KR100404505B1 - 알루미늄염용액제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알루미늄 염 용액 제조방법에 관계하는 것으로 알카리금속 및 알카리 토금속의 알루미네이트가 적당한 온도로 희석되거나 그대로 사용되는 용액의 형태로 산성용액에 용해됨을 특징으로 한다.

Description

알루미늄 염 용액 제조방법
본 발명은 알루미늄 염 용액 제조방법에 관계한다.
본 발명의 목적은 염화알루미늄, 황산알루미늄 및 이의 혼합된 염과 같은 알루미늄 염 용액의 효율적인 제조방법을 얻는 것이다.
물정화에서 황산 알루미늄, 염화알루미늄, 염화철 및 유사한 다양한 형태의 금속염의 수용액이 사용된다. 본원에서 염화 알루미늄 및 황산 알루미늄 또는 혼합된 염화 알루미늄-철로된 염기성 다가염이 특히 효과적이며 관심있는 부분이다. 상당한 속도로 금속염의 원천이 무기물과 반응하며 용해시키기 위해서 이들 다가염이 고온 및 농축된 산을 필요로 한다는 사실은 이러한 용액 제조방법에 공통적이다. 이런 공정 매개변수 때문에 모든 설비가 내식성 물질로 만들어져야 할뿐만 아니라 공정속도를 가속하기 위해서 사용되는 고압에 견딜 수 있는 설비재료가 사용되어야 한다.
게다가 반응시간이 길다(두시간이 가장 짧은 시간이다)는 사실 때문에 공장의 공정용량은 제한적이서 황산알루미늄 및 염화알루미늄 같은 단순한 제품에 적합하다. 염기성 염용액과 같은 더 진행된 제품은 더욱 긴시간이 필요하며 예컨대 폴리염화 알루미늄-폴리 황산알루미늄은 제조되는데 160℃ 에서 6시간이 필요하다.
오늘날 세계가 증가된 물정화를 필요로 하기 때문에 이러한 알루미늄 철용액의 생산을 늘리고 비용을 줄일수 있는 더나은 방법을 얻고자하는 요구가 크다.
놀랍게도 알카리 금속 또는 알카리 토금속의 알루미네이트가 적당한 농도로 희석되거나 그대로 사용되는 용액의 형태인 산용액에 용해됨을 특징으로 하는 본 발명에 의해서 이러한 요구를 충족시키는 것이 가능하다.
본 발명에 의해서 농축산, 고온, 복잡한 공정설비의 필요성이 제거된다.
본 발명의 출발물질로서 CIMENT FONDU(칼슘-알루미늄-철-티타늄-실리케이트 시멘트) 형태의 포틀랜드 시멘트와 같은 고체 알카리 알루미네이트가 사용될 수 있다. 높은 알루미늄 함량을 가지는 이 시멘트는 상용적이며 제조도 공지이다. 예컨대, F.M.Lea, E. Arnold(출판자)회사의 3번째 개정판인 시멘트 및 콘크리트 화학페이지 490-527 을 참조하라. 이 시멘트는 전형적으로 30-75%의 Al2O3를 함유한다. 이들은 보크사이트 및 수산화알루미늄과 같은 광물질을 함유하는 알루미늄을 탄산칼슘과 함께 가열함으로써 제조되며 이산화탄소가 방출되고 시멘트가 형성된다. 이것은 미세분말로 분쇄된다. 이 형태의 시멘트는 고온에 저항적인 용도로 보통 사용된다.
이 시멘트가 10-15% HCl과 같은 희석된 산에 매우 짧은 시간에 즉시 용해되며 얻어진 화합물이 종래의 방식으로 제조되는 것과 같은 성질을 가짐이 판명되었다. 따라서 40% Al2O3를 함유한 CIMENT FONDU 가 15% HCl에 열을 가하지 않고 대기압에서 5분이내에 용해된다. 그결과 PAX 라 불리며 75% 염기성을 가지는 혼합된 폴리염화 알루미늄이 얻어진다. 게다가 이 산물은 응집 시험에서 개선된 특성을 보이며 같은 염기성을 가지는 종래의 폴리염화 알루미늄의 특성보다 우월하다.
CIMENT FONDU 또는 열처리된 알루미네이트와 같은 고체 알루미네이트는 칼슘, 마그네슘 및 나트륨과 같은 다양한 알카리 또는 알카리 토금속 출발물질을 사용하여 제조될 수 있다. 칼슘, 마그네슘 및 나트륨의 적당한 염과 수산화 알루미늄의 혼합물을 열처리하거나 용융시킴으로써 알루미네이트가 제조될 수 있다. 산화물 또는 탄산염이 선호적으로 사용된다. 알카리 알루미네이트 제조의 다른 방법도 물론 공지이다.
본 발명은 CIMENT FONDU 에 국한되지 않으며 다양한 방식으로 제조되는 다른 고체 알루미네이트로 같은 방식으로 사용될 수 있다.
실시예 1
LaFarge Fondu International (157, Av. Charles de Gaulle, F-92521 Neuilly-sur-Seine, Frnace)사의 칼슘 알루미네이트 시멘트가 용해에 사용된다. 시멘트는 다음과 같은 조성을 가진다;
상기 시멘트 25그램이 10℃ 온도를 가진 100g 의 16% HCl에 섞인다. 5분후반응은 종료된다. 용액은 다음을 가지는 폴리염화 알루미늄/철을 포함한다:
실시예 2
칼슘 알루미네이트 제조를 위해 수산화 알루미늄이 산화칼슘 또는 탄산칼슘과 칼슘:알루미늄이 0.30-2.0:1의 몰비로 섞이며 0.5-2.5시간동안 1000-1400℃에서 열처리가 행해진다. 열처리는 700-1900℃ 에서 행해질 수 있으며 이 경우 열처리 완료시간도 변화된다.
Ca:Al 이 1.0:1인 몰비를 가지는 10g의 칼슘 알루미네이트를 37g 의 37% HCl과 섞이면 5분이내에 용해가 완료된다. 용액은 5.5%의 알루미늄 함량을 가지며 몰비 OH/Al=1.5, 즉 염기성이 50%인 폴리알루미늄 용액이다.
Ca:Al 이 0.5:1인 몰비를 가지는 10g의 칼슘 알루미네이트를 38g 의 37% HCl과 섞으면 6.3%의 알루미늄 함량을 가지며 몰비 OH/Al=1.19, 즉 염기성이 40%인 폴리알루미늄 용액이 얻어진다.
실시예 3
칼슘 및 마그네슘 알루미네이트가 각각 다른 방법으로 제조될 수 있다. 수산화 알루미늄과 칼슘염 또는 마그네슘염으로 수산화나트륨에 첨가하고 혼합물을 1-6시간 끓인다. 알루미네이트는 침전을 형성하며 여과된다. 교대로 칼슘염 또는 마그네슘염이 뜨거운 또는 차가운 나트륨 알루미네이트 용액에 첨가되고 칼슘 또는 마그네슘의 알루미네이트가 침전되고 여과될 수 있다. 두 경우에 용액에 과량의 알루미늄이 존재한다.
몰비 Ca:Al=1.5 인 칼슘 알루미네이트 10g을 25g의 37% HCl에 용해시켜 알루미늄 4.4% 이며 몰비 OH/A=1.6, 즉 염기성 53% 인 폴리알루미늄 용액이 얻어진다.
고체 알루미네이트의 용해를 위해 HCl, HNO, H SO 와 같은 다양한 무기산이 사용되어 하수처리용 응집제를 제공할 수 있다. 그러나 산성인 염화알루미늄이 알루미네이트로부터 알루미늄 용액제조에 사용될 수 있어서 알루미늄 함량 및 염기성이 더욱 증가될 수 있다. 응집효율은 용액의 염기성에 달려있다. 높은 함량의 알루미늄에 도달할려는 바램은 대개가 이송의 경제성에 달려있다.
본 발명에 의해서 보통이하의 낮은 온도를 가지는 산이 사용될 수 있어 더 안전하게 산을 다룰수 있으며 용해시 환경에 해가 상당히 줄어들며 비용도 낮다. 따라서 금속물체의 세척으로 나오는 잔류산이 사용될 수 있다. 이러한 산은 철 및 알루미늄을 보통 함유하며 이것은 잔류산물이 재생이용될 수 있다는 것을 의미한다. 오늘날 이러한 산은 상업적으로 완전히 이득이되지 않으며 이러한 산을 직접 사용하지도 않고 이들이 산업 쓰레기 문제이기 때문에 작은비용으로 얻을 수 있다.
수처리시 불순물의 침전에 1-2% 알루미늄 농도를 가지는 용액이 사용된다.

Claims (8)

  1. 고체 칼슘알루미네이트가 산 용액에 용해되어 정수용 용액을 형성하고 Ca/Al 비율이 0.30-2.0:1 임을 특징으로 하는 알루미늄 염 용액 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 습식공정에 따라 제조된 알루미네이트로부터 출발함을 특징으로 하는 알루미늄 염 용액 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 알루미네이트 용해를 위해 무기산을 사용함을 특징으로 하는 알루미늄 염 용액 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 알루미네이트 용해를 위해 염화알루미늄 또는 염화철을 함유하는 잔류산을 사용함을 특징으로 하는 알루미늄 염 용액 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 10% 이상의 HCl 함량을 가진 HCl 산을 사용함을 특징으로 하는 알루미늄 염 용액 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서 알루미네이트 용해를 위해 산성 알루미늄염 용액을 사용함을 특징으로 하는 알루미늄 염 용액 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 열을 가하지 않고 용해가 이루어짐을 특징으로 하는 알루미늄 염 용액 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 대기압에서 용해가 이루어짐을 특징으로 하는 알루미늄 염 용액 제조방법.
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