利用煤矸石制备结晶氯化铝、聚合氯化铝
候福春 谷明春　
(大庆市林源炼油厂职工学校)(长春市一五一中学)
闫景辉
(长春光学精密机械学院材料与化工系)
摘　要　对煤矸石的综合利用进行了研究,试生产出了结晶氯化铝、聚合氯化铝
,

质量经测定均能达到有关标准。
关键词　煤矸石;结晶氯化铝;聚氯化铝

目前,我国生产的能源有煤、石油、天然气,其中煤炭占商品能源的总量的
73%,

75%的工业燃料和动力,66%的化工原料,以及85%的城市民用燃料都是由煤炭提供的,
而煤炭生产的环境污染问题则涉及到煤炭开采加工和消费的全过程。
我国每年产生煤矸石113亿吨,而其中仅有2300万吨被利用。历年堆存的煤矸石超过
20亿吨,占地120平方公里左右。全国有煤矸石山1200座,其中正在自燃的110座,
矸石
山自然排出大量的二氧化硫、一氧化碳、氮氧化合物、硫化氢和烟尘,对环境造成严重污
染,若能利用,煤矸石将会变废为宝,造福人民。基于上述原因,我们利用煤矸石生产结晶
氯化铝、聚合氯化铝,质量达到了专业标准。结晶氯化铝,主要用于化学工业作有机合成的
催化剂、石油精炼、合成染料、合成洗涤剂、医药、农药等,聚合氯化铝,是一种无机高分
子化合物,它具有较强的吸附能力,主要用于饮水的净化和及工业废水的处理。

1
　原料、主要试剂及原理
1
)
原　料

原料煤矸石是煤炭开采过程中的副产物。本试验所用产地山西大同煤矸石,主要成分如
表1所示。
表1　煤矸石的主要成分
(%)

成 分
Al
2O3SiO2Fe2O3
MgOCaO

含量23～2556～603～51～33～62～
3

2
)
试　剂

盐酸　工业品　含量
30%

液碱　工业品　
30Be

3
)
原　理

煤矸石中三氧化二铝与盐酸反应,生成结晶氯化铝,反应方程式如下
:

Al2O3+6HCl+9H2O2AlCl3・6H2O

收稿日期
:1999-01-20

第22卷第1期长春光学精密机械学院学报Vol.22　
No.1

1999年3月J.CHANGCHUN　INST.OPT.&　FINE　MECH.Mar.1999
将上述生成的氯化铝溶液经调整后,加入氢氧化钠溶液生成聚合氯化铝,反应方程式为
:

2AlCl3+5NaOHAl2(OH)5Cl+5NaCl

2
　工艺过程
利用煤矸石生产硫酸铝的工艺流程见图1。

图1　煤矸石生产硫酸铝的工艺流程
3
　试验操作

311
　结晶氯化铝的制备
[1]
31111
　酸　解
往衬有耐酸材料,带有搅拌器的反应釜中加入盐酸含量为30%的废液(HCl用量为理
论量的115倍),开动搅拌器,然后把经过球磨机粉碎后的煤矸石缓慢加入反应釜中,使其
溶解。由于反应放热,不需加热物料温度便可升至80～90℃,连续搅拌2h,酸解终点时
,

控制pH值为310～312。酸解过程中,煤矸石中的Al2O3与盐酸反应,生成氯化铝进入液
相,Ca、Mg、Fe的氧化物也与盐酸反应生成CaCl2、MgCl2、FeCl2进入液相。
将物料送至板框压滤机内进行过滤,滤饼用pH315～410的酸性水洗涤后,即得滤渣
,

洗涤液送酸解反应釜供稀释用;滤液去提纯工序。
31112
　提　纯
上述滤液中含有CaCl2、MgCl2、FeCl2等杂质,为了得到符合国家标准的六水氯化铝晶
体,分3步除去这些杂质:先除钙、镁,然后中和游离酸HCl最后除铁。
1
)
加入草酸

往滤液中加入草酸,会生成CaC2O4沉淀、MgC2O4沉淀、FeC2O4沉淀。化学反应式如
下
:

CaCl2+H2C2O4CaC2O
4
↓
+2HCl

MgCl2+H2C2O4MgC2O
4
↓
+2HCl

FeCl2++H2C2O4FeC2O
4
↓
+2HCl

加入草酸的量以电导仪出现溶液电导拐点为止。上述沉淀反应完成后,将固液混合液送
板框压滤机过滤,除去固体杂质。
2
)
加入氢氧化钠

由于滤液存在多余的HCl,会使蒸发结晶时pH不断下降,固加入氢氧化钠30Be,最终

66
长春光学精密机械学院学报1999年
使液相的pH为413。
3
)
加入氨水

由于Al(OH)3的溶度积(111×10-15)与Fe(OH)2的溶度积(1164×
10

-14
)
相差较

大,故可加氨水(1∶1),将滤液的pH调到11～13,使铁完全沉淀,而铝不沉淀(pH为
1019时,Al(OH
)
3
完全溶解)。将溶液送至板框过滤机进行过滤,除去氢氧化铁沉淀。

31113
　蒸发结晶氯化铝
氯化铝在水中的溶解度随温度的降低而减少,因此,先把滤液加热,蒸发除水,使其达
饱和浓度,然后用自由水冷却至常温,使氯化铝从溶液中结晶析出,最后置于离心机中脱
水,脱水产品经化验合格后去烘干,即得固体六水氯化铝。经测试,均能达到一级品标准。
312
1聚合氯化铝的制备
[2,3]
将311制备的未经结晶的氯化铝溶液,在30℃下搅拌,缓慢加入30Be的氢氧化纳,搅
拌4h,保温15～20℃,熟化5d,即得含量30%聚氯化铝溶液,经减压浓缩可生成固体聚合
氯化铝。经分析测试,液体产品中含氧化铝大于10%,固体产品中含氧化铝大于30%。

4
　结果与讨论
1)酸浸时煤矸石以过60～100目为宜,煅烧的最佳温度为700～750℃,
煅烧时间为
1h
。
2
)
此法生产成本及效益未作估算。

3)铁离子做为杂质除去,是一种浪费,
应加以利用。
4
)
滤渣还应综合利用。

参考文献
1　詹益兴主编.化工小商品生产方法(第七集).湖南科学技术出版社,1991:202～207
2　化工产品品种基础资料.无机盐工业,1996
3　薛大朋等.含铝废液的综合利用———聚合铝的制备.工业水处理,1992

PreparationofCrystallizationAluminiumChloride
、
PolyaluminiumChloridebyUsingGangue

HouFuchun
(TheOilRefiningFactary′sStaffandWorkerCollegeofLinYan)
GuMingchun
(151MiddleSchoolinChangchun)
YanJinghui
(Dep.ofMaterialEngineeringandChemistryofChangchunInst.OpticsandFineMech.)
Abstract　theuseofganguehasbeendevelopedandtriedtopreparatealuminiumchlorideand
polyaluminium,thequalitedofallproductionisreachingrelatedstandard.
Keywords　Gangue;CrystallizationAluminiumchloride;Polyaluminiumchloride

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第1期候福春等:利用煤矸石制备结晶氯化铝、聚合氯化铝