Способ получения гидроксохлорида алюминия

 

Изобретение относится к химической технологии неорганических веществ, в частности к способам получения гидроксохлорида алюминия, применяемого в системах водоподготовки, очистки сточных вод, медицинских препаратах и парфюмерно-косметических изделиях. Исходный раствор высокоосновного гидроксохлорида алюминия, полученный растворением металлического алюминия в соляной кислоте, имеющий атомное отношение хлора к алюминию 0,5-0,8, упаривают до содержания основного вещества в плаве 25-30 мас.% в пересчете на Al₂О₃, а сушку осуществляют в пленочном режиме при 80-150^oС с использованием обогреваемого кристаллизатора. Изобретение позволяет упростить технологический процесс и получить высокоосновный кристаллический гидроксохлорид алюминия с содержанием основного вещества 43-48 мас.% в пересчете на Al₂О₃. 1 табл.

Изобретение относится к химической технологии неорганических веществ, в частности к способам получения гидроксохлорида алюминия, применяемого в системах водоподготовки, очистки сточных вод, медицинских препаратах и парфюмерно-косметических изделиях.

Известен способ получения кристаллического гидроксохлорида алюминия с атомным отношением Al: Cl=0,9:1 (или Cl:Al=1,1) из водных растворов низкоосновных хлоридов алюминия с атомным отношением Al:Cl=(0,46-0,75):1,0 (или Cl:Al=1,3-2,1) путем упарки под вакуумом при 40-60^oС, последующем охлаждении раствора до 20^oС при перемешивании, кристаллизации соли, ее фильтрации и сушки при 50^oС (DЕ 2907671 А, 04.09.80).

Фильтрат, содержащий до 70% основного хлорида(гидроксохлорида)алюминия, возвращают на стадию получения исходного раствора. Дополнительную очистку кристаллического основного хлорида алюминия при необходимости осуществляют этиловым спиртом. Способ позволяет получать кристаллический продукт с содержанием основного вещества в пересчете на Al₂O₃, равным 32,0-35,0 мас.%, и размером частиц до 20 мкм (2•10^-5 м). Выход основного хлорида алюминия не превышает 30% за один цикл.

К недостаткам данного способа относится низкий выход (не более 30%) за технологический цикл, длительность процесса кристаллизации и относительно низкое содержание основного вещества в пересчете на Al₂O₃ в готовом продукте (32,0-35,0 мас. %). Мелкокристаллический продукт вызывает пыление на стадии сушки и фасовки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения основного хлорида (гидроксохлорида) алюминия путем упарки его водного раствора, имеющего атомное отношение Al: Cl= (0,7-2,0): 1,0 (или Cl:Al=0,5-1,5), под вакуумом при 60-100^oС до получения плава с вязкостью 20-100 сП с последующей его сушкой при 40-60^oС в слое толщиной 2-10 мм и охлаждением со скоростью 5-10 град/мин (RU, пол. решение по заявке 98106712/12 (006244) от 30.03.98).

Получаемый кристаллический продукт содержит 38-41% основного вещества в пересчете на Al₂O₃.

К недостаткам данного процесса относится получение кристаллического продукта с низким содержанием основного вещества в пересчете на Al₂O₃ и низкая производительность, являющиеся результатом невозможности увеличения температуры сушки из-за возможного гидролиза раствора основного хлорида алюминия, большая доля ручного труда.

Перед изобретателями стояла техническая задача - упрощение технологического процесса и получение высокоосновного кристаллического гидроксохлорида алюминия с одновременным увеличением содержания в нем основного вещества.

Поставленная задача решается следующим образом. Исходный раствор высокоосновного гидроксохлорида алюминия, полученный растворением металлического алюминия в соляной кислоте, имеющий атомное отношение хлора к алюминию 0,5-0,8, упаривают до содержания основного вещества 25-30 мас.%, в пересчете на Al₂O₃, а сушку осуществляют в пленочном режиме при 80-150^oС c использованием обогреваемого кристаллизатора.

Получение упаренного раствора гидроксохлорида алюминия, содержащего 25-30 мас.% основного вещества в пересчете на Al₂O₃ обусловлено тем, что при содержании Al₂O₃ менее 25 мас.% снижается производительность сушильной установки вследствие увеличения времени, необходимого для удаления влаги. При содержании Al₂O₃ более 30 маc.% увеличивается вязкость упаренного раствора, что затрудняет отвод паров воды и создает трудности при подаче упаренного раствора со стадии выпарки на стадию сушки.

При температуре сушки в интервале 80-150^oС растворы гидроксохлорида алюминия с атомным отношением Cl:Al=0,5-0,8 являются термически устойчивыми. Увеличение температуры более 150^oС ведет к перегреву гидроксохлорида алюминия, возможному термическому разложению и гидролизу с образованием водонерастворимых соединений алюминия, которые увеличивают содержание нерастворимого остатка и снижают качество готового продукта. При температуре менее 80^oС уменьшается производительность установки в результате снижения скорости удаления влаги.

Гидроксохлорид алюминия, имеющий атомное отношение Cl:Al=0,5-0,8, обладает наилучшими коагулирующими свойствами вследствии образования полимерных неорганических соединений, одновременно появляется возможность получения кристаллического продукта, содержащего 43-48 маc.% основного вещества в пересчете на Al₂O₃ без изменения атомного отношения хлора к алюминию. При увеличении атомного отношения [Cl:Al]>0,8 возникает опасность гидролиза гидроксохлорида алюминия, следствием чего является получение кристаллического продукта с более низкой коагуляционной способностью. Установлено, что увеличение атомного отношения хлора к алюминию повышает вязкость растворов, в результате чего при сушке растворов гидроксохлорида алюминия с атомным отношением [Cl:Al]>0,8 продолжительность процесса увеличивается в 1,2-1,5 раза.

Уменьшение атомного отношения [Cl:Al]<0,5 снижает производительность технологического процесса вследствие увеличения времени на стадии получения исходного раствора гидроксохлорида алюминия.

Сущность заявляемого изобретения поясняется примерами.

Пример 1. В реактор емкостью 6,3 м³ загружают 490 кг металлического алюминия, заливают 4,0 м³ воды и 1,0 м³ концентрированной соляной кислоты, получая раствор соляной кислоты, содержащий 8 мас.% НСl. В результате растворения металлического алюминия в соляной кислоте получают 5 т раствора гидроксохлорида алюминия плотностью 1280 кг/м³, содержащего 18 мас.% Al₂O₃, 7,64 мас.% Cl и имеющего атомное отношение Cl:Al=0,61.

Полученный раствор направляют на упарку, в результате получают 3,2 т раствора гидроксохлорида алюминия, содержащего 27,8 мас.% Al₂O₃, 11,8 мас.% Cl и имеющего атомное отношение Cl:Al=0,61.

Далее упаренный раствор самотеком сливается в ванну кристаллизатора, откуда поступает на сушку на поверхность кристаллизатора, имеющую температуру (100±2)^oС.

Готовый продукт - кристаллический гидроксохлорид алюминия срезается с поверхности кристаллизатора и фасуется согласно требований технических условий. Количество получаемого готового продукта составляет 2 т. По физико-химическим показателям это чашуйчатый не пылящий продукт желто-зеленоватого цвета, содержащий 44,0 мас.% основного вещества в пересчете на Al₂O₃, 18,7 мас.% Cl и имеющий атомное отношение Cl:Al=0,61.

При растворении в воде продукт образует прозрачный раствор без мути и белого осадка. Доза полученного коагулянта для очистки воды питьевого назначения до требований ГОСТ 2874-82 составляет 6 мг/дм³ в пересчете на Al₂O₃.

Примеры 2-9 проведены аналогично примеру 1, данные сведены в таблицу.

Таким образом, применение данного изобретения позволяет получать кристаллический гидроксохлорид алюминия, содержащий не менее 43% основного вещества в пересчете на Al₂O₃, имеющий атомное отношение хлора к алюминию 0,5-0,8, что соответствует основности 75-80%. Возможность повышения температуры и пленочный режим сушки увеличивают производительность процесса.

Производство гидроксохлорида алюминия организовано на производственной площадке ОАО "Сорбент". Проведены серийные испытания по применению продукта в качестве коагулянта при водоподготовке питьевой воды на Чепецком механическом заводе (г.Глазов, Удмуртия), на Волжском автомобильном заводе (г.Тольятти) для очистки промышленных стоков, содержащих нефтепродукты, и других предприятиях. Получаемый по данному изобретению кристаллический гидроксохлорид алюминия является эффективным реагентом для очистки высокоцветных вод сибирского региона, рекомендован в качестве основного коагулянта, используемого на установках водоподготовки УПВ-50, серийно выпускаемых ОАО "Сорбент".

Кристаллический гидроксохлорид алюминия имеет гигиеническое заключение, выданное ОЦГСЭН в Пермской области и допущен к использованию для очистки воды хозяйственно-питьевого назначения и для использования в бумажной, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности.

ЛИТЕРАТУРА 1. Патент Германии 2907671, МКИ C 01 F 7/48, оп.22.01.87.

2. Положительное решение по заявке 98106712 (006244) от 07.04.2000. (пр. 30.03.98) "Способ получения основного хлорида алюминия".

Формула изобретения

Способ получения гидроксохлорида алюминия взаимодействием металлического алюминия с раствором соляной кислоты до получения водного раствора, имеющего атомное отношение хлора к алюминию 0,5÷-0,8 с последующей упаркой и сушкой, отличающийся тем, что водный раствор гидроксохлорида алюминия упаривают до содержания основного вещества 25-30 мас. % в пересчете на Аl₂О₃, а сушку упаренного раствора осуществляют в пленочном режиме при 80-150^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1

QB4A Государственная регистрация договора о распоряжении исключительным правом

Дата и номер государственной регистрации договора: 20.01.2012 № РД0093389

Вид договора: лицензионный

Лицо(а), предоставляющее(ие) право использования: Общество с ограниченной ответственностью "Собинтел" (RU)

Лицо, которому предоставлено право использования: Открытое акционерное общество "Сорбент" (RU)

Условия договора: НИЛ, сроком на 8 лет на территории РФ.

Дата публикации: 10.03.2012

---