[发明专利]用矾浆制备硝酸铝和硝酸铁无水物联产硝酸钾和硫酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机化工三废矾浆治理和利用技术领域，尤其用矾浆制备硝酸铝和硝酸铁高水物联产硝酸钾和硫酸钙的方法。

背景技术

明矾又称钾铝矾，钾矾和钾明矾，化学式为K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O或者KAl(SO4)2·24H2O，是含有结晶水的硫酸钾铝的复盐，易溶于水，溶于水时发生水解而生成氢氧化铝胶状沉淀，受热时失去结晶水而成白色粉末简称烧明矾。

明矾广泛应用于化工、食品、日化、水处理等行业，其用量十分巨大。其主要生产原料为明矾石，主要分布于我国浙江、安徽等省，生产方法主要有酸浸法、氨浸法、水浸法、还原热解法。不论用哪种方式生产明矾，都会产生大量的高铝矾浆。由于矾浆中同时含有大量的硅、铁等杂质，常年露天堆放，不仅使上述成分难以开发利用，也会造成酸性水流失，污染环境。

虽然目前我国也有一些对明矾石综合利用的深入研究，开发了利用明矾石生产明矾后所得矾浆生产工业钾盐、氧化铝系列原料、各种铝盐等。上述工艺的出现，为综合利用矾浆开辟了市场。然而，矾浆的工业利用至今在国内外尚无成熟的实例。尤其，很多工艺在对矾浆的治理和利用处理的同时，又出现了二次污染的现象。

因此，有必要探索新的矾浆治理和利用方法，充分利用矾浆的潜在价值，开发出有用的产品。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用矾浆制备硝酸铝和硝酸铁无水物联产硝酸钾和硫酸钙的方法，该方法用明矾石生产明矾后所得的废料矾浆，经过简单的加工处理，制得硝酸铝和硝酸铁高水物联产硝酸钾和硫酸钙，充分利用了矾浆的潜在价值，且不产生二次污染，是一个变废为宝，经济适用的方法。

本发明的技术方案如下：一种用矾浆制备硝酸铝和硝酸铁无水物联产硝酸钾和硫酸钙的方法，包括如下具体步骤：

步骤A、将矾浆装入反应罐一(1)，加水后充分搅拌0.5-2小时使之溶解于水，而后经过滤器一(2)过滤，得到滤饼和滤液，滤饼经另外的工艺深加工，滤液为硫酸钾和硫酸铝及硫酸铁的混合物；

步骤B、将步骤A所得滤液送入反应罐二(3)，按照硫酸铝与硝酸钙纯物质质量之比为1∶3.84-5.00向反应罐二(3)中投硝酸钙溶液，在徐徐的搅拌下反应得到硫酸钙沉淀、九水硝酸铝、九水硝酸铁、硝酸钾溶液的混合物；

步骤C、将步骤B所得混合物经过滤器二(4)过滤，得到硫酸钙沉淀和含九水硝酸铝、九水硝酸铁、硝酸钾的溶液；硫酸钙沉淀经洗涤机(5)洗涤、干燥器(6)干燥，粉碎机(7)粉碎，得到硫酸钙产品(12)；

步骤D、含九水硝酸铝、九水硝酸铁、硝酸钾的溶液送入减压蒸馏器(8)中减压蒸馏，当溶液蒸馏到饱和溶液时，根据九水硝酸铝、九水硝酸铁、硝酸钾的凝固点不同，将饱和溶液的温度由高至低的逐渐冷却，九水硝酸铁、九水硝酸铝、硝酸钾依次结晶析出，过滤干燥，分别得到九水硝酸铁，九水硝酸铝，硝酸钾产品(9)；

步骤E、继续低温烘干九水硝酸铝使其失去全部结晶水成无水硝酸铝(10)，继续低温烘干九水硝酸铁使其失去全部结晶水成为无水硝酸铁(11)。

本发明所述用矾浆制备硝酸铝和硝酸铁无水物联产硝酸钾和硫酸钙的方法，化学反应原理为：

SO₃+H₂O＝＝＝＝H₂SO₄

Al₂O₃+3H₂SO₄＝＝＝＝＝Al₂(SO₄)₃+3H₂O

K₂O+H₂SO₄＝＝＝＝＝K₂SO₄+H₂O

Fe₂O₃+3H₂SO₄＝＝＝＝＝Fe₂(SO₄)₃+3H₂O

Al₂(SO₄)₃+3Ca(NO₃)₂+9H₂O＝＝＝＝＝2Al(NO₃)₃·9H₂O+3CaSO₄