用高岭土制备“类龟式”Al_（13）盐酸盐
摘要
本文以内蒙古优势矿产高岭土为主要原料，采用先制成结晶氯化铝再“蒸汽热解”和“缺酸浸取”两种工艺，均制成了具有“类龟式”结构的十三聚铝盐酸盐[Al_(13)(OH)_(24)(H_2O)_(24)Cl_(15)·13H_2O]。用粉末XRD法鉴定了产物的物相组成，化学分析法测定了产物的纯度和产率，总结了两种工艺的特点，测算了两种工艺的成本，为这种组成单一、结构新颖、絮凝性能优异的聚铝结晶的工业生产提供了可靠依据。
“蒸汽热解”工艺中，以追求焙烧高岭土中铝份(以Al_2O_3计)浸出率最高为目标，优选了焙烧温度和时间、盐酸浓度、酸铝摩尔比、固液质量比、酸浸温度和时间等工艺技术条件，结合高岭土的差热、热重曲线和焙烧前后的XRD图谱，最终确定的提铝工艺参数为：325目高岭土原矿在700℃下焙烧2小时，用20％的HCl按3：1的酸铝比和1：4的固液比配料，于80℃下酸浸3小时，浸出率达93.0％；经浓缩、结晶制得结晶氯化铝；再经“蒸汽热解”，制成了纯度为99.2％、产率为76.2％的“类龟式”铝十三盐酸盐。
“缺酸浸取”工艺中，直接以不足量HCl浸取焙烧高岭土，不加其它酸度调整剂，以实现一步合成高纯度“类龟式”铝十三盐酸盐为目标，考察了酸铝比、固液比、酸浸温度和时间、母液浓缩温度和程度对产物纯度和产率的影响，制成了纯度为98.28％、产率为65.0％的目标产物。
本文还以中间产物结晶氯化铝为原料，采用“干式热解、补水晶化”工艺，考察了升温速度、热解温度和时间、补水量、晶化温度和时间对产物组成和结晶性的影响，制成了含量为64.9％的“类龟式”铝十三盐酸盐，杂质为因包裹而未热解的结晶氯化铝。随热解程度的加深，还得到一种含量超过80.0％的水合羟基氯化铝结晶[Al(OH)_2Cl·2H_2O]，为进一步研究其结构和性能创造了条件。
本文的主要创新点有三：一是高岭土原料得到充分利用，铝份浸出率高达93.0％；二是首次用价廉易得的富铝矿产制成了组成单一、关键絮凝形态含量超过98.0％的聚铝结晶，而以往报道的固体聚合氯化铝制品均为多种聚合度、掺有
Based on the abundant mineral resources of Inner Mongolia, we used the kaolinite as raw material in this research project. "Tortoise-like" Al_(13) chloride ([Al_(13)(OH)_(24)(H_2O)_(24)Cl_(15)·13H_2O])was prepared by processes of pyrolyzing with steam and soaking with shortfall acid. The chemical species of products were identified by XRD, the purity and productivity rate of products were measured by chemical analysis. The characteristics of the two processes were summarized and the costs were calculated. All of above results provide a reliable basis for industrial production of Al_(13) chloride crystal with single composition, novel structure and excellent flocculence.
In the process of pyrolyzing with steam, we set the goal of pursuing the highest soaking rate of aluminum (calculated in Al_2O_3) from torrefied kaolinite. The influence of process parameters such as roasting temperature, roasting time, concentration of hydrochloric acid, the mole ratio between acid and aluminum, the mass ratio between solid and liquid, soaking temperature and time are
“蒸汽热解”工艺中，以追求焙烧高岭土中铝份(以Al_2O_3计)浸出率最高为目标，优选了焙烧温度和时间、盐酸浓度、酸铝摩尔比、固液质量比、酸浸温度和时间等工艺技术条件，结合高岭土的差热、热重曲线和焙烧前后的XRD图谱，最终确定的提铝工艺参数为：325目高岭土原矿在700℃下焙烧2小时，用20％的HCl按3：1的酸铝比和1：4的固液比配料，于80℃下酸浸3小时，浸出率达93.0％；经浓缩、结晶制得结晶氯化铝；再经“蒸汽热解”，制成了纯度为99.2％、产率为76.2％的“类龟式”铝十三盐酸盐。
“缺酸浸取”工艺中，直接以不足量HCl浸取焙烧高岭土，不加其它酸度调整剂，以实现一步合成高纯度“类龟式”铝十三盐酸盐为目标，考察了酸铝比、固液比、酸浸温度和时间、母液浓缩温度和程度对产物纯度和产率的影响，制成了纯度为98.28％、产率为65.0％的目标产物。
本文还以中间产物结晶氯化铝为原料，采用“干式热解、补水晶化”工艺，考察了升温速度、热解温度和时间、补水量、晶化温度和时间对产物组成和结晶性的影响，制成了含量为64.9％的“类龟式”铝十三盐酸盐，杂质为因包裹而未热解的结晶氯化铝。随热解程度的加深，还得到一种含量超过80.0％的水合羟基氯化铝结晶[Al(OH)_2Cl·2H_2O]，为进一步研究其结构和性能创造了条件。
本文的主要创新点有三：一是高岭土原料得到充分利用，铝份浸出率高达93.0％；二是首次用价廉易得的富铝矿产制成了组成单一、关键絮凝形态含量超过98.0％的聚铝结晶，而以往报道的固体聚合氯化铝制品均为多种聚合度、掺有
Based on the abundant mineral resources of Inner Mongolia, we used the kaolinite as raw material in this research project. "Tortoise-like" Al_(13) chloride ([Al_(13)(OH)_(24)(H_2O)_(24)Cl_(15)·13H_2O])was prepared by processes of pyrolyzing with steam and soaking with shortfall acid. The chemical species of products were identified by XRD, the purity and productivity rate of products were measured by chemical analysis. The characteristics of the two processes were summarized and the costs were calculated. All of above results provide a reliable basis for industrial production of Al_(13) chloride crystal with single composition, novel structure and excellent flocculence.
In the process of pyrolyzing with steam, we set the goal of pursuing the highest soaking rate of aluminum (calculated in Al_2O_3) from torrefied kaolinite. The influence of process parameters such as roasting temperature, roasting time, concentration of hydrochloric acid, the mole ratio between acid and aluminum, the mass ratio between solid and liquid, soaking temperature and time are
引文
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