压滤机挤压去除杂质，滤出液抽至中和锅。渣用水清洗，一般经二至3次洗渣，采用逆流漂洗，即最后一次用新鲜水。漂洗后用压滤机去渣，漂洗液存在池中，作为下周期生产的漂洗水。一般第一次洗渣水用上周期第二次洗渣水，硫酸铝浓度约4%，用作下次调波美度的底液。第二次洗渣水用上周期第三次洗渣水，硫酸铝浓度很低，约5%，用作反应釜调配酸。经4次挤压后的残渣内基本上不含硫酸铝。为铝矿土内的杂质。成为硫酸铝生产固废。

d.硫酸铝溶液的中和

准确分析清液的酸碱度和盐基度后。用硫酸中和碱式硫酸铝，使中和后的Al2(SO4)3溶液不溶物≤0.25％，盐基度（按Al2O3g/l）保持在0.1～0.4，然后抽入浓缩高位槽。

e.浓缩

采用锅炉蒸汽加热，将水蒸汽通入列管换热器加热浓缩。当浓缩后的硫酸铝溶液温度达到112～117℃时，即可出料.

物化性质]无水硫酸铝为无色结晶(斜方晶系)，含水硫酸铝可带有6个、10个、16个、18个或27个结晶水分子，常温下十八水合物较为稳定。硫酸铝的结构式为Al2(SO4)3·18H2O，具有光泽的无色粒状或粉末(单斜晶系)晶体，工业产品为白色或微带灰色的粉末或块状结晶体，因可能存在少量硫酸亚铁杂质而使产品表面发黄。相对密度为1.69(17℃)，熔点86.5℃。溶于水、酸和碱，不溶于醇。水溶液呈酸性。空气中长期存放易吸潮结块。加热至770℃时开始分解为氧化铝、三氧化硫、二氧化硫和水蒸气。易溶于水并水解，水解产物为碱式盐和氢氧化铝的胶状沉淀。当水温低时，硫酸铝水解困难。在使用时对水的有效pH值范围较窄，约在5.5～8之间，随原水的硬度而异：软水pH值为5.5～6.6；中硬水pH值为6.6～7.2；高硬水pH值为7.2～7.8。适用的水温20～40℃，低于10℃效果很差。容易跟钾、钠、铵的盐结合形成矾，如硫酸铝钾KAl(SO4)2·12H2O。外观为白色片状或粒状，含低铁盐(FeSO4)而带有淡绿色，又因低价铁盐被氧化而使产品表面发黄。有涩味，水溶液长时间沸腾可生成碱式硫酸铝。

[制备方法]

制备方法 1 铝土矿硫酸反应法

铝土矿的主要成分为Al2O3和SiO2。将铝土矿粉粉碎至60目，在加压条件下与60%左右的硫酸水溶液反应7h左右。对反应液进行沉降分离，蒸发浓缩，将澄清液用稀酸中和至中性，然后冷却制成片状或冷却凝固后进行粉碎、筛分，制得硫酸铝产品。反应式如下：

Al2O3+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2O

当三氧化二铝过量时生成碱式硫酸铝，反应如下：

Al2O3+2H2SO4→2Al2(OH)SO4+H2O

碱式硫酸铝能被硫酸中和生成硫酸铝。反应如下：

2AI(OH)SO4+H2SO4→Al2(SO4)3+2H2O

铝：土矿硫酸反应法制备硫酸铝共分为三种方法，一是铝土矿与硫酸的常压法，该法由于铝浸出率低，未能大规模采用；二是煅烧矿与硫酸的常压法，需要将铝土矿经860℃高温煅烧40min，该法能耗高；三是铝土矿与硫酸的加压法，将铝土矿和硫酸在加压条件下直接反应，目前广泛采用第三种。将铝土矿粉碎至60目，在反应器内与55%～60%的硫酸在加压条件下反应6～8h，粗制反应液经沉降分离、蒸发浓缩，澄清液加酸中和至中性或微碱性，然后冷却制成片状或冷却凝固后进行粉碎、筛分，制得硫酸铝产品。铝土矿加压反应法生产硫酸铝的工艺过程如图2-1所示。

