FI112073B - Alumiinisuolaliuosten valmistusprosessi - Google Patents

Description

112073

Alumiinisuolaliuosten valmistusprosessi - Process för framställning av alumi-niumsaltlösningar Tämä keksintö koskee alumiinisuolaliuosten valmistusprosessia.

5 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada käytännöllinen ja taloudellinen valmistusprosessi alumiinisuolaliuoksille, kuten alumiinikloridi-, alumiinisulfaatti- ja sekalaisille suolaliuoksille.

Vedenpuhdistuksessa käytetään erityyppisiä metalli suolojen, kuten alumiinisulfaa-tin, alumiinikloridin, ferrikloridin ja vastaavanlaisten vesiliuoksia. Alumiinikloridin 10 ja alumiinisulfaatin tai alumiini-ferrikloridin emäksiset polysuolat ovat tässä tapauksessa erityisen tehokkaita ja kiinnostavia. Yleistä kaikille tällaisten liuosten valmistusprosesseille on, että ne vaativat korkeita lämpötiloja ja väkeviä happoja, jotta liukeneminen ja reaktio mineraalien kanssa, jotka ovat metallisuolojen lähde, tapahtuisi kohtuullisella nopeudella. Näistä prosessioloista johtuen kaikki varusteet on val-15 mistettava korroosionkestävistä materiaaleista. Varustemateriaalien on myös kestettävä korkeita paineita tapauksissa, joissa korkeaa painetta käytetään nopeuttamaan prosessia.

Laitosten prosessikapasiteetti on lisäksi rajallinen sen vuoksi, että reaktioaika on pitkä, vähintään kaksi tuntia, ja koskien tällöin yksinkertaisempia tuotteita, kuten 2 0 alumiinisulfaattia ja alumiinikloridia. Monimutkaisemmat tuotteet, kuten emäksiset suolaliuokset vaativat pidemmän reaktioajan, esimerkiksi polyalumiinikloridisulfaa-, . 1 tin valmistamiseen tarvitaan 6 tuntia 160 °C:ssa.

* · .· ·. On siis olemassa hyvin perusteltu tarve paremmille prosesseille, jotka voivat tehdä paremmaksi ja edullisemmaksi valmistaa tällaisia alumiini- ja ferrisuolaliuoksia, 25 varsinkin kun maailmassa nykyään vaaditaan, että taloudellisesti heikot valtiot ja ,,; ’ yhteisöt huolehtivat paremmin vedenpuhdistuksesta.

, ·, Nyt on yllättäen osoittautunut mahdolliseksi täyttää tämä vaatimus tällä keksinnöllä, ! joka on tunnettu siitä, että kalsium- tai magnesiumaluminaatti liuotetaan ilmanpai- » ; ’ neessa happoliuokseen, jotta saataisiin liuos, jota käytetään sellaisenaan vedenpuh- :,: 3 0 distukseen tai sopivaan väkevyyteen laimennettuna.

Tämän keksinnön avulla vältytään tarpeesta käyttää väkeviä happoja, korkeita lämpötiloja ja hienostuneita prosessivarusteita.

2 112073 Tämän prosessin lähtöaineena voidaan käyttää kiinteitä alkalialuminaatteja, kuten portlandsementin kaltaisia mineraaleja tyyppiä CIMENT FONDU, kalsium-alumii-ni-rauta-titaani-silikaatti-sementti. Näissä sementtityypeissä on runsaasti alumiinia, ne ovat kaupallisesti saatavia ja niiden valmistus on tunnettu. Ks. esimerkiksi The 5 Chemistry of Cement and Concrete, kirjoittanut F.M. Lea, E. Arnold (Publishers) Ltd., 3. painos, sivut 490-527. Nämä sementit sisältävät tyypillisesti 30-75 % AI2O3. Niitä valmistetaan kuumentamalla alumiinia sisältäviä mineraaleja, kuten bauksiittia ja alumiinihydroksidia kalsiumkarbonaatin kanssa, jolloin hiilidioksidia vapautuu ja sementti muodostuu. Tämä jauhetaan hienoksi jauheeksi edelleen käytettäväksi. 10 Tämän tyyppisiä sementtejä käytetään yleensä kohteisiin, joiden on kestettävä korkeita lämpötiloja.

