本发明专利技术涉及一种可控晶型的结晶氯化铝水解制备氧化铝的方法，其以结晶氯化铝为反应原料，在惰性反应气氛下，将水解产生的水蒸气和氯化氢气体通过气体循环或吸附等方式导出反应炉，同步控制反应炉温度，使氯化铝发生水解反应，保温后，生成ρ型氧化铝、θ型氧化铝、γ型氧化铝或α型氧化铝。本发明专利技术方法工艺简单，成本低廉，可以有效制备几种指定晶型的氧化铝，降低化工产品的生产成本，节省能源。
A Controllable Crystalline Aluminum Chloride Hydrolysis Method for Preparing Alumina
The invention relates to a method for preparing alumina by hydrolysis of controllable crystalline aluