特别是用于制备聚氯化铝氢氧化物的借助于近红外光谱分析
NIR的在线分析
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种将第一或第二起始物质在生产技术方面湿法
冶金地加工成或在生产技术方面湿法化学地转
化成化学反应产物和/或工艺技术方面的副产物的方法，其中第一或第二起始物质与液体介质、尤其是
水性介质
湿法冶金地和/或湿法化学地反应，并获得溶液形式的化学的反应产物和/或副产物，该溶液含有至少一种包含在第一和第二起始物质中的，特别是金属的内容物。
[0002] 特别地，本发明涉及用于在生产技术方面制备式为AlnCl(3n-m)(OH)m的化合物的方法。
[0003] 此外，本发明涉及近红外分析、特别是
近红外光谱分析在制备式为AlnCl(3n-m)(OH)m的化合物的方法的连续的在线方法控制或在线工艺控制中的用途。
背景技术
[0004] 物质、无论是元素还是分子的在生产技术方面的加工和/或制备都是
现有技术中已经确定的。在此，这些工艺的控制或调节往往是焦点。这些应该如此设计，以确保工艺的经济效率和高的产物品质。此外，这样的加工工艺和制备工艺的控制和调节通常借助数学模型来进行。这些模型基于各种因素，如反应化学计量和起始变量、如原材料重量、原材料中所含内容物的含量、转化率以及由其得出的工艺介质的
质量流量和/或体积流量。然而，所使用的调节模型经常具有过高的不准确性，这导致产物浓度和组成大于+/-3％的高的偏差。因此，必须对如此得到的副产物或最终产物进行复杂的加工，以遵守例如制造商给出的产物中为+/-3％相对偏差的NORM 883最大允许偏差。上述情况尤其适用于聚氯化铝氢氧化物的制备和制备工艺。如果将所获得的物质又交替供给到该工艺中，由于偏差，不可能有稳定的工艺。此外，所使用的工艺介质和工艺
进程的检查通常借助于取样和随后的分析在正在进行的工艺之外离线地实现。现有技术中建立的离线分析技术，如滴定，是不利的，因为它们耗时，并且只能在较长的时间后才能对该工艺产生作用。此外，在连续分析的情况中，需要大量的分析设备和高的人
力成本。
[0005] 也作为聚氯化铝氢氧化物(PAC)已知的式(I)化合物AlnCl(3n-m)(OH)m例如作为用于纯化Si的Si-Al配合物的级联溶解和洗涤工艺中的有利的副产物而生成，该方法描述于WO 2011/127603 A1中。生成的PAC的一小部分被加工并作为
酸洗介质又供给到该工艺中。原则上，根据
碱度，PAC被用于不同的领域。由此，具有25％至45％范围的弱碱碱度至微碱度的PAC用作
饮用水和
废水的加工中的沉淀剂，而具有最高达70％的碱度的PAC例如用于絮凝水性介质中的
凝固物。此外，将PAC用于
水体修复，以阻止藻类和有害细菌如微丝菌(Microthrix parvicella)的生长。
[0006] 取决于各种因素，例如待酸洗的Si-Al配合物的组成和与此相关联的
反应性、酸洗时间和
温度以及来自酸洗介质的水
蒸发，按照WO 2011/127603A1中记载的方法获得的PAC具有不同的组成。为确保高的产物品质和稳定的工艺，含PAC的酸洗介质必须具有一定的离子浓度、
密度以及一定的pH值。也对在现有技术中尤其由氢氧化铝Al(OH)3和
盐酸HCl获得的生产的PAC提出了这些高要求。在WO2011/127603A1中记载的方法以及由Al(OH)3和HCl传统地获得PAC可以借助于数学计算模型来调节和/或控制，因此这些工艺具有上述的已知缺点。
[0007] 此外，由DE 1 020 008 A1已知，借助于酸处理来加工
硅-原料金属以得到纯硅。
发明内容
[0008] 因此，本发明的目的是提供一种用于在生产技术方面加工起始物质以得到副产物或最终产物或者用于制备最终产物的方法，该方法使得精确和经济的过程控制以及所获得的副产物和最终产物的组成的良好的可再现性和精确设定成为可能。
[0009] 在前述类型的方法中，根据本发明，所述目的通过以下方式得以实现，即，借助于近红外分析、特别是近红外光谱分析(NIR)，在所得溶液和/或所得反应产物和/或所得副产物中在线连续地至少确定至少一种内容物，特别是金属的内容物和/或源自液体介质的离子或分子的含量和/或浓度，并且基于所确定的以及即时传输至数学调节模型的近红外测量值，特别是近红外光谱测量值，来在线控制和/或调节可借助于调节模型影响的湿法冶金加工工艺或湿法化学反应工艺。
[0010] 此外，上述目的通过具有
权利要求19的特征的用途来实现。
[0011] 本发明的有利实施方案和有利的扩展方案是
从属权利要求的主题。
[0012] 令人惊奇地已经发现，借助于近红外分析、特别是近红外光谱分析(NIR)，可在所得溶液和/或所得反应产物和/或所得副产物中在线连续地至少确定至少一种内容物，特别是金属的内容物和/或源自液体介质的离子或分子的含量和/或浓度，并且基于所确定的以及即时传输至数学调节模型的近红外测量值，特别是借助于控