Nyt on havaittu, että tällaiset sementit liukenevat välittömästi laimennettuihin happoihin, kuten 10-15 % suolahappoon äärettömän lyhyessä ajassa, ja että saaduilla yhdisteillä on samat ominaisuudet kuin tavanomaisella tavalla valmistetuilla. Näin 15 ollen sementti, joka sisältää 40 % Al2C>3:a, liukenee 15 % suolahappoon 5 minuutissa ilman lämmön tai paineen lisäämistä, ja saadaan sekalainen polyalumiinikloridi, nk. PAX, jolla on 75 % emäksisyys. Lisäksi tuote osoitti parempia ominaisuuksia flokkulointikokeissa, ja nämä ominaisuudet olivat ylivoimaisia verrattuna tavanomaisella tavalla valmistettuihin polyalumiinikloridituotteisiin, joilla oli sama emäk- 2 0 sisyys.

, Kiinteitä aluminaatteja, kuten ciment fondua tai sintrattuja aluminaatteja voidaan / valmistaa käyttämällä lähtöaineena eri alkalimetalleja tai emäksisiä maametalleja, kuten kalsiumia, magnesiumia ja natriumia. Aluminaatteja voidaan valmistaa sint-.raamalla tai sulattamalla seos, joka sisältää alumiinhydroksidia ja sopivia kalsium-, :,: 2 5 magnesium- ja natriumsuoloja. Tällöin on edullista käyttää oksideja tai karbonaatte- : (: ja. Muita menetelmiä alkalialuminaattien valmistamiseksi tunnetaan myös.

. . > Tämä keksintö ei ole rajoitettu ciment fondun käyttöön, vaan myös muita, eri tavalla ,,; valmistettuja kiinteitä aluminaatteja voidaan käyttää samalla tavoin.

Esimerkki 1 3 0 Liuottamiseen käytettiin kalsiumaluminaattisementtiä, jota toimitti LaFarge Fondu ;'. International, 157 Av. Charles de Gaulle, F-92521 Neuilly-sur-Seine, Ranska.

3 112073

Sementin tyypillinen koostumus: AI2O3 50 %

CaO 40 %

Fe304 17% 5 25 grammaa tätä sementtiä sekoitettiin 100 grammaan 16 % suolahappoa, jonka lämpötila oli 10 °C. Reaktio päättyi noin 5 minuutin kuluttua. Liuos sisälsi nyt poly-alumiini-ferrikloridia, joka sisälsi:

4,95 % AI

1,7 %Fe 10 Emäksisyys 65 %.

Esimerkki 2

Kalsiumaluminaatin valmistamiseksi alumiinihydroksidia ja kalsiumoksidia tai kalsiumkarbonaattia sekoitettiin yhteen moolisuhteessa 0,3-2:1 kalsium:alumiini, minkä jälkeen seos sintrattiin 1000-1400 °C:ssa 0,5-2,5 tuntia. Sintraus voidaan 15 tehdä lämpötilassa välillä 700 ja 1900 °C, ja sintrausaika vaihtelee vastaavasti.

Sintratun aluminaatin liuotus 10 g kalsiumaluminaattia, jonka moolisuhde Ca:Al oli 1,0:1 sekoitettiin 37 g:aan : 37 % suolahappoa, jolloin täydellinen liukeneminen saavutettiin 5 minuutissa. Liu- \ kenemisen myötä saatiin polyalumiiniliuos, joka sisälsi 5,5 % alumiinia ja jonka 't“‘t 20 moolisuhde OH/A1 = 1,5, ts. emäksisyys oli 50 %.

: 10 g kalsiumaluminaattia, jonka moolisuhde Ca:Al oli 0,5:1, sekoitettiin 38 g:aan v ; 37 % suolahappoa, jolloin saatiin polyalumiiniliuos, joka sisälsi 6,3 % alumiinia ja jonka moolisuhde OH/A1 = 1,19, ts. emäksisyys oli 40 %.

',,; Esimerkki 3

• I

. 25 Kalsium-ja magnesiumaluminaatteja voidaan valmistaa eri tavoilla. Alumiinihyd- roksidia ja kalsium- tai magnesiumsuolaa voidaan lisätä natriumhydroksidiin, minkä jälkeen seosta keitetään 1-6 tuntia. Näin muodostunut aluminaatti saostuu, ja se suodatetaan pois. Kalsium- tai magnesiumsuola voidaan vaihtoehtoisesti lisätä kuu-j maan tai kylmään natriumaluminaattiliuokseen, jolloin kalsium- tai magnesiumalu- 3 0 minaatti saostuu, minkä jälkeen se voidaan suodattaa pois. Kummassakin tapauksessa liuoksessa on ylimäärä alumiinia.

4 112073 Märän menetelmän mukaan valmistetun alumiinin liuotus 10 g kalsiumaluminaattia, jonka moolisuhde Ca:Al oli 1,5 sekoitettiin 25 g:aan 37 % suolahappoa, jolloin saatiin polyalumiiniliuos, joka sisälsi 4,4 % alumiinia ja jonka moolisuhde OH/A1 = 1,6, ts. emäksisyys oli 53 %.

5 Aluminaattien liuottamiseen voidaan käyttää eri epäorgaanisia happoja, kuten suolahappoa, typpihappoa, rikkihappoa erilaisten koagulanttien, ts. flokkulointiaineiden saamiseksi esim. jäteveden puhdistukseen. Mutta myös alumiinikloridiliuosta, joka on hapan, voidaan käyttää alumiiniliuosten valmistamiseen aluminaatista, jolloin alumiinisisältöä ja emäksisyyttä voidaan lisätä entisestään. Koagulantin tehokkuus 10 riippuu liuoksen emäksisyydestä. Halu saavuttaa korkeita alumiinipitoisuuksia johtuu useimmiten kuljetustaloudellisista syistä.

Tämän keksinnön avulla voidaan käyttää tavallista laimeampia happoja, mikä on tärkeää, koska tällaiset hapot ovat paljon turvallisempia käyttää, aiheuttavat huomattavasti pienemmän ympäristövaikutuksen liuotettaessa ja ne ovat lisäksi hinnaltaan 15 paljon edullisempia. Jäännöshappoja metalliesineiden peittauksesta voidaan siis käyttää. Tällaiset hapot sisältävät usein rautaa ja alumiinia, mikä merkitsee, että nämä jäännöstuotteet voidaan hyödyntää. Nykyään tällaiset hapot ovat kaupallisesti täysin kannattamattomia ja niitä on saatavilla hyvin edullisesti, koska niille ei ole käyttöä ja ne ovat jäteongelma teollisuudelle.

* · : 2 0 Saostettaessa epäpuhtauksia vedenpuhdistuksen yhteydessä käytetään liuoksia, jotka . >. sisältävät 1 -2 % alumiinia.

> » * · » r· · » » » • * *

• · I

• ( ·

« I

• * I t · l * »

Claims (8)

112073

1. Förfarande för framställning av lösningar av aluminiumsalter, kännetecknat : '.: av att kalcium- eller magnesiumaluminat upplöses vid atmosfärstryck i en sur lös- * » » :ning tili bildning av en lösning som används som sadan för vattenrening eller spädes . ! *. 2 5 tili lämplig koncentration. ·..· 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att man utgär frän ett fast : ‘: aluminat med en Ca/Al eller Mg/Al kvot större än 0,3 för upplösning.

1. Alumiinisuolaliuosten valmistusprosessi, tunnettu siitä, että kalsium- tai mag-nesiumaluminaatti liuotetaan ilmanpaineessa happoliuokseen, jotta saataisiin liuos, jota käytetään sellaisenaan vedenpuhdistukseen tai laimennettuna sopivaan väkevyy- 5 teen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että aloitetaan kiinteästä alumiinista, jonka suhde Ca/Al tai Mg/Al on yli 0,3, liuotusta varten.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att man utgär frän ett aluminat framställt enligt en vät process. 112073

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että aloitetaan alumi-naatista, joka on valmistettu märän prosessin mukaan.

4. Förfarande enligt patentkrav 1-3, kännetecknat av att man använder en oorganisk syra for upplösning av aluminatet.

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että aluminaatin liuottamiseen käytetään epäorgaanista happoa.

5. Förfarande enligt patentkrav 4, kännetecknat av att man använder en restsyra, företrädesvis innehällande aluminium- eller ferriklorid för upplösning av aluminatet. 5 6. Förfarande enligt patentkrav 5, kännetecknat av att man använder en saltsyra med ett innehäll av minst 10 % HC1.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että aluminaatin liuottamiseen käytetään jäännöshappoa, joka edullisesti sisältää alumiini- tai ferri-kloridia.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että käytetään suola happoa, joka sisältää vähintään 10 % HCkää.

7. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att man använder en sur lösning av aluminiumsalt för upplösningen av aluminatet.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että aluminaatin : liuottamiseen käytetään alumiinisuolan hapanta liuosta. : ·' 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että liuotus tapahtuu 20 ilman lämpölisäystä. • * *

8. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att upplösningen utföres utan 10 tillförsel av värme. 5 * ·