硫酸浸出铝钙渣的研究.docx
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硫酸浸出铝钙渣的研究
第一章绪论
1.1课题背景及意义
江西宜春钽铌矿中含有丰富的碱金属，除含有大量的锂外，其铷含量占全国铷资源储量的55%、铯储量占全国铯储量的42.5%。
宜春钽铌矿中的碱金属主要以副产品锂云母精矿的形式产出，锂云母含有3.5-4.3%的Li2O、0.8-1.2%的Rb2O和0.2-0.4%的Cs2O，综合回收价值高。
2009年宜春钽铌矿完成技术改造后将形成年产十余万吨锂云母生产能力，如何充分有效利用这一宝贵资源便成为了迫在眉睫的重大研究课题。
目前，锂云母提锂的主要方法有：
石灰石法、氯化焙烧法、碱石灰压煮法、硫酸盐法、硫酸法等。
石灰石法回收率低，仅为65%左右，能耗高；氯化焙烧法物料对设备及厂房腐蚀性大，回转窑烧成温度难控制，产品质量一级品率低；碱石灰压煮法工艺条件较为苛刻，在工业上实施较难，国内有几家锂厂曾经用过此方法，但都停产了；硫酸法尚停留在试验室研究阶段；硫酸盐法是工业生产较可行的方法，该法回收率高，综合能耗低，产渣量少，产品纯度高。
硫酸盐法生产碳酸锂的工艺主流程图见图1-1
硫酸盐法锂云母提锂浸出液中的主要杂质为铝、钙、锰、钠、钾、铷、铯、铁、硅、氟，为制备出合格的碳酸锂产品，必须对浸出液进行分步净化除杂。
一次净化渣就是通过用CaO调节浸出液的pH值，使Al3+形成氢氧化物沉淀所获得的产物。
由于氢氧化铝易形成无定形沉淀，在形成沉淀过程中不可避免包裹浸出液中的硫酸锂，同时氧化钙转化成氢氧化钙后微溶于水，与浸出液的硫酸根形成硫酸钙，而大部分氧化钙在加入后被形成氢氧化铝所包裹。
因此，一次净化渣不仅渣量大，而且含有Al、Ca、Li、Na、K、Rb、Cs、Mn、Fe等多种成分。
本课题拟从一次净化渣中回收利用其中含量高的有价成分Al、Ca。
以提铝制取合格的硫酸铝产品为主。
钙渣（硫酸钙为主）返回提锂主流程循环使用。
在可避免堆放渣造成的环境污染及资源浪费的同时，又实现一次净化渣中铝盐、钙盐资源回收利用，可创造一定的经济效益。
因此本课题的研究对环保效益、经济效益具有重大的现实意义。
图1-1生产碳酸锂的工艺流程图
1.2课题研究目标
（1）针对一次净化渣的成分，探讨回收方法的可行性，实现从净化渣中回收铝、钙。
（2）实现从净化渣中提铝制备合格的硫酸铝产品，硫酸钙返回循环利用于生产碳酸锂的工艺主流程。
（3）整个工艺过程尽量降低能耗，减少生产成本，提高经济效应。
1.3课题的创新之处
目前，未见到对此类净化渣综合回收利用的文献报道。
本研究的创新之处：
（1）针对净化渣成分和物相的特性，选择的工艺技术是制备硫酸铝一种新的工艺流程。
（2）利用三级逆流酸浸出工艺，再保证了硫酸高分解率的同时又提高了铝浸出率及溶液中硫酸铝的浓度，降低了能耗，节约了成本。
第二章文献综述
2.1硫酸铝产业概述
硫酸铝在工业运用中是无机盐的一个基本品种，就其生产规模而言，在各国无机盐产品中均名列前几位。
如日本的硫酸铝与硅酸钠并列第一位，美国的硫酸铝占第二位，在我国硫酸铝仅次于芒硝、硅酸钠而居第三位[1]。
特别是近年来，随着改革开放深入发展和市场竞争的优胜劣汰，我国硫酸铝行业发展更加迅速、生产水平得到显著提高的可喜局面。
据统计，进入21世纪后，世界硫酸铝的产量已达到600多万吨[2]，并且还在逐年增加。
硫酸铝主要用于造纸和水处理[3]。
世界各国的硫酸铝厂家目前都在开发以硫酸铝为原料的高附加值新产品，如硫酸铝衍生物、无机高分子絮凝剂及铵明矾、钾明矾多种氧化铝和高纯铝盐等[4]。
随着现代科学技术的发展，硫酸铝的生产工艺不断改进，质量不断上涨，用途更加广泛，正在成为无机盐工业的支柱产业。
[1]何朝晖,我国硫酸铝工业及发展现状[J],无机盐工业,2001,（3）:
17～18
[2]乐志强,国外硫酸铝技术动态,无机盐工业,1992,（4）:
20
[3]杨炳轩，铝盐及其衍生产品的应用探讨，无机盐工业，1984，（4）：
35
[4]傅宗昌,试论我国硫酸铝生产现状与发展[J],无机盐工业,1992,
（2）：
33～38
2.1.1硫酸铝的性质[1]
硫酸铝通常是以结晶水合物的形态存在，其分子式为Al2（SO4）3·XH2O，分子量以Al2（SO4）3计为342.15，外观通常是白色或灰白色粉粒状晶体。
工业品由于有少量硫酸亚铁的存在使产品表面发黄。
在空气中长期存放易吸潮结块。
易溶于水，水溶液呈酸性，也溶于酸和碱，不溶于醇。
在水中硫酸铝无水物的溶液度见表1：
表2-1无水硫酸铝在不同温度下水中溶解度，g/100g饱和溶液
物质
化学式
0℃
10℃
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃
70℃
80℃
90℃
100℃
硫酸铝
Al2（SO4）3
31.2
33.5
36.4
40.4
45.8
59.2
73
80.8
89
过饱和硫酸铝溶液在常温下结晶为无色单斜晶体的18水合硫酸铝，8.8℃以下结晶为27水合物。
在86.5℃时开始脱水，加热至250℃失去结晶水。
无水硫酸铝加热到530℃开始分解，860℃时分解为Al2O3、SO3、SO2等。
无水硫酸铝为无色斜方晶系晶体，具有珍珠光泽的白色结晶体。
粗制品为灰白色、多孔结构的结晶。
[1]天津化工研究院编，无机盐工业手册（下）[M]，北京：
化学工业
出版社，1987，214～221
2.1.2国内硫酸铝发展史
世界上自美国1884年首先发明硫酸铝以来，至今已有一百多年的历史。
我国在解放前东北辽宁省已有少数生产，1957年全国产量已达1.7万t。
通过几十年建设发展及支持，特别是在“七五”期间，硫酸铝工业得到迅速发展，一方面是大型骨干企业通过技改，生产技术水平及规模有了很大提高；另一方面是许多乡镇企业异军突起，上马迅速，遍地开花。
至“八五”末，我国硫酸铝生产厂家达190多家，从业人数多达5000多人。
在生产规模上，年产量万吨以上的企业已达29个，3000t至10000t的企业达85个。
全国硫酸铝生产能力已达l15万t，产量突破95万t，仅次于美国和日本，而居世界第三位。
我国第一家硫酸-矾土法硫酸铝生产装置50年代初期在山东淄博制酸厂建成投产。
结束了我国硫酸铝产品依赖进口和小作坊生产的历史，开辟了硫酸铝生产的新时代。
近半个世纪来，我国硫酸铝的生产技术有了长足的发展，不仅基本满足了我国相关工业部门的需要，而且在装置规模、装备水平、产品质量等方面，与世界先进水平的差距正在逐步缩小。
2.2硫酸铝生产及应用现状
2.2.1我国硫酸铝产业布局。
硫酸铝产品经近半个世纪的发展，产量增长了近千倍，生产企业在全国的分布已星罗棋布，与用户之间的距离已大大缩短。
在50年代，全国仅有四家生产厂。
这四家是：
山东淄博制酸厂、抚顺化工二厂、湖南衡阳建恒化工厂、大连金光化工厂，总产量不过4万吨，运销全国各地，供用户使用。
特别是山东淄博制酸厂的产品用户遍布全国各地。
产品供需矛盾相当大，运输极不方便。
随着国民经济的迅速发展，各省市根据各地的条件，在山东淄博制酸厂的无私支援下，纷纷建厂投产，产量暴增，工厂遍布全国。
据不完全统计，到1990年底，全国硫酸铝生产厂家已接近170余家。
下表是全国各省市生产厂分布：
表2-2全国硫酸铝厂分布表
省市地
硫酸铝生产厂家
黑龙江省
佳木斯化工六厂等
吉林省
吉林通榆县化工厂等
辽宁省
大连金光化工厂等
河北省
唐山市前进化工厂等
甘肃省
白银有色金属公司硫酸铝厂等
陕西省
铜川市化工厂等
山西省
山西孝义磷肥厂等
山东省
山东淄博制酸厂等
河南省
河南焦作化工总厂等
江苏省
苏州硫酸厂等
安徽省
铜陵勤奋化工厂等
湖北省
黄石市化工厂等
湖南省
湘江化工厂等
江西省
南昌化工厂等
广东省
高州县化工厂等
广西自治区
南宁市无机化工厂等
福建省
福州市第三化工厂等
四川省
重庆川东化工厂等
云南省
昆明南坝化工厂等
浙江省
杭州硫酸厂等
青海省
西宁市化工厂等
贵州省
贵阳化工原料厂等
上海市
松江县化工厂等
内蒙古自治区
渤海煤矿化工厂等
2.2.2硫酸铝产品品种简介
工业级硫酸铝有液体和固体之分。
后来随着硫酸铝生产厂家分布趋向合理，生产厂与用户之间的距离缩短，为液体品种的出现奠定了良好的基础。
液体品种一经出现，就显示了它极大的优越性：
对硫酸铝生产厂一方来说，它省去了溶液蒸发浓缩、冷凝固化、粉碎包装等工序、缩短了生产工艺过程、提高了劳动生产率、节省了大量能源消耗、改善了劳动条件。
特别是与用户之间利用管道、槽车运输，容易实现机械化作业，非常便捷。
而对用户来说，省去了人工搬运，使用过程中的加热溶解等工序。
使用时用泵直接输送至应用工序，根据使用要求浓度稍经稀释，即可使用。
我国主要还是以固体硫酸铝为主。
固体硫酸铝是含Al2O3在14～17.5%的块状、粉状产品。
液体硫酸铝有6%～8.5%Al2O3等多种浓度规格产品。
液体硫酸铝呈酸性，微微过量硫酸（酸度为0.2%），还有中性、碱性（碱度0.2%）的液体硫酸铝。
无铁级硫酸铝铁含量＜50ppm，一般是氢氧化铝用酸制得。
美国现有15个工厂生产无铁硫酸铝。
全世界无铁硫酸铝的产量估计80万吨左右。
过滤级硫酸铝含有10%的不溶物，它是以氧化铝生产过程中，由澄清和沉降工序的沉淀物制造的，这种级别产品仅能用于污水处理。
食品级硫酸铝、医药级硫酸铝、试剂级硫酸铝等规格较高的产品也相继出现。
2.2.3硫酸铝生产原料
铝资源在地球上是相当丰富的，其含量占7.56％，仅次于氧和硅，占第三位。
自然界中含有铝矿约250种，最常见的是铝土矿。
铝土矿的贮量非常丰富，现已查明，全世界贮量250亿吨，加上远景贮量约350亿吨左右。
我国已探明的铝土矿分别在山西、贵州、河南、山东、广西等地[1]，由于以上优势，使铝土矿成为国内外生产硫酸铝的主要原料[2]，铝土矿是一种以Al2O3水合物为主要成分的矿石。
其次高岭土也富含Al2O3，其含量一般在36～39%之间[3]，也成为近年来生产硫酸铝的重要矿种。
另外还有丰富的明矾石，它是复合硫酸盐矿[4]，资源比较丰富，产地在浙江、安徽、福建等地。
也得到不断的开发利用来制备硫酸铝。
新疆淖帽湖地区富产的天然硫酸铝矿-毛矾石[5]，属于得天独厚的资源，用水直接浸取就能制取硫酸铝。
氢氧化铝是制备硫酸铝的理想原料[6]，由于氢氧化铝的品质纯净，杂质的含量很低，特别是铁的含量很低，氢氧化铝和工业硫酸在加热的条件下，直接反应后就可生成高质量的硫酸铝。
但是由于氢氧化铝的价格很贵，只有对硫酸铝品质要求很高的行业，才使用这种方法生产的硫酸铝。
煤矸石每年的排放量超过1亿吨，历年堆放的煤矸石已达30亿吨，占用土地约1.1亿m2[7]。
煤矸石中Al2O3百分含量为15～40%。
因此不少厂家开始利用煤矸石为原料制备硫酸铝。
还有少数厂家用冶炼厂产生的铝灰等为原料制取硫酸铝。
[1]乐志强，硫酸铝的开发，无机盐工业，1992，（5）：
19
[2]山东淄博制酸厂全国硫酸铝情报协作组，国内硫酸铝生产技术概述，无机盐工业，1983，
（2）：
1
[3]蒋军华，浅谈煤系硬质高岭土的深加工，煤炭加工与综合利用，1994，（4）：
46
[4]韩效钊，吴国荣，许民才，由明矾石矿生产硫酸铝的研究，现代化工，1996，（5）:
31～32
[5]王雪枫，赵建茹，从毛矾石中制取硫酸铝及除铁工艺的研究，新疆工学院学报，1997，（12）:
280～283
[6]周连江，乐志强，无机盐工业手册，下册，第二版，北京：
化学工业出版社，1996:
92
[7]宋焕斌,张文彬.加强矿山复垦,保护土地资源[J].中国矿业,1998（3）
2.2.4硫酸铝的应用
2.2.4.1硫酸铝施胶技术在造纸工业的应用现状及发展趋势
硫酸铝的第一大用途在造纸工业中起施胶剂的作用，大约占硫酸铝总产量的50%。
未经施胶的纸张不适于书写和印刷。
纸张吸水后强度会下降，从而影响其使用。
除卫生纸、滤纸等特殊用纸外，大约80％的纸张都需要在纸浆中添加一些抗水性物质，使纸张具有阻滞流体渗透的性能，以防止水份在纸张上扩散，改进纸的强度、光洁度等目的，这一工艺过程称为施胶[1]，所添加的物质称为施胶剂。
从施胶剂的施胶原理分析[2]剂分子中要同时具有亲水和疏水两类基团，以便可以自身或借助其它助留剂均匀地留着在纤维表面，使亲水基团与纤维结合，疏水基团转向纤维外侧，以降低纤维与空气间的表面自由能，改变液体在纤维表面的接触面，达到施胶的目的。
进人20世纪90年代后，造纸业应逐步由传统的酸性造纸向中（碱）性造纸过渡发展，中（碱）性施胶剂AKD（烷基烯酮二聚物）和ASA（烯链基琥珀酸酐）均属反应型施胶剂，其施胶机理是施胶剂与纤维素通过共价键结合使纸张产生抗水性。
但是由于AKD与纤维反应较慢，且易出现堆滑等问题，因此不适合在车速为1200m2/分以上的纸机；而ASA乳液不稳定，保存期短，需要现场乳化使用。
同时反应型施胶剂AKD和ASA比较适用于木浆原料造纸，在用于再生纤维抄纸时效果不理想，其施胶效果也不象松香系列施胶剂那样容易控制。
因此中（碱）性施胶剂AKD和ASA反应型施胶剂在中国的推广不是那么顺利，根据我国造纸纤维原料以再生纤维为主（2004年达到52%）的国情,施胶剂的使用将进入一个多元化的时代。
根据有关信息资料调查，2004年我国纸生产企业约有3500家，造纸的纤维原料以草浆和废纸浆为主，只有少数外资企业如江苏省金东纸业、芬欧汇川（常熟）有限公司等全部使用进口木浆生产。
从对国内纸厂统计的数据上来看，阳离子松香施胶剂占43%，AKD占28%，阴离子施胶剂占21%，ASA占8%，乳液松香施胶剂（包括阳离子型、阴离子型）占的比重达到64%。
随着纸厂规模化经营和品种档次的提高，许多中小型纸厂在施胶剂的选择档次上也会有所提升，但由于这类纸厂造纸的纤维原料以草浆和废纸浆为主，纤维原料的来源决定了中小型纸厂使用的是性能较好的松香系列施胶剂（阴离子乳液松香胶、阳离子乳液松香胶）。
因此，在今后若干年内松香系列施胶剂（阴离子乳液松香胶、阳离子乳液松香胶）仍将是我国施胶剂的主流产品。
由于中国的经济保持着高速发展，可以预计2015年8000万吨的全国造纸行业规划指标将会提前实现，新增加的3000万吨纸与纸板的产量中需要施胶的纸种如果60%使用乳液松香施胶剂就将新增35～40万吨硫酸铝的需求量，因此造纸行业仍将是硫酸铝产品的巨大市场。
[1]何元勇，傅宗昌，关于降低硫酸铝生产中硫酸消耗的探讨，无机盐工业，1992，（5）：
24
[2]张德永，硫酸铝的生产现状及应用前景，世界有色金属，2007，
（1）：
11～12
2.2.4.2硫酸铝产品在水处理行业的应用与前景
硫酸铝的第二大用途是在饮用水、工业用水、工业废水处理中起净化剂的作用，大约占硫酸铝总产量的40%。
向工业用水和工业废水中加入硫酸铝后，可以反应生成三水合氧化铝胶状沉淀，能吸附和沉淀出细菌、胶体和其它悬浮物质。
随着水排放指标的日益提高，硫酸铝在水处理中的用量加大了。
用在饮用水处理中可去除水的味道和颜色。
在饮用水处理过程中因为消毒副产物的增加，使得硫酸铝的加入量增大，导致硫酸铝市场需求上升。
特别是近年来大量聚合硫酸铝产品开发和生产在净水领域的运用来越重要[1,2,3,4]。
[1]汤鸿霄，无机高分子絮凝剂的基础研究，环境化学，1990,9（3）：
1～12
[2]秦建昌，冯雪冬等，聚合硫酸铝的制备及形态特征，环境化学，2004,9（23）：
516
[3]张民权，一种新型高效的水处理剂-复合硫酸铝铁，净水技术，1998，
（1）：
24～26
[4]田宝珍.铝铁共聚复合絮凝剂的研制及应用[J].工业水处理，1998，18
（1）：
17～19
2.2.4.3硫酸铝产品的其他用途
硫酸铝还用于医药工业用作收敛剂；木材工业用于作防腐剂；石油工业用作除臭剂；油脂工业用作澄清剂；印染工业用作媒染剂和印花防止渗色剂；颜料工业用作沉淀剂和固色填充剂；此外还用作化妆品、灭火剂、鞣革剂以及生产钛白粉高级填料等。
硫酸铝也用于生产铵明矾、钾明矾、硫酸铝钠，硫酸凝胶等其他铝盐产品。
硫酸铝凝胶及烧结无铁硫酸铝还可作为生产高纯氧化铝的原料。
2.2.5生产硫酸铝技术装备的发展
硫酸铝生产中主要技术装备的发展是反应釜和蒸发器的防腐技术的发展，关键工艺是硫酸铝的冷凝结晶工艺。
研究表明[1]：
选择钛材料设计制造蒸发器、加热管或使用阳极保护技术是解决防腐的有效措施，能使设备使用寿命由原来的1年延长到l0年。
1997年山东淄博制酸厂的科技人员又提出了外加热式钛管蒸发器用于硫酸铝生产的研发实验，这将为硫酸铝浓缩工序连续化生产开辟光明的前景。
我国一些较大或新建的硫酸铝生产厂家相继改造和采用了新型结晶工艺-硫酸铝辊筒冷凝结晶新工艺，这是今后硫酸铝生产中结晶工艺的改进方向。
目前国外较先进的硫酸铝结晶造粒技术已用于大规模工业生产的工艺是西德鲁奇与瑞典布利登公司采用的无尘造粒工艺[2]。
在计量包装工序的设备防腐方面，原来搪铅的毒害作业逐渐被耐酸瓷板防腐、铸石材料防腐所取代，另外一些廉价的耐腐蚀设备配件，如铸石阀门、管路陶瓷泵、搪玻璃管、衬四氟塑料阀门等也在该行业得到广泛的开发与运用，效果显著。
[1]郑成，硫酸铝溶液蒸发设备设计探讨，无机盐工业，1993，
（1）：
29
[2]岑关耀，国外硫酸铝造粒技术介绍，无机盐工业，1985，
（2）：
14
2.3硫酸铝工业发展前景
2.3.1生产原料多样化
随着优质铝土矿的日益减少和相关行业对硫酸铝质量要求的提高，硫酸铝生产原料多样化已呈明显趋势。
在目前除铁工艺成本高的情况下，生产厂家只有考虑使用不同的原料生产不同品种的产品，以求获得最佳经济效益。
高岭土和高铝煤矸石等将成为生产普通硫酸铝的主要原料。
2.3.2开发具有特殊用途的硫酸铝品种
随着我国造纸工业的发展和人民生活水平的提高，生产高质量纸张所需的无铁级硫酸铝严重短缺。
食品工业、医药工业用硫酸铝的质量要求会更严格，能够适应不同行业要求的硫酸铝产品将走俏市场。
2.3.3增加液体硫酸铝的产量
在硫酸铝用户附近建厂生产液体硫酸铝是日本硫酸铝生产的主要形式。
由于它使用方便，节约能源，受到生产厂家和用户欢迎，其经验可供我国借鉴。
2.3.4高效低残留的净水用聚合铝盐系列产品将得到重视
硫酸铝广泛用于水的净化处理，对水中悬浮物起絮凝和凝结的作用，但在低温时效果不好，要求高碱度和高浓度会使水中常残留水溶性铝化合物，对人体健康造成危害。
改用聚铝絮凝剂[1]可有效克服上述缺点，用硫酸铝制备聚合硫酸铝及其他聚铝絮凝剂是今后发展的方向之一。
2.3.5用硫酸铝为原料制备高纯氧化铝粉
氧化铝由于其多样化的晶型和特有的理化性能，一直备受世界各国的关注[2]，硫酸铝铵热分解是国内生产Al2O3的主要方法[3.4]。
随着不同晶型氧化铝粉应用范围的扩展，今后一段时间内，有相当数量的硫酸铝可以用作生产纯净氧化铝粉的原料。
[1]姚重华，混凝剂与絮凝剂，北京，中国环境出版社，1991
[2]周静尧，氧化铝精细化工的开发与应用，无机盐工业，1984，（9）：
29
[3]任岳荣，朱自康等，硫酸铝铵热分解法制备高纯氧化铝的研究，无机盐工业，1991，（6）：
21
[4]蒋敏波，张传志等，一步法高纯超细氧化铝粉的研制，无机盐工业，1996,（5）:
6
2.4硫酸铝产品质量标准及相应产品的主要用途
表2-3工业硫酸铝的化工行业标准（HG/T2225-2001）[1]
指标名称
Ⅰ型固体
Ⅱ型固体
Ⅲ型固体
液体
一等品
合格品
一等品
合格品
Al2O3,%≥
15.80
15.60
15.80
15.80
17.00
6.0
Fe,%≤
0.30
0.50
0.005
0.010
0.010
0.20
水不溶物,%≤
0.10
0.20
0.20
0.1
0.10
pH值（1%水溶液）≥
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
工业硫酸铝分为固体和液体两类。
固体分三种型号:
固体Ⅰ型为一般工业品，主要用于工业废水和生活污水的处理以及造纸、鞣革、木材防腐等
固体Ⅱ型为低铁产品，用于钦白粉后处理、高档纸的生产和催化剂载体的生产。
固体Ⅲ型为高铝低铁的精制产品。
[1]HG／T2225-200l.工业硫酸铝标准[S]．
2.5我国硫酸铝的生产工艺简介
硫酸铝的生产工艺方法有很多种，其中包括硫酸法、烧碱法、铝锭下脚料法、明矾石法、高岭土法、氢氧化铝法。
其中硫酸法和氢氧化铝法以及高岭土法是生产硫酸铝的主要生产方法，已逐渐趋向成熟，下面简述主要制法流程。
2.5.1硫酸法生产硫酸铝
硫酸法系用硫酸分解铝土矿制得，在我国铝土矿是制备硫酸铝的最主要原料，铝土矿一般含Al2O335～60%。
氧化铝有r-Al2O3和a-Al2O3两种形态，r-Al2O3易溶于硫酸，而a-Al2O3在硫酸中不易溶出。
因此，有焙烧常压反应法和生粉加压反应法两种工艺。
（1）焙烧常压反应法
铝土矿经粉碎后至60目，在700～800℃进行焙烧，使铝土矿脱水，并使a-Al2O3转变r-Al2O3，以增加和硫酸反应的活性。
经焙烧的铝土矿粉在反应器内和浓度为55～60%的硫酸进行反应。
反应式如下：
Al2O3+3H2SO4→Al2（SO4）3+3H2O
此外矿粉中的铁、钙、钛等金属氧化物，与硫酸也有不同程度的反应，生产了相应的硫酸盐。
为了不使产品含有游离酸，反应时需加入过量矿粉，使反应终期生成部分碱式硫酸铝。
当反应时间超过6h，Al2O3溶出率可达90%以上，得到硫酸铝溶液（粗制品）放入沉降槽，稀释到密度约为1.3g/cm3，在压缩空气或机械搅拌下加入一定量絮凝剂（视沉降效果而定），沉渣可用于生产水泥，清液放入中和池，用硫酸中和到中性或微盐基性后，溶液送去蒸发，然后冷却结晶，粉碎即得固体产品。
（2）生粉加压反应法[1]
将细度达90%左右通过60目的铝土矿粉不经焙烧，直接加入加压反应釜中，在搅拌情况下加入工业硫酸，以硫酸铝稀溶液配成浓度为55～60%的硫酸。
硫酸稀释热和反应热使反应温度升高。
控制釜内压力为0.3MPa左右，反应6～8h,可得硫酸铝溶液（粗制品）。
后面的沉降、中和、蒸发、结晶同常压法。
50-60年代都是焙烧常压反应法，因为焙烧常压反应法铝浸出率低以及能耗过高，所以逐渐被淘汰，70年代以后逐渐改为生粉加压反应法。
生粉加压反应法即提高了铝溶出率，同时降低了生产成本。
该工艺过程如图2-1所示：
图2-1铝土矿生粉加压反应法生产硫酸铝工艺流程图
[1]方正东，汪敦佳，铝土矿加压法生产硫酸铝的工艺研究，矿物学报，2004,9，（3）257～260
2.5.2氢氧化铝法
氢氧化铝是制备硫酸铝的理想原料，该法生产硫酸铝工艺简单，产品质量高，可达到无铁级要求。
但是由于氢氧化铝的价格很贵，占到生产硫酸铝的成本的55%以上，只有对硫酸铝品质要求很高的行业，才使用这种方法生产的硫酸铝。
其具体的操作过程为：
在反应釜中加入按化学理论量比计算的氢氧化铝、硫酸和水。
用直接蒸汽搅拌，并使温度保持在110～120℃。
按下式反应生成硫酸铝。
2Al（OH）3+3H2SO4→Al2（SO4）3+6H2O
反应结束时反应液中游离酸少于0.1%。
放入钢带冷凝结晶器冷却结晶，粉碎为成品。
氢氧化铝法生产过程简单，不需要高温高压的条件和沉降、除铁
等过程，相对能耗较低，而且生产的液体硫酸铝品质纯净，质量优良。
缺点是成本很高，价格贵。
生产的简要过程示意如下图2-2所示：
图2-2
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