制模型的近红外光谱测量值，来在线控制和/或调节可借助于调节模型影响的湿法冶金加工工艺或湿法化学反应工艺。
[0013] 特别地，可在线连续地借助于近红外光谱分析(NIR)在溶液和/或洗涤溶液和/或
溶剂和/或反应混合物和/或副产物中确定至少一种溶解的金属的内容物的至少一种离子或分子和/或溶剂的至少一种离子或分子，尤其是Cl离子或含Cl分子和Al离子或含Al分子的含量和/或浓度，并且基于所得到的NIR测量值，借助于数学调节模型控制和调节具有改进的精确度的相应的方法。
[0014] 基于所得到的近红外光谱测量值，可以在线连续地借助于数学调节模型和即时供给其的近红外测量值、特别是近红外光谱测量值控制或调节溶剂到溶解阶段或反应阶段中的流入和/或洗涤溶液到溶解阶段中的流入和/或洗涤液到洗涤阶段中的流入。这使得精确和经济的工艺控制，以及所获得的特别是式为AlnCl(3n-m)(OH)m(其中m和n分别为自然数)的化合物的组成的良好的可再现性和精确设定成为可能。
[0015] 借助于近红外光谱分析，在使用之前、期间和之后尤其确定至少一种溶解的内容物、特别是其至少一种离子或分子，和/或溶剂的至少一种离子或分子的含量和/或浓度。借助于所获得的测量值，可借助于数学调节模型控制和/或调节该在生产技术方面的方法，并因此实现有效且经济的过程控制以及所得到的副产物和最终产物(特别是式为AlnCl(3n-m)(OH)m的化合物)的组成的良好的可再现性和精确设定。连续近红外分析能够在最短的时间内确定至少一种溶解的内容物的至少一种离子或分子和/或溶剂的至少一种离子或分子的含量和/或浓度、特别是确定Cl离子和/或Al离子浓度，并因此能即时地影响该方法，而无需取样并进行耗时的离线分析，如滴定。借助于近红外分析确定的值与实际浓度的偏差在0.05绝对％的情况下在5-15％(在溶液中的溶解的物质的重量份额)的浓度范围内，由此不超过制造商给出的产物中为+/-3％相对偏差的NORM 883最大允许偏差。该精确度同样允许精确加工在生产技术方面的制备中使用的工艺介质，从而可以实现高的产物品质和稳定的工艺。因此，可以省却随后的提纯过程，并可以节省相关的成本。
[0016] 因此，本发明在第一方面中涉及一种将第一或第二起始物质在生产技术方面湿法冶金地加工成或在生产技术方面湿法化学地转化成化学反应产物和/或工艺技术方面的副产物的方法，其中第一或第二起始物质与液体介质、尤其是水性介质湿法冶金地和/或湿法化学地反应，并获得溶液形式的化学的反应产物和/或副产物，该溶液含有至少一种包含在第一和第二起始物质中的内容物、特别是金属的内容物，其中借助于近红外分析、特别是近红外光谱分析(NIR)，在所得溶液和/或所得反应产物和/或所得副产物中在线连续地至少确定至少一种内容物，特别是金属的内容物和/或源自液体介质的离子或分子的含量和/或浓度，并且基于所确定的以及即时传输至数学调节模型的近红外测量值、特别是近红外光谱测量值，来在线控制和/或调节可借助于调节模型影响的湿法冶金加工工艺或湿法化学反应工艺。
[0017] 在第二方面中，本发明涉及一种通过将铝湿法冶金地溶解在聚氯化铝氢氧化物(PAC)中生产聚氯化铝氢氧化物(PAC)的方法，其中连续地，尤其是在线地，借助于近红外分析、特别是近红外光谱分析(NIR)，测量酸洗介质和/或其它含铝的和/或含氯化物的工艺介质的组成，并且即时获得以及使用分析结果，以便借助于数学调节模型来控制工艺。
[0018] 此外，根据第三方面，本发明涉及一种在水性介质中或借助于水性介质在生产技术方面制备式为AlnCl(3n-m)(OH)m的化合物的方法，其中n和m各自为自然数，并且所述方法包括至少一种含有Cl离子和/或Al离子的溶液和/或至少一种含有Cl离子和/或Al离子的溶剂和/或至少一种含有Cl离子和/或Al离子的水性介质、特别是反应产物和/或副产物的制备和/或用途，其中，借助于近红外分析、特别是近红外光谱分析(NIR)，在线连续确定至少一种溶液和/或至少一种溶剂和/或至少一种水性介质、特别是反应产物和/或副产物的Cl离子和/或Al离子的浓度，以及其中由此获得的测量值借助于数学调节模型在线地控制方法或工艺。
[0019] 最后，根据第四方面，本发明涉及近红外分析特别是近红外光谱分析，用于根据权利要求1-18中一项或多项所述的制备水溶液形式的式为AlnCl(3n-m)(OH)m的化合物的方法的连续在线方法控制或工艺控制的用途，其基于对于水溶液借助于近红外分析、特别是近红外光谱分析确定的Al离子和/或Cl离子在该水溶液中的含量的近红外测量值、尤其是近红外光谱测量值。
[0020] 在实施方案中，本发明涉及将第一固体起始物质在生产技术方面湿法冶金地加工成最终产物和副产物的方法，其通过在包含溶解阶段和/或洗涤阶段的加工工艺中借助于水性介质使第一起始物质的至少一种金属内容物湿法冶金溶解和/或进行化学反应来进行，所述加工工艺包括将第一起始物质供给溶解阶段中，其中第一起始物质经受液体溶剂的作用并且在第一起始物质的至少一种金属的内容物被转移到所得到的溶液和/或副产物中的情况下被湿法冶金地加工成中间产物，此后，将在溶解阶段中得到的中间产物进料到洗涤阶段，并在洗涤阶段经受洗涤液体的作用，以及形成在此形成的并借助于洗涤液体从中间产物上冲洗下的至少一种金属的内容物以及含洗涤液体的洗涤溶液和加工过的最终产物，在此之后，将加工过的最终产物从洗涤阶段引出，或者本发明涉及在包含至少一个反应阶段的反应工艺中借助水性介质通过含至少一种金属的内容物的第二固体起始物质与一种、特别是所述的液体溶剂的化学反应来在生产技术方面制备反应产物和/或副产物的方法，其中在反应阶段中，使第二固体起始物质和液体溶剂彼此
接触并反应形成反应产物和/或副产物，并将所得反应产物和/或副产物从反应阶段中引出，其中当在溶液和/或洗涤溶液和/或溶剂和/或副产物中进行加工或制备时，借助于近红外分析、特别是近红外光谱分析(NIR)，在线连续地确定源自至少一种溶解的内容物的至少一种离子或分子和/或源自溶剂的至少一种离子或分子的含量和/或浓度，并且基于所确定的近红外测量值、特别是近红外光谱测量值，基于数学调节模型在线地控制或调节溶剂到溶解阶段或反应阶段中的流入和/或洗涤溶液到溶解阶段中的流入和/或洗涤液体到洗涤阶段中的流入。
[0021] 在一个实施方案中，本发明规定，基于所确定的近红外测量值、特别是近红外光谱测量值，调节至少一种内容物的至少一种离子或分子的含量和/或浓度和/或一种或多种溶
液化学品和/或特别是在反应阶段中起化学作用的反应混合物或介质的至少一种离子或分子在溶液和/或水性介质和/或反应产物和/或副产物中的含量和/或浓度。
[0022] 此外，根据本发明的扩展方案，将洗涤溶液供给到溶解阶段并且优选地形成酸洗介质的溶剂由一种或所述溶液化学品和洗涤溶液形成是有利的。
[0023] 此外有利地，本发明规定，在溶解阶段中溶液和/或副产物以含Al的水性液体的形式、特别是作为聚氯化铝氢氧化物(PAC)获得并且从溶解阶段引出。
[0024] 特别有利的是借助于数学调节模型的工艺控制和/或工艺调节。因此，在扩展方案中，本发明的特征在于，借助于近红外分析、特别是近红外光谱分析来连续在线地测量和确定所形成的溶剂、特别是酸洗介质，以及含Al离子和/或Cl离子的方法介质和工艺介质的组成，即特别是洗涤溶液、水性介质、副产物和/或溶液，的组成，并且供给描绘加工或制备、特别是相应的生产工艺的加工步骤和反应步骤并控制用于第一固体起始物质的在生产技术方面的加工和/或用于反应产物和/或副产物的在生产技术方面的制备的方法的数学调节模型。
[0025] 特别是，在制备聚氯化铝氢氧化物时，根据本发明的方法可以使用级联溶解工艺和洗涤工艺用于由硅-铝配合物纯化硅，因此本发明此外规定，第一起始物质是或者包含含硅(Si)材料、特别是Si-Al配合物，溶剂和/或溶液化学品是或者包含碱的水溶液或酸，尤其是HCl、HF、H2SO4或所提及的物质的混合物，洗涤液体是或者包含水，以及溶液、反应产物和副产物是或者包含水性含Al的水性液体、特别是聚氯化铝氢氧化物(PAC)，以及中间产物和/或最终产物是或者包含Si。
[0026] 根据本发明的方法尤其可以是借助于盐酸来加工的含硅和/或含铝的固体起始物质的加工。因此，本发明的一个扩展方案的特征还在于，第一起始物质的至少一种和金属的内容物是Al离子或含Al分子，和/或溶剂和/或溶液化学品的至少一种离子或分子优选是或者包含Cl离子或含Cl分子，并且所述方法优选包括从含Al化合物湿法冶金地溶解铝(Al)。
[0027] 这样的方法的目的尤其意在设定在尤其作为一种方法的副产物制得的水溶液中的金属的内容物的高浓度。在这方面，本发明在一个扩展方案中规定，在作为反应产物或副产物制得的溶液中，借助于借助数学调节模型的在线调节或在线控制，设定尽可能高的至少一种金属的内容物的至少一种离子或分子的含量、特别是Al含量，和尽可能小的溶剂和/或溶液化学品的至少一种离子或分子与至少一种金属的内容物的至少一种离子或分子的比率、尤其是Cl/Al比率。
[0028] 为了能够设定特别有利的且在形成聚氯化铝氢氧化物时足够的铝含量，本发明在另一实施方案中规定，以聚氯化铝氢氧化物溶液的形式制得作为反应产物或副产物的水性聚氯化铝氢氧化物(PAC)，并且借助于近红外分析、特别是近红外光谱分析，在线地调节和控制加工工艺或反应工艺，使得在该聚氯化铝氢氧化物溶液中铝的质量份额被调节为42-124克Al/kg的聚氯化铝氢氧化物(PAC)。
[0029] 特别地，根据本发明的方法可以用于硅原材料的加工。因此，本发明也规定，将Si原材料、特别是在
