硫酸铝是离子型化合物,易溶于水,由于Al3+的水解作用,使它的溶液呈酸性,往溶液中加入CaCO3粉末,可生成含水量不定的水合氧化铝Al2O3·xH2O,也可写作Al2(OH)3的形式,其碱性略强于酸性。
物质介绍
活性组分Al2O3对SO2具有强大的亲和力,它能与未反应的硫酸铝形成碱式络合物(1-x)Al2(SO4)3·xAl2O3,通常将它称作碱式硫酸铝
主要区别
世界上利用碱式硫酸铝溶液作为吸收剂吸收烟气中SO2,进行烟气脱硫的方法有两种,即碱式硫酸铝—石膏法(简称碱铝石膏法)和碱式硫酸铝—解析法(简称碱铝解析法)。
化学反应为:2Al2(SO4)3·Al2(SO3)3 + 3O2 = 4Al2(SO4)3
硫酸铝的作用:1.造纸工业中用作纸张施胶剂,以增强纸张的抗水、防渗性能;2.溶于水后能使水中的细小微粒和自然胶粒凝聚成大块絮状物,从而自水中除去,故用作供水和废水的混凝剂3.用作浊水净化剂,也用作沉淀剂、固色剂、填充剂等。在化妆品中用作抑汗化妆品原料(收敛剂);4.消防工业中,与小苏打、发泡剂组成
泡沫灭火剂;5.
分析试剂,媒染剂,鞣革剂,油脂脱色剂,
木材防腐剂;6.白蛋白
巴氏杀菌的稳定剂(包括液体或冷冻全蛋、蛋白或蛋黄);7.可作原料,用于制造人造宝石和高级铵明矾,其他铝酸盐;8.燃料工业中,在生产铬黄和色淀染料时作沉淀剂,同时又起固色和填充剂作用。
工艺发展
碱式硫酸铝解析法最早由英国皇家化学工业公司(ICI)于1932年至1942年进行研究,该国的蔓彻斯特于1958年建成一套装置并投入运转。芬兰奥托昆普铜冶炼厂于1936年用该法处理含5%SO2烟气,生产能力为52t/d(液体SO2)。我国沈阳化工研究院于1954年用此法进行过中间试验,处理含0.5~1%SO2的铅烧结烟气,吸收率达90%以上,吸收SO2以后的溶液,用低压蒸汽解吸,以得到SO2气体,并使吸收剂循环使用,解吸效率接近100%,每吨SO2消耗低压蒸汽6.7吨。由于当时条件限制,对于0.3%左右的低浓度SO2气体未进行试验。
日本自六十年代开始逐渐重视碱式硫酸铝法的研究。1972年,日本同和矿业公司开发了碱式硫酸铝—石膏法用于烟气脱硫,并首先在该公司的冈山冶炼厂使用,20个月的平均脱硫率为99%。我国于1980年引进一套该装置,用来处理南京钢铁厂硫铁矿烧渣的高温氯化焙烧尾气,最大设计烟气量为52,300Nm3/h,SO2浓度为2,850ppm,排空SO2浓度106ppm,自生产以来,脱硫效果很好,SO2吸收率达98.7—99.5%。从1980年开始,南京化学工业公司研究院在消化该装置的基础上,经历了实验室小试、工艺模拟和连续运行验证等阶段,为沈阳冶炼厂设计了一套处理硫酸车间尾气的脱硫生产装置,其设计烟气量为135,000 Nm3/h,SO2年平均浓度4,500ppm,1985年投产。其后的20年国内外再无研究应用该法的文献报导。
1998年我们在生化法烟气脱硫试验研究中,偶然发现碱式硫酸铝溶液对于吸收1000ppm以下浓度的SO2气体具有诸多优点,随后对其脱硫原理、工艺流程作了深入的试验研究。
化学性质
极易溶于水,硫酸铝在纯硫酸中不能溶解(只是共存),在硫酸溶液中与硫酸共同溶解于水,所以硫酸铝在硫酸中溶解度就是硫酸铝在水中的溶解度。 常温析出含有18分子结晶水,为18水硫酸铝,工业上生产多为18水硫酸铝。含无水硫酸铝51.3%,即使100℃也不会自溶(溶于自身结晶水)。 不易风化而失去结晶水,比较稳定,加热会失水,高温会分解为氧化铝和硫的氧化物。加热至770℃开始分解为氧化铝、
三氧化硫、
二氧化硫和水蒸气。溶于水、酸和碱,不溶于乙醇。水溶液呈酸性。水解后生成
氢氧化铝。水溶液长时间沸腾可生成碱式硫酸铝。工业品为灰白色片状、粒状或块状,因含低铁盐而带淡绿色,又因低价铁盐被氧化而使表面发黄。粗品为灰白色细晶结构多孔状物。无毒,粉尘能刺激眼睛。
注意事项
危险性
健康危害:对眼睛、粘膜有一定的刺激作用。误服大量硫酸铝对口腔和胃产生刺激作用。 燃爆危险:该品不燃,具刺激性。
急救措施
皮肤接触:脱去污染的衣着,用流动清水冲洗。
眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或
生理盐水冲洗。就医。
吸入:脱离现场至空气新鲜处。如
呼吸困难,给输氧。就医。
食入:饮足量温水,催吐。就医。 消防措施
危险特性:未有特殊的燃烧爆炸特性。受高热分解产生有毒的硫化物烟气。
有害燃烧产物:自然分解产物未知。
灭火方法:消防人员必须穿全身防火防毒服,在上风向灭火。灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。
泄漏应急处理
应急处理:隔离泄漏污染区,限制出入。建议应急处理人员戴
防尘面具(全面罩),穿防毒服。用洁净的铲子收集于干燥、洁净、有盖的容器中,转移至安全场所。若大量泄漏,收集回收或运至废物处理场所处置。
处置与储存
操作注意事项:密闭操作,局部排风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴
自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与氧化剂接触。搬运时轻装轻卸,防止包装破损。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。 储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与氧化剂分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
制备
由铝土矿和硫酸加压反应制得。或用硫酸分解明矾石、高岭土及含氧化铝硅原料均可制得。硫酸铝亦可以通过将
氢氧化铝(Al(OH)3)投入硫酸(H2SO4)中制备。 2Al(OH)3 + 3H2SO4 + 10H2O → Al2(SO4)3·16H2O 1.将从酸性溶液中结晶生成的水合硫酸铝晶体缓慢加热,使其逐步脱水,最后将温度升高到350℃,则完全脱水成为无水硫酸铝; 2.硫酸法: 将铝土矿粉碎至一定粒度,加入反应釜与硫酸反应,反应液经沉降,澄清液加入硫酸中和至中性或微碱性,然后浓缩至115℃左右,经冷却固化,粉碎制得成品。
储运
起运时包装要完整,装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与氧化剂、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。车辆运输完毕应进行彻底清扫。
法规信息
化学危险物品安全管理条例 (1987年2月17日国务院发布)
化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发[1992] 677号)
工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)等法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定