無鐵硫酸鋁因鐵含量低,被廣泛應用于紙張、織物、食品膨松劑及水處理等領域。其生產工藝需通過準確控制除鐵環節,確保產品純度。以下從原料處理、除鐵工藝、結晶提純三個維度解析核心流程:
?一、原料處理:酸溶與預調節?

?1.原料選擇?
以鋁土礦或煤矸石燒渣為主,需通過磁選去除機械鐵雜質。例如,煤矸石燒渣經磁選后總鐵含量可降至≤1.5wt%,鋁鐵比(氧化鐵與總鐵質量比)需>18,以減少后續除鐵壓力。
2?.酸溶反應?
將預處理后的無鐵硫酸鋁原料與濃硫酸按質量比0.9~1.0混合,在90~95℃下反應2~3小時,期間持續攪拌并通入空氣加速反應。反應后加水稀釋,趁熱過濾得到含鐵硫酸鋁溶液。
?二、除鐵工藝:氧化沉淀與吸附共沉?
1?.pH調節與初步除鐵?
向酸浸液中加入鋁土礦粉調節pH至3.0~3.2,促使部分Fe3?水解生成Fe(OH)?沉淀。此時需嚴格控制pH≤3.3,避免Al3?沉淀導致產量損失。
?2.氧化劑深度除鐵?
在加熱條件下(如90℃),加入5%質量分數的高錳酸鉀溶液,將Fe2?氧化為Fe3?,同時生成活性二氧化錳(MnO?)?;钚訫nO?通過吸附作用與Fe(OH)?共沉淀,進一步降低鐵含量。
?3.無鐵硫酸鋁萃取法替代方案?
部分工藝采用伯胺N1923與磺化煤油組成的萃取劑,通過四級逆流萃取去除鐵離子。萃取后有機相用稀硫酸反萃回收萃取劑,水相經濃縮得到精制硫酸鋁。此方法可將鐵質量分數降至0.051%,但成本較高。
?

三、結晶提純:濃縮與干燥?
1?.蒸發濃縮?
將除鐵后的硫酸鋁溶液在減壓條件下蒸發,去除大部分水分,使溶液達到過飽和狀態。
2?.冷卻結晶?
將濃縮液冷卻至60℃以下,硫酸鋁以十二水合物(Al?(SO?)?·12H?O)或十七水合物(Al?(SO?)?·17H?O)形式結晶析出。結晶時間約5分鐘,采用循環水冷卻提升效率。
?3.干燥與粉碎?
結晶產物經離心脫水后,在80~100℃下干燥,得到無鐵硫酸鋁固體。產品需通過篩分控制粒度,滿足不同應用需求。
?三、工藝優化方向?
?1.原料綜合利用?:以煤矸石燒渣為原料,既降低生產成本,又實現固廢資源化。
?2.除鐵效率提升?:結合氧化沉淀與萃取法,可將鐵含量降至0.01%以下,達到食品及標準。
3?.自動化控制?:通過在線pH監測與溫度反饋系統,準確調控反應條件,提高產品穩定性。
無鐵硫酸鋁生產工藝的核心在于除鐵環節的精細化控制。通過氧化沉淀、吸附共沉及萃取技術的組合應用,可去除鐵雜質,生產出符合高*市場需求的純凈產品。