电弧炉中熔融的Si原材料作为第一起始物质加工成作为最终产物的纯硅，和/或第二起始物质是氢氧化铝(Al(OH)3)，使其与盐酸(HCl)反应。
[0030] 所制得的聚氯化铝氢氧化物尤其可以以总式AlCl3–m(OH)m的形式呈现，其中m为0-3之间的正实数。
[0031] 形成或含有聚氯化铝氢氧化物的水溶液也可以通过两种底物的组合及其化学反应来制备。就此而言，本发明在另一个实施方案中规定，所制备的反应产物和/或副产物是式为AlCl3–m(OH)m的聚氯化铝氢氧化物(PAC)，其中m为0-3之间的正实数。
[0032] 某些
波数特别适用于近红外分析的应用。因此，在扩展方案中本发明规定，近红外分析、特别是近红外光谱分析，用4000cm-1至7500cm-1的NIR辐照波数、特别是用4300cm-1和4800cm-1之间以及5300cm-1和6500cm-1之间的NIR辐照波数来辐照溶剂和/或洗涤溶液和/或溶液和/或反应产物和/或副产物，并测量所获得的吸收光谱。
[0033] 本发明还规定，近红外分析、特别是近红外光谱分析的各个彼此相继的测量的时间间隔在0.1s和30s之间、特别是0.5和15s之间、优选地在1s和10s之间。
[0034] 对于执行借助于近红外分析、尤其是近红外光谱分析的测量而言有利的是，在布置在容纳或引导溶剂和/或洗涤溶液和/或溶液和/或反应产物和/或副产物的容器或反应器或连接管线内的至少一个测量点上执行借助于近红外分析、尤其是近红外光谱分析的测量。
[0035] 由此，最后本发明还规定，测量点布置在配属于容器和/或反应器和/或连接管线的
循环泵的压力侧下游是特别有利的。
[0036] 在一个有利的实施方案中，用途的特征在于，制备式为AlnCl(3n–m)(OH)m的水溶液形式的聚氯化铝氢氧化物(PAC)作为反应产物和/或副产物(7)，并且借助于近红外分析、特别是近红外光谱分析来测量并确定其Cl离子和/或Al离子的相应的含量或相应的浓度，以及将所得到的测量值供给到数学工艺模型和/或调节模型中，该模型存储在连续控制和/或调节方法或相应的加工过程或反应过程的在生产技术方面的装置中。
附图说明
[0037] 以下参照唯一的附图示例性地更详细地解释本发明。
[0038] 图1示出了用于将第一固体起始物质1在生产技术方面加工成最终产物13的一般性
流程图，例如由含Si和Al的化合物获得和精制Si作为最终产物13的过程。在此，例如获得聚氯化铝氢氯化物(PAC)作为经济上有利的副产物7并将其从该工艺中引出。
具体实施方式
[0039] 任选地，可以在到达溶解或反应阶段3之前在准备步骤2中准备第一起始物质1，在准备步骤2中例如用洗涤溶液洗涤起始物质1。可能使用的化学品可以由本领域技术人员容易地匹配于准备步骤2的目的。溶解阶段3根据需要任选地具有多个工艺阶段，在该
实施例中具有工艺阶段4和5。在一个优选的实施方式中，第一起始物质1是含Si和Al的化合物、特别是Si-Al配合物。含Si和Al的化合物在此可以以任意形式存在，例如以散装形式存在。根据本发明的含Si和Al的化合物在本领域技术人员已知的所有包含Al和Si的化合物。含Si和Al的化合物是、但不限于是含Si和Al的晶体和
合金以及Si-Al配合物。在进一步优选的实施方式中，第一起始物质1是Si原材料、特别是在
电弧炉中熔融的Si原材料，其被加工成纯Si作为最终产物13。
[0040] 在根据图1的实施例中，类似于由WO 2011/127603 A1已知的方式，在用于纯化Si-Al配合物中的硅的级联溶解工艺和洗涤工艺中供给这样的Si-Al配合物作为溶解阶段3的第一固体起始物质1，在此处由其制备硅-中间产物，然后将其进料至洗涤阶段8并加工成硅最终产物13，其离开洗涤阶段8，并且此后仅还执行一个干燥阶段12。借助于溶液化学品6(其尤其是盐酸)形成的液体溶剂迎着第一固体起始材料1流入溶解阶段3中。在两个工艺阶段4和5中，第一固体起始物质1始终被该溶剂或由其形成的溶液以逆流方法湿法冶金地加工。在此形成的水溶液是聚氯化铝氢氧化物(PAC)，其在溶解阶段3的两个工艺阶段4和5中形成并且作为副产物7从溶解阶段3中引出。在工艺阶段5中，被转移到源自洗涤阶段8的洗涤溶液中用以形成那里的水溶液。在洗涤步骤8中，在溶解阶段3已经被加工成中间产物-这里是硅-的第一固体起始物质1在逆流中承受供给的洗涤液体11和在洗涤阶段的两个工艺阶段9和10中形成的洗涤液体的作用。在洗涤阶段8中，在将第一固体起始物质1的金属的内容物铝的最大和重要的部分在溶解阶段3中已经从Si-Al配合物中溶出并与硅分离之后，将溶解的铝的剩余残留和特别是溶剂或在溶解阶段3中形成的溶液的残留从硅中间产物上洗去。这里，洗涤液体和由此形成的洗涤溶液以及硅中间产物以逆流流过洗涤阶段8。
[0041] 总体而言，在此涉及在包括溶解阶段3和洗涤阶段8的生产工艺中通过第一固体起始物质1的至少一种金属的内容物(铝)的湿法冶金溶解和/或湿法化学反应将第一固体起始物质1在生产技术方面湿法冶金地加工成最终产物13和副产物7。将第一固体起始物质1(Si-Al配合物)供给到溶解阶段3中并在这里经受液体溶剂的作用，以及在将第一起始物质1的至少一种金属的内容物(铝)转移到所得到的溶液和副产物7中的情况下湿法冶金地加工成(硅)中间产物。然后，将在洗涤步骤3中得到的(硅)中间产物供给洗涤阶段8，并在这里经受清洗液体11的作用。在此，在洗涤阶段8中形成洗涤溶液和加工的最终产物13，所述洗涤溶液任选包含在工艺阶段中10中借助于洗涤液体11仍从(硅)中间产物上洗下的至少一种金属的内容物(铝)以及洗涤液体11，所述加工的最终产物然后从洗涤阶段8中被引出并且任选地被供给干燥阶段12。
[0042] 为了能够设定该生产工艺特别是在溶解阶段3中在调节特别是最终产物7中的铝(即至少一种金属的内容物)的浓度方面和经由溶液化学品6或由其形成的溶剂供给的离子(这里为盐酸HCl的Cl离子)的浓度方面，借助于近红外分析、特别是近红外光谱分析，对在溶解阶段3和/或洗涤步骤8中、但优选在溶解阶段3中供给和/或形成的水溶液和介质、溶剂、洗涤溶液、聚氯化铝氢氧化物溶液至少部分地进行测量并确定近红外测量值、特别是近红外光谱测量值，并且尤其对作为水溶液得到的反应产物和/或副产物7聚氯化铝氢氧化物(PAC)进行测量并确定近红外测量值、特别是近红外光谱测量值。为此，在图1中示例性地画入测量位或测量点14，借助于其，在生产过程进行期间，借助于近红外光谱在线连续地分析和测量位于或流过相应的测量点14的液体中的所希望的内容物。然后，将各个测量和确定的近红外测量值或近红外光谱测量值即时并在线地提供给没有示出的控制生产工艺的装置。在该装置中，存储反映、控制和/或调节生产工艺的数学工艺-和/或调节模型。在该数学工艺-和/或调节模型中，处理测量或确定的NIR测量值或NIR分析值并以此为
基础控制和调节生产工艺。
[0043] 在这里描述的实施例中，尤其确定在相应液体中的Al离子和/或Cl离子的含量和浓度，并且尤其如此控制生产工艺，以在所获得的反应产物和/或副产物7中设定尽可能有利的Al/Cl比率，即得到的聚氯化铝氢氧化物(PAC)通过溶剂和/或溶液化学品6的至少一种离子或分子(这里为Cl离子)与至少一种金属的内容物的至少一种离子或分子(这里为Al离子)的尽可能小的比率来设定，即应设定尽可能小的Cl/Al比率，以获得尽可能易于进一步加工或可重复使用的PAC作为反应产物和/或副产物7。
[0044] 在没有示出的方式中，本发明的方法也可以在制备聚氯化铝氢氧化物(PAC)作为副产物7或反应产物时来使用，其中，PAC液体在包括至少一个反应阶段的生产工艺中通过含有至少一种金属的内容物的第二固体起始物质(例如氢氧化铝)与液体溶剂(例如盐酸)的化学反应来制备。在该反应阶段，第二固体起始物质和液体溶剂彼此接触并发生反应，形成反应产物和/或副产物7聚氯化铝氢氧化物(PAC)，在此之后将获得的PAC从该反应阶段引出。
[0045] PAC是下述式(I)AlnCl3n–m(OH)m的化合物，其中m和n分别为自然数，将其称为“聚氯化铝氢氧化物”亦或“聚氯化铝”和缩写为“PAC”。本发明的方法可以连续地亦或分批地实现。该方法可由技术人员没有困难地设计成使得所得到的PAC具有所希望的组成、特别是碱度。因此，该PAC可以具有相同数量的Cl离子和OH离子。该PAC也可以具有比OH离子更大数量的Cl离子。例如，Cl离子与OH离子的摩尔比可以为60:40，70:30，80:20，90:10或99:1。该PAC也可以具有比Cl离子更大数量的OH离子。例如，OH离子与Cl离子的摩尔比可以为60:40，70:30，80:20，90:10或99:1。在该方法的一个实施方式中，在作为副产物制得的溶液中，借助于在线调节或在线控制设定尽可能高的至少一种内容物的至少一种离子或分子(尤其是Al)的含量，和尽可能低的溶剂和/或溶液化学品6的至少一种离子或分子与至少一种金属的内容物的至少一种离子或分子的比率，尤其是Cl/Al比率。在另一个优选的实施方式中，制得水性聚氯化铝氢氧化物(PAC)作为副产物7，并且借助于近红外光谱分析在线调节和控制该方法，以至于在该聚氯化铝氢氧化物溶液中设定42-124g Al/kg PAC的铝的质量份额。优选地，所得到的PAC具有高的Al离子浓度和在30-90％、优选64-70％范围的尽可能高的碱度。
根据溶剂和/或溶液化学品6和/或所希望的PAC的使用，本领域技术人员可以调整常规的条件，例如反应温度和/或溶解温度和反应持续时间和/或溶解持续时间。
[0046] 根据本发明的加工或制备在包括溶解阶段3和洗涤阶段8的或包括反应阶段3的生产工艺中通过第一起始物质1的至少一种内容物的溶解或反应或者至少第二起始物质与液体溶剂的反应来实现。生产工艺包括将第一起始物质1供给到溶解阶段3或将第二起始物质和溶剂供给反应阶段3。在溶解阶段3中使第一起始物质1，和在反应阶段使第二起始物质分别经受溶剂的作用，并将至少一种金属的内容物转移至所得到的溶液中加工成中间产物或PAC。在此，溶解也可以是酸洗，尤其是酸洗含Si和Al的化合物或Si原材料。为此，必须使各起始物质和溶剂相互接触。所述接触包括用溶剂喷雾、润湿、浸渍或涂覆各起始材料。也可以用溶剂浇灌各起始材料，使得起始材料部分地或完全地被溶剂包围。此外，可以搅拌、震摇或摇动所产生的反应混合物。优选地，溶剂和/或溶液化学品6是碱的水溶液或酸，特别是HCl、HF、H2SO4或上述的混合物。此外，洗涤液体11是水，溶液是含Al的水性液体、特别是聚氯化铝氢氧化物(PAC)，并且中间产物和/或最终产物13是或者包含Si。为了确保良好的混合，将待混合的物质，如溶剂和起始材料逆流接触。在这种情况下，技术人员可以选择所使用或获得的
试剂、如洗涤液体和反应混合物、的组成，使其适用于预期的目的。溶剂具有适用于制备PAC作为副产物的Al离子、Cl离子和OH离子的浓度。通常，溶剂具有每公斤溶剂70至85克的Al浓度和60％至70％、优选64％至68％的碱度。该溶剂的组成尤其通过各起始材料的反应性、溶解持续时间、其循环通过的溶剂容器的数量、温度、来自溶剂的水蒸发和通过抽吸体积流量来确定，因为这是可通过反应性或通过经历的溶解持续时间改变的。所使用的溶剂的组成通过逆流加入介质来控制。在本发明的一个优选实施方式中，将洗涤溶液供给到溶解阶段3中，并且由溶液化学品6和洗涤溶液形成优选形成酸洗介质的溶剂。通过添加溶液化学品来调节溶剂的组成。该溶剂又包含AlCl3和HCl水溶液，并且在工艺步骤5中通过添加来自洗涤阶段8的洗涤液体11而受到作用。在这种情况下，洗涤液体11的添加可以通过循环容器中的液位来控制，并且洗涤液体11本身经受根据本发明的近红外分析。在溶解阶段3中，Al从第一起始材料1中溶出，并且获得相对纯的Si作为中间产物。优选地，将溶解阶段3中获得的溶液从溶解阶段3中引出。然后较纯的Si通过洗涤阶段8，该洗涤阶段8(任选地)包括两个工艺阶段9和10。随后，将所获得的Si在干燥步骤12中干燥。所述干燥可以通过技术人员已知的任何合适的方式方法实现。溶剂具有适合用于制备PAC的Al离子、Cl离子和OH离子的浓度。通常，该溶剂具有70和85g/kg溶剂的Al浓度和64％至68％的碱度。在溶剂中，AlC13和HCl的浓度在0.1％和10％之间，优选分别在3％和6％之间。
[0047] 在溶解阶段3中获得的中间产物被供给到洗涤阶段8并在洗涤阶段8中受到洗涤液体11的作用，以及形成由此形成的和借助于洗涤液体11可能从中间产物上洗下的至少一种金属的内容物及含洗涤液体11的洗涤溶液和经加工的最终产物13。
[0048] 随后，将经加工的最终产物13从洗涤阶段8引出并且任选地经受干燥步骤12。所述干燥可以通过技术人员已知的任何合适的方式方法实现。
[0049] 本发明方法的特征在于，在溶液和/或洗涤溶液和/或溶剂和/或反应混合物和/或副产物7中，借助于近红外光谱分析(NIR)在线连续地确定至少一种溶解的内容物的至少一种离子或分子和/或溶剂的至少一种离子或分子的含量和/或浓度。特别地，基于所确定的近红外光谱测量值，在线控制或调节溶剂和/或洗涤溶液和/或溶液化学品6到溶解阶段3的流入和/或洗涤液体到洗涤阶段8的流入和/或第二起始材料和溶剂到反应阶段3中的流入。
[0050] 基于确定的近红外光谱测量值，设定溶液和/或溶剂中的至少一种内容物的至少一种离子或分子的含量和/或浓度和/或溶液化学品6和/或反应混合物的至少一种离子或分子的含量和/或浓度。
[0051] 可以-根据相应的湿法冶金加工工艺或湿法化学反应工艺的期望的工艺控制-连续在线地借助于近红外光谱分析(NIR)在生产技术方面在线且即时地测量和确定下述物质的组成：所形成的溶剂、特别是酸洗介质，以及含Al离子和/或Cl离子的方法介质和工艺介质、特别是洗涤溶液，溶剂，反应混合物和/或溶液和/或所获得的反应产物和/或副产物7，以及供给反映生产和反应步骤或生产和反应工艺的且控制用于所述起始物质的在生产技术方面加工的方法的调节模型。在此，将相应的试剂和溶液用近红外范围的
辐射照射。近红外分析还包括采集测量值以及例如通过吸收光谱呈现它们。作为近红外，指的是
电磁波谱的这个范围：其辐射具有的4000cm-1至12500cm-1的波数。优选地，所述近红外分析用具有4000cm-1至7500cm-1的波数的辐照执行，在一个更优选的实施方式中，用具有4000cm-1至
5000cm-1和5300cm-1至6500cm-1的波数的辐照执行。用于执行根据本发明的近红外分析的装置、方法和措施是在本领域中已知的那些，并在需要时可以由技术人员容易地调整以能够执行本发明的方法。作为测量链(Meβkette)，可以使用任何现有技术中已知的测量链，并且在需要时由技术人员没有困难地如此调整，以至于能够执行根据本发明的方法。常规的测量链包括
光源、光导体、具有狭缝宽度<2mm的传输
探头、光导体、光谱仪和评估单元，其中所述评估单元通常是计算机。光谱的测量可以通过干涉仪和通过
傅立叶变换转换干涉图来实现，由此得到光谱，或通过光栅分光计或
二极管阵列分光计来实现，由此直接获得光谱。
[0052] 可以借助于常规方法来评估获得的吸收光谱。由此，可借助于多变量校准、例如通过偏最小二乘回归或主成分回归将所获得的吸收光谱与同一测量路径的较早参考方法的光谱数据进行比较。这里，参考样品的组成和浓度是已知的，并且可以计算被研究介质的浓度和其他特征值。作为PAC的参考方法，可以使用现有技术中已知且合适的任何方法。特别适用于此目的的是根据标准EN 1302“Flockungsmittel auf Aluminiumbasis-Analytische Methoden”的滴定。其中用EDTA测量Al，Zn和Cl离子用AgNO3电位滴定测量，并且由该结果同样计算碱度。在此应注意的是，参考样品具有与待检测介质相同或相似的组成和浓度。
[0053] 根据本发明，在线且连续地执行近红外光谱分析。如本文所用的，“连续”是指以固定时钟速率与化学方法并行并同时地执行分析而不中断。该化学方法在此也可以是连续的，其中“连续”在此表示，除了为了维修、清洁或不可预见的事件而中止，该方法不中断地被执行。在线表示，分析仪器在工艺介质中就地(无需
采样)测量，并将取得的测量值转换为
电子信号(优选模拟(analog)，4-20mA)，可将其作为
输入信号立即录入并用于过程控制中。
[0054] 借助于红外分析进行的测量可以在工艺装置内的任何
位置处进行。该测量可以例如在容纳本文中所公开的试剂和溶剂的容器中，在起始物质和本文中所公开的试剂和溶剂彼此反应的反应器中，或者在连接反应器彼此、容器彼此和/或反应器与容器的连接管线中进行。所述连接管线通常是管道。在这种情况下，容器可与该方法接通或不接通。任选地，也可以将多个容器与该方法接通。根据本发明的近红外分析在工艺运行期间在线地执行，但是如果工艺实时中断，也可以离线执行。在一个优选的实施方式中，近红外分析(NIR)的至少一个测量点14位于容器和/或反应器和/或连接管线内。优选地，近红外分析的至少一个测量点14布置在
循环泵的压力侧和下游。布置在循环泵之后的压力侧上的测量点14是有利的，因为确保了测量间隙的良好流过。
[0055] 所述近红外光谱分析可以根据需要以任意时间间隔执行。在此，该分析可以规则或不规则的时间间隔进行。该时间间隔在此可以在0.1秒和900秒之间或0.1秒和300秒之间进行。优选地，该近红外分析的各个连续测量之间的时间间隔在0.1秒至30秒之间，更优选在0.5秒至15秒之间，最优选在1秒至10秒之间。这确保了即时的工艺分析，并且可以将借助于近红外光谱分析获得的测量值在线且连续地用于控制或调节工艺。已经证明，借助于近红外分析确定的值与主要组分Cl和Al的实际浓度的以质量％计的偏差在实际条件下低于0.05％。该测量数据可用具有任意物理单位的值，例如以％、mol/L或g/L来表示。通过根据本发明的分析同样可以即时抵消方法中的可能发生的
波动，所述波动例如可能由于
缺陷和由于容器或反应器的接通或关闭而发生。与此相反，传统的离线分析，例如滴定，是不利的，因为它耗时并因此不能对工艺施加即时的作用。此外，规则地进行的分析将与高昂的设备和/或人员
费用相关联。
[0056] 玻璃或塑料可以用作探头材料。相对于所使用的
腐蚀性工艺介质，这些材料稳定且便宜。或者，也可以使用由更具抗性的金属，如Ta或Nb制成的探头。通过使用光导体和多路复用器，可以将光谱仪集中地和受保护地安装，并且可以测量多个探头的
光信号，其部分地可以距离最远至120m。由此将每测量点14的成本降至最低。
[0057] 本文中公开的所有溶液任选地具有现有技术中已知的其他成分，例如稳定剂、pH调节剂和
表面活性剂。
[0058] 针对该方法描述的所有方面、主题和实施方式也可用于所述应用，反之亦然。
[0059] 在本
申请中使用的化学元素的缩写符合通常的命名。例如，用Si指硅，用Al指铝，用Cl指氯，用HCl指盐酸，用HF指氟酸(
氢氟酸)和用H2SO4指
硫酸。
[0060] 如本文中所用的，“至少一”是指1或更多，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或更多。在本文所述组合物的成分的上下文中，这些数据并非指的是分子的绝对量，而是成分的种类。因此，“至少一种内容物”是指例如一种或多种内容物，即一种或多种不同类型的内容物。与量的数据一起，量的数据指的是相应
指定的成分类型的总量，如上面已经定义的。
[0061] “自然数”，如本文中所用的，是指所有自然数，如1、2、3、4、5、6、7、8、9或更多。
[0062] “在线”，如本文中所用的，是指测量的位置和时间，其与在执行所述方法的工艺装置中进行的方法同时发生。
[0063] “碱度”，如本文中所用的，指的是PAC的已知性质并且按照下式来计算：碱度＝n(OH离子)/(3×n(Al离子))，其中n是相应离子的数。
[0064] “溶液”，如本文中所用的，是指含有水的溶液。在这种情况下，除水之外，该溶液通常还含有0至50重量％的溶解物质。该溶液也可含有其他不溶固体。
[0065] “酸洗介质”，如本文中所用的，是指用于酸洗的介质。“酸洗”，如本文中所用的，是用酸洗介质处理固体，以从待酸洗的物体中溶出某些物质。
[0066] “波数”，如本文中所用的，是指光谱术中该术语的一般含义并且是
波长λ的倒数。
[0067] 第一或第二起始物质的金属的内容物尤其是来自金属组的元素。
[0068] 液体溶剂和/或溶液化学品6优选是盐酸。
[0069] 根据WO2011/127603A中描述的方法，本发明还包括用于纯化Si-Al配合物中的硅的级联溶解和洗涤方法，其中使Si-Al配合物依次地与弱的、任选中等强度，然后与强的酸洗液接触。
[0070] 由此获得相对纯的硅，然后将其在例如两个阶段中洗涤并随后干燥。用铝也可以溶解其他杂质。因此，该顺序例如可以如下构成：溶解1'-溶解2'-洗涤1'-洗涤2'，其中分别使用的介质：酸洗液1'，酸洗液2'，洗涤水1'和洗涤水2'。由此，污染的起始物质以正向，而水和起溶解作用的化学品(盐酸)以相反的方向被输送通过该工艺。在这种情况下，通过向酸洗液2'计量加入冲洗水1'和新鲜盐酸并向酸洗液1'中计量加入酸洗液2'和冲洗水1'，使酸洗液1'和酸洗液2'保持在一定的浓度、比重和/或pH上。
[0071] 从酸洗液1'的循环容器中除去(副)产物、聚氯化铝氢氧化物。为确保产物品质和稳定的工艺，介质的组成、特别是弱的和强的酸洗液的组成必须保持恒定。在这种情况下，可以以固定的计时同时从循环容器提供给一个或多个酸洗容器。以下的可强烈改变的因素对组成具有作用：
[0072] -铝进料，受以下作用：
[0073] -原材料的反应性
[0074] -已经经历的酸洗持续时间(反应性在酸洗持续时间期间随着减少的残余铝而降低)
[0075] -循环经过的酸洗容器的数量。
[0076] -温度
[0077] -通过抽吸酸洗容器的水蒸发，受以下作用：
[0078] -循环经过的酸洗容器的数量。
[0079] -抽吸体积流量，因为其是可通过反应性或通过经历的酸洗持续时间改变的。
[0080] 通过逆流添加介质来控制组成，即，通过添加洗涤水1'和超共沸盐酸来控制酸洗液2'，和通过添加酸洗液2'来控制酸洗液1'。酸洗液1'(水性聚氯化铝氢氧化物)在此具有三个调节变量 酸洗介质中的铝浓度和氯与铝浓度的比率(或等价的：碱度)，酸洗液2'中的氯化铝浓度，并且设定变量 是酸洗液2'的添加。
[0081] 酸洗液2'(由氯化铝和盐酸水溶液组成)具有酸洗液2'中的盐酸浓度作为调节变量，和超共沸盐酸的添加作为设定变量。冲洗水的添加通过循环罐中的液位来控制。
[0082] 通过基于反应化学计量的具有输入变量如原材料重量、原材料铝含量和/或转化率以及酸和水的由此产生的质量流量和/或体积流量的纯数学模型的工艺控制在输入变量方面具有过高的不准确性，由此产物浓度的波动率可能超出所要求的界限。只有遵守产物狭窄的保证值(尤其是最大Al浓度和尽可能低的Cl/Al比率)才会产生经济上可利用的副产物，这对于整个工艺的盈利能力而言是重要的。
[0083] 此外，在工艺不稳定的状态下(启动、停车、有缺陷的容器......)，不能计量加入恒定量的介质。容器的开启通常以<1小时、通常30分钟的周期(Takt)进行，并且反应性的峰值(例如在
抛光期间)持续小于15分钟。因此，可以看出，例如根据EN 1302(参见上文)的离线测量方法是不实际的，该离线测量方法在以小时周期执行时分析时间为大约30分钟，并且随后进行手动调节计量加入量。此外，由于对大量测量点规则地执行滴定，需要高昂的设备和人员开支。因此，可以有利地仅通过使用根据本发明的NIR在线分析来实现有利的整体工艺。
[0084] 该在线方法的另一个应用是由氢氧化铝和盐酸制备聚氯化铝氢氧化物，其可以连续地或分批式地进行，其中通过在线工艺监控可以确保始终不变的产物品质。
[0085] 附图标记列表
[0086] 1 起始材料
[0087] 3 溶解阶段
[0088] 6 溶液化学品
[0089] 7 副产物
[0090] 8 洗涤阶段
[0091] 11 洗涤液体
[0092] 13 最终产物
[0093] 14 测量点