图2-1 铝土矿加压反应法生产硫酸铝工艺流程

制备方法 2 氢氧化铝硫酸反应法

氢氧化铝与硫酸反应，反应液经沉降、浓缩，再冷却固化，经粉碎筛分，制得硫酸铝成品。反应式如下：

3H2SO4+2AI(OH)3→Al2(SO4)3+6H2O

制备方法 3 明矾石法

将明矾石煅烧，粉碎后用稀硫酸溶解，过滤去掉不溶物得到硫酸铝和钾明矾混合溶液，迅速冷却结晶除去钾明矾，浓缩母液，冷却加工成片状。

制备方法 4 高岭土法

经700～800℃煅烧粉碎至一定粒度的高岭土，与一定浓度的硫酸在间歇蒸煮反应槽于105～110℃反应5h，然后反应料浆进人料浆储槽以便后续生产过程的连续化，经沉降分离后上部清液送入蒸发结晶器蒸发浓缩，冷却凝固打碎即为块状或片状硫酸铝产品，也可将浓缩液直接送至喷雾造粒塔制成粒状产品。反应料浆沉降槽中的沉渣再浆洗涤回收残余Al2(SO4)3后，可用于制作炭黑；洗涤澄清液则进人料浆储槽稀释料浆有利于沉降分离。

制备方法 5 粉煤灰法

以电厂排放的废弃物一粉煤灰为原料，60%的硫酸与粉煤灰在100℃下反应6h，过滤得到含铁硫酸铝溶液。往粗液中滴加30%的过氧化氢，在室温下搅拌，加人萃取剂，静置分层，分离，蒸发浓缩，即得硫酸铝。硫酸铝广泛应用于造纸、净水、纺织印染、消防、制革等方面，而粉煤灰是电厂排放的废弃物，对环境产生了很大的污染，所以利用粉煤灰硫酸浸出生产硫酸铝，对粉煤灰的综合利用有着巨大的意义。但是由于粉煤灰中含铁较多，生产出的硫酸铝难以达到一级品标准。国内外对除铁方法的研究很多，主要有重结晶法、添加无机物使铁沉淀法、有机物萃取法等。行之有效的主要是后两种方法。美国、日本大都采用伯胺基阴离子交换剂除铁，也有采用叔胺或伯胺萃取除铁的。国内对脂肪酸萃取除铁和伯胺、叔胺除铁也有研究报道。

（1）a （2）pH超过3.3将导致Al 3+ 沉淀，降低成品产量（意思合理即可） （3）把Fe 2+ 转化为Fe 3+ ；2KMnO 4 +3MnSO 4 +2H 2 O==5MnO 2 ↓+2H 2 SO 4 +K 2 SO 4 （4）Fe(OH) 3 （6）吸附Fe(OH) 3 ，促使Fe 3+ 水解而充分沉淀（或促使水解平衡正向移动）

解：（1）过滤实验用到的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，

故答案为：烧杯、漏斗、玻璃棒；

（2）洗涤沉淀不干净时，在沉淀表面会附着硫酸钠，硫酸根的检验方法：取最后一次洗涤液，加入几滴BaCl2溶液，若无白色沉淀生成则洗涤干净，

故答案为：取最后一次洗涤液，加入几滴BaCl2溶液，若无白色沉淀生成则洗涤干净；

（3）偏铝酸钠和少量的酸反应会生成氢氧化铝沉淀，酸稍过量，沉淀会溶解，但是让溶液的pH=8～9难以控制，可以向偏铝酸钠中通入过量CO2气体来制取氢氧化铝，

故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；

（4）①氢氧化钠易潮解，应在小烧杯中称量，故①错误；④在移液时，要用玻璃棒来引流，故④错误；⑤定容时视线要和刻度线相平，不能俯视和仰视，故⑤错误，

故答案为：①④⑤．