一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术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AlCl

A method and device for deep hydrolysis dechlorination of crystalline aluminum chloride

【技术实现步骤摘要】
一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法及装置
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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％。进一步地，所述加压、水蒸气气氛条件下水解过程中，水蒸气的流量与物料的质量相关，若实施预脱氯处理的水蒸气的流量优选为：0.5～10gH2O/(min﹒gAl2O3)，若未实施预脱氯处理，水蒸气流量优选为10～20gH2O/(min﹒gAl2O3)，以保证高压处理过程中氯化氢能够从体系中充分排出。进一步地，所述预脱氯处理过程中物料AlCl3.6H2O晶体发生水解反应，生成的初步脱氯产品为一种以氧化铝为主的非晶态产物，其中氧化铝含量90％以上，氯含量小于7％。进一步地，所述预脱氯处理的煅烧方法可以为静态煅烧、回转窑或流态化煅烧。本专利技术中的氧化铝含量、氯含量、转化率中的“％”为质量百分比。本专利技术另一方面提供一种基于上述结晶氯化铝深度水解脱氯方法的装置，所述装置包括：蒸汽发生器、高压管式炉，所述蒸汽发生器通过进气管道连接高压管式炉的进气口，所述进气管道上靠近蒸汽发生器的一侧设有蒸汽流量计，靠近高压管式炉的一侧设有蒸汽入口控制阀，所述高压管式炉的出气口连接输气管道，所述输气管道上按照气流方向依次设有气体压力表、蒸汽出口控制阀、氯化氢浓度测量模块及酸碱度pH测量模块，所述酸碱度pH测量模块内置微型冷凝器；所述蒸汽流量计、蒸汽入口控制阀、氯化氢浓度测量模块、酸碱度pH测量模块与控制器或控制系统连接，控制器或控制系统根据检测氯化氢浓度及酸碱度pH值向蒸气入口控制阀发出指令控制高压管式炉的水蒸气通入量。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法及装置，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。根据处理条件的不同，可以选择性地将产物晶型控制为一水铝石(AlOOH晶型)或氧化铝(ρ-Al2O3晶型)，经过此种处理后获得的产物，再经过高温煅烧后获得的产品氧化铝表现出良好的整体颗粒硬度。相对于现有技术中将结晶氯化铝直接高温煅烧成为产品氧化铝方法，本专利技术能够低成本、低能耗地快速降低产品中氯含量，并促使产品快速转变为低温晶型，利于高温煅烧成为氧化铝时产品能够保持较高的颗粒硬度。附图说明图1是本专利技术装置预脱氯装置结构示意图；图2是深度水解脱氯装置结构示意图；图3是实施例2的深脱氯产品XRD晶型图；图4是实施例4的深脱氯产品XRD晶型图；图5是实施例5的深脱氯产品XRD晶型图；附图标记：1.电阻炉；2.控温仪；3.惰性气体出口；4.试样坩埚；5.测温热电偶；6.惰性气体进口；7.蒸汽流量计；8.蒸汽发生器；9.蒸汽入口控制阀；10.管式炉内膛；11.高压管式炉；12.气体压力表；13.安全阀(泄压阀)；14.蒸汽出口控制阀；15.氯化氢浓度测量模块；16.酸碱度pH测量模块；17.微电脑控制芯片-数据变送器。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1本专利技术的预脱氯装置如图1所示，包括电阻炉1、控温仪2、试样坩埚4，置于坩埚内的测温热电偶5，密闭的试样坩埚上设有惰性气体进口6及出口3；预脱氯方法为将物料AlCl3.6H2O晶体置于预脱氯电阻炉的试样坩埚中，通过惰性气体进口6通入干燥空气或氩气，在常压干燥空气或氩气气氛保护下，设定温度及时间，获得初步脱氯产品。本专利技术所述结晶氯化铝深度水解脱氯装置如图2所示，包括：蒸汽发生器8、高压管式炉11，所述蒸汽发生器通过进气管道连接高压管式炉的进气口，所述进气管道上靠近蒸汽发生器的一侧设有蒸汽流量计7，所述蒸汽流量计用于检测输送的蒸气流量数值，靠近高压管式炉的一侧设有蒸汽入口控制阀9，所述高压管式炉的出气口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法，其特征在于：将物料AlCl

【技术特征摘要】
1.一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法，其特征在于：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)。


2.一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法，其特征在于：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。


3.根据权利要求1所述的一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法，其特征在于：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％。


4.根据权利要求1所述的一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法，其特征在于：所述加压、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。


5.根据权利要求1所述的一种结晶氯化铝深度水解脱氯方法，其特征在于：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3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆文，杨酉坚，郑晏辰，庞小娟，陶文举，胡宪伟，石忠宁，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21