專利名稱:堿性氯化鋁的制造方法
本發(fā)明是關(guān)于堿性氯化鋁的制造方法。更詳細(xì)地說，是關(guān)于在工業(yè)上容易并且廉價地制造能夠供應(yīng)于凈水劑、上膠劑、醫(yī)藥及化妝品原料等各種用途的堿性氯化鋁(以下簡稱pAC)溶液的制造方法。
但是，眾所周知，以前pAC溶液的制造方法是
(1)在常壓下將氫氧化鋁溶解于鹽酸，制造pAC溶液的方法、
(2)將氫氧化鋁和鹽酸放入耐酸高壓釜中，進(jìn)行加壓反應(yīng)，制造pAC溶液的方法。
(3)在上述方法(2)中，將氮氣封入高壓釜內(nèi)進(jìn)行加壓反應(yīng)，制造pAC溶液的方法等。
這些制造方法有以下各種缺點
首先，在上述制造方法(1)中，因為作為原料使用的氫氧化鋁，一般難溶于酸。所以，為了得到高堿度的pAC，必須使用過量的氫氧化鋁。但如果使用過量的氫氧化鋁就會產(chǎn)生大量的不溶解殘渣，使反應(yīng)液的過濾操作變得困難。因此，制造成本增加的缺點就不可避免。不言而喻，為了降低制造成本，最好進(jìn)行再循環(huán)。但是，這種設(shè)備在技術(shù)方面是復(fù)雜的，在經(jīng)濟方面也不能說是理想的。
還有，在上述制造方法(2)、(3)中、因為氫氧化鋁在加壓反應(yīng)中的溶解率 達(dá)80～100%(參閱特公昭50～839)，可以看到大體上克服了前面敘述的氫氧化鋁難溶解于酸的性質(zhì)。但是，pAC可以達(dá)到的堿度高達(dá)40%，但由于作為原料的氫氧化鋁的種類不同，即使在同一制造條件下，也會有pAC的堿度不同這種不穩(wěn)定性。
因此，本發(fā)明者為了消除這些缺點，著眼于氫氧化鋁的粒度或起因于含水量的溶解性以及加壓反應(yīng)中的溫度和時間的積分值，重復(fù)多次專心研究的結(jié)果，以將氫氧化鋁制成堿度50%的pAC的計算量鹽酸(HCl35%)，和在100℃、攪拌(120rpm)條件下，10分鐘的溶解率為45%以上的氫氧化鋁為原料，而且，氫氧化鋁和鹽酸在加壓反應(yīng)中的反應(yīng)溫度達(dá)到100℃以上之后的反應(yīng)溫度與100℃的溫度差〔℃〕及其加熱時間〔分鐘〕的積分值(以下簡稱“能量面積”參閱圖-1斜線部分)，反應(yīng)條件控制在約7，000～8，000〔℃·分〕就得到了在工業(yè)上容易而且廉價地制造高堿性pAC的本發(fā)明的方法。
下面，再詳細(xì)說明本發(fā)明。
(1)氫氧化鋁的溶解率
本發(fā)明者們首先認(rèn)為作為原料使用的氫氧化鋁的溶解率對高堿性pAC的制造有影響，進(jìn)行了各種實驗，按以下確認(rèn)了對于將氫氧化鋁制成堿度50%的pAC的計算量鹽酸(HCl35%)，使用在100℃攪拌(120rpm)條件下，10分鐘所溶解的氫氧化鋁的溶解率應(yīng)該是45%以上的。
對于將氫氧化鋁制成堿度50%的pAC的計算量鹽酸(HCl35%)，以在100℃、攪拌(120rpm)條件下，10分鐘的溶解率，如表-1所列的氫氧化鋁為試樣。試樣№2是把試樣№1(平均粒子直徑為55μm)用混砂機進(jìn)行粉碎，制成平均粒子直徑為10μm的試樣。并且，試樣№1和№3的制造方法(拜耳法的結(jié)晶條件)不同。
將上述氫氧化鋁100kg和鹽酸(HCl35%)170kg放入200l的高壓釜內(nèi)，并進(jìn)行攪拌。攪拌以后，在夾套內(nèi)通入5kg/cm2的蒸汽，使高壓釜內(nèi)部溫度為150℃，停止供給蒸汽。按表-1所列的能量面積控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間，反應(yīng)之后，進(jìn)行冷卻、分析，就得到表-1的結(jié)果。

(注)

pAC的堿度
按下式求得。
pAC的一般式為〔Al2(OH)nCl6-n)m，但是，1≤n≤5，m≤10時，堿度(%)＝ (n)/6 ×100

氫氧化鋁的溶解率
由反應(yīng)后的反應(yīng)液過濾殘渣進(jìn)行換算，求得原料氫氧化鋁的溶解率。
如上述實驗所示，作為原料，對將氫氧化鋁制成堿度50%的堿性氯化鋁的計算量鹽酸，只使用在100℃、攪拌(120rpm)條件下，10分鐘的溶解率達(dá)45%以上的氫氧化鋁。由控制能量面積，就可以容易地而且高收率地制得高堿性pAC。
(2)能量面積
本發(fā)明者們還認(rèn)為，為了得到高堿性pAC，能量面積應(yīng)該是特定范圍，并且確認(rèn)了該范圍是7，000～8，000℃·分。
通常，反應(yīng)率由反應(yīng)速度和反應(yīng)時間的積分求得，僅一個反應(yīng)完了或者至達(dá)到該反應(yīng)的平衡狀態(tài)，隨著反應(yīng)時間的過去，反應(yīng)率升高。但是，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，也有別的反應(yīng)進(jìn)行時(例如，以最初的反應(yīng)生成物為反應(yīng)物所消耗的反應(yīng))，經(jīng)過某一反應(yīng)時間之后，反應(yīng)率有時在表觀上是降低的，即最初反應(yīng)生成物的收率在某一反應(yīng)進(jìn)程的范圍內(nèi)具有最大值。因此，為了高收率地得到最初的反應(yīng)生成物，就需要事先知道理想的反應(yīng)進(jìn)程并控制反應(yīng)的進(jìn)程等。
但是，因為反應(yīng)速度和反應(yīng)溫度有密切的關(guān)系，所以期待由反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間的關(guān)系對理想的反應(yīng)進(jìn)程進(jìn)行控制，并進(jìn)行以下實驗。
將170kg能使氫氧化鋁制成堿度50%的pAC的計算量鹽酸(HCl35%)，和100kg在100℃、攪拌(120rpm)條件下，10分鐘的溶解率為62%的氫氧化鋁，放入200l的高壓釜內(nèi)進(jìn)行攪拌。由于反應(yīng)熱，溫度達(dá)到100℃。這時，向高壓釜內(nèi)通入蒸汽(5kg/cm2)，開始加熱。使最高溫度保持在150℃，達(dá)到規(guī)定的能量面積時，停止供給蒸汽，冷卻后，分析生成物。
改變能量面積，反復(fù)進(jìn)行這個實驗。并且，分別改變反應(yīng)的條件，高壓釜的形狀(高壓釜的熱容量)、溫度上升速度，反復(fù)進(jìn)行實驗，研究能量面積和pAC堿度的關(guān)系，得到了表-2所列的結(jié)果。

(注)

高壓釜種類A容量200l
B容量15，000l(夾套面積2.4m2)
C容量15，000l(夾套面積1.5m2)

過濾殘渣的組成由×射線分析測定
由此表-2可以看出，只使用上述溶解率為45%以上的氫氧化鋁，由控制能量面積就可以容易地而且高收率地制得高堿性pAC。即為了制得堿度43%以上的pAC，需要在能量面積7，000～8，000℃·分的范圍內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。
采用的能量面積為8，000℃分以上時(實驗編號5、6)，發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)液的過濾殘渣中含有結(jié)晶性的pAC。并且，沒有拘泥于理論的意圖，但因為這種結(jié)晶性pAC的生成，關(guān)系到pAC的堿度的降低，所以，結(jié)晶性pAC可根據(jù)消耗高堿性pAC的多少予測其生成。
總之，為了反應(yīng)操作容易和提高高堿性pAC的制造收率，認(rèn)為應(yīng)該避免結(jié)晶性pAC的生成。按照本發(fā)明，將能量面積控制在8，000℃·分以下，就可以達(dá)到其目的。
另一方面，在能量面積不滿7，000℃·分時，因為pAC的堿度低了之后，過濾殘渣也多，在高堿性pAC的制造上是不理想的。進(jìn)而，如果能量面積為7，000～8，000℃·分，就能夠穩(wěn)定地得到高堿性pAC。
還有，圖-1大體上例示了梯形能量面積的場合，但也應(yīng)該理解為各種變形，當(dāng)然包括呈三角形的場合等。
這樣，如果按照本發(fā)明，因為使用易溶于酸的氫氧化鋁，即使不使用過量的氫氧化鋁，也可以制造出高堿性pAC，而且，反應(yīng)液的未溶解殘渣少。所以，過濾容易或者不用過濾。為此，具有氫氧化鋁的再循環(huán)設(shè)備小而好這種特長。再有，只控制能量面積和作為原料的氫氧化鋁的質(zhì)量，就可以制造出在堿度和收率兩方面都優(yōu)越的高堿性pAC。
下面敘述采用本發(fā)明的實施例及本發(fā)明產(chǎn)品的凝聚試驗例。
實施例1
將170kg能使氫氧化鋁制成堿度50%的pAC的計算量鹽酸(HCl35%)和100kg，在100℃、攪拌(120rpm)條件下，10分鐘的溶解率為62%的氫氧化鋁(水份15%)，放入200l的高壓釜內(nèi)，攪拌后，通入5kg/cm2的蒸汽。由于反應(yīng)熱，高壓釜內(nèi)部溫度升高到100℃，由此開始加熱，用190分鐘，使釜內(nèi)部溫度升高到150℃。以后，保持150℃的溫度，從能量面積達(dá)到7，000℃·分時，開始冷卻，制造出pAC。
這種pAC溶液，堿度為48.6%，Al2O3濃度為19.9%，氫氧化鋁的溶解率為97.3%。
實施例2
將能量面積定為8，000℃·分，以后和實施例1完全同樣地進(jìn)行，制造出pAC。
這種pAC溶液，堿度為48.5%，Al2O3濃度為19.8%，氫氧化鋁的溶解率為97.1%。
比較例1
將能量面積定為10，000℃·分，以后和實施例1完全同樣地進(jìn)行，制造出pAC。
這種pAC溶液堿度為45.7%，Al2O3濃度為18.8%，氫氧化鋁的溶解率為92.0%。
比較例2
除使用溶解率為35%的氫氧化鋁和能量面積為10，000℃·分以外，都和實施例1完全同樣地進(jìn)行，制造出pAC。
這種pAC溶液，堿度為41.6%，Al2O3濃度為17.8%，氫氧化鋁的溶解率為85.6%。
凝聚試驗例
對由實施例1、2得到的pAC和由比較例1、2得到的pAC及市售品(本州pAC，堿度55%)進(jìn)行了凝聚性能的比較試驗(容器試驗)。試樣使用木曾川地面水(濁度2ppm，pH7.5，水溫10℃，堿度16.3度)。在1，000ml樣品中，作為Al2O3加pAC20ppm，迅速攪拌1分鐘(100rpm)，緩速攪拌10分鐘(20rpm)，靜置10分鐘。測定緩速攪拌終了后的絮狀物大小和靜置后的上部澄清液濁度。其結(jié)果表示在表-3中。

附圖簡介
圖1能量面積的定義圖
斜線部分為能量面積。t1表示加熱開始時間，t2表示冷卻開始時間。
圖2氫氧化鋁每個溶解率的能量面積和pAC堿度的關(guān)系

……氫氧化鋁的溶解率 62%

……氫氧化鋁的溶解率 47%
×……氫氧化鋁的溶解率 35%
權(quán)利要求
在加壓下加熱鹽酸和氫氧化鋁制造堿性氯化鋁的方法，其特征為
(1)對將氫氧化鋁制成堿度50%的堿性氯化鋁的計算量鹽酸(HCl35%)，使用在100℃、攪拌(120rpm)條件下，10分鐘的溶解率為45%以上的氫氧化鋁，以及
(2)將氫氧化鋁和鹽酸的反應(yīng)條件定為能量面積7，000～8，000℃·分。
專利摘要
本發(fā)明涉及用于凈化劑、上膠劑、醫(yī)藥及化妝品原料的堿性氯化鋁的制造方法。 以前的制造方法是將氫氧化鋁和鹽酸在常壓下溶解，在耐酸壓力釜中加壓，或?qū)⒌獨夥馊雺毫Ω屑訅菏怪磻?yīng)等方法。其缺點是制造成本高，產(chǎn)品的堿度不夠等。 本發(fā)明采用具有特定溶解率的氫氧化鋁，在特定條件下使鹽酸和氫氧化鋁反應(yīng)，因而無上述缺點。
文檔編號C01F7/00GK85103759SQ85103759
公開日1986年11月12日 申請日期1985年5月17日
發(fā)明者海野義雄 申請人:本州制紙株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan