背景及概述[1]
硫酸鋁化學(xué)式Al2(SO4)3·nH2O(n=16，18，27)，是常見的鋁鹽之一。無水物是白色粉末，水合物Al2(SO4)3·18H2O是白色晶體，易溶于水。硫酸鋁易發(fā)生水解，水溶液呈酸性。往溶液中加入可溶性碳酸鹽或硫化物會(huì)促使水解完全，產(chǎn)生白色絮狀氫氧化鋁沉淀，加熱時(shí)它會(huì)猛烈膨脹，變成海綿狀物質(zhì)；煅燒到赤熱時(shí)則分解成三氧化硫和氧化鋁。硫酸鋁溶液與硫酸鉀或其他一些可溶性硫酸鹽溶液混合，使之結(jié)晶，可得到復(fù)鹽，如硫酸鋁鉀K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O，俗稱明礬。這些復(fù)鹽(鋁礬)從溶液中結(jié)晶時(shí)，容易得到較完整的晶體顆粒，易于純化，常利用此來提純硫酸鋁或制取較純鋁的化合物。
硫酸鋁可用做造紙?zhí)盍?、媒染劑、凈水劑和滅火劑。氧化鋁或氫氧化鋁與硫酸作用均可制得硫酸鋁，工業(yè)上則由高嶺土與硫酸反應(yīng)來制取。國(guó)內(nèi)大部分硫酸鋁生產(chǎn)廠都用硫酸分解鋁土礦生產(chǎn)硫酸鋁。由于鋁土礦中含鐵較多，生產(chǎn)過程又無除鐵步驟，所產(chǎn)硫酸鋁中鐵含量高達(dá)5%左右，高鐵硫酸鋁粉末產(chǎn)品難以達(dá)到一級(jí)品要求，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。
高鐵硫酸鋁除鐵[2]
目前，廣泛采用的硫酸鋁除鐵方法有重結(jié)晶法，添加無機(jī)化工產(chǎn)品使鐵沉淀法及有機(jī)物萃取法等高錳酸鉀氧化法是一種新的除鐵方法，其操作簡(jiǎn)單，易于控制，成本低。具體方法為：稱取一定量的硫酸鋁，放入燒杯中，加入蒸餾水?dāng)嚢?、溶解，用H2SO4調(diào)整pH值。再加入一定量的KMnO4溶液，攪拌，使清液中的Fe2+全部氧化成Fe3+，待其混合均勻后，溶液呈紫紅色，靜置?？刂茰囟葹?00℃左右，加熱一定時(shí)間，產(chǎn)生棕色沉淀物，過量的KMnO4用MnSO4除去。靜置冷卻后過濾，所得濾液顯微黃色，然后濃縮結(jié)晶。1)試驗(yàn)結(jié)果表明，用高錳酸鉀氧化法除鐵是一種可行的方法，所得硫酸鋁質(zhì)量符合要求。2)影響硫酸鋁產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素有pH值、氧化劑種類與用量、料液硫酸鋁的濃度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等，其工藝參數(shù)為:pH值為3.0，氧化劑高錳酸鉀用量9mL(濃度0.05mol/L)，料液中硫酸鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%，反應(yīng)15min，在(100±5)℃條件下進(jìn)行。在此條件下所得產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)標(biāo)一級(jí)品的要求。3)生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單，投資少，見效快，成本低，無三廢排放，適用于鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～5%的硫酸鋁制取一級(jí)品硫酸鋁的工藝要求，特別適合小型工業(yè)生產(chǎn)。
主要參考資料
[1]中國(guó)中學(xué)教學(xué)百科全書·化學(xué)卷
[2]高鐵硫酸鋁除鐵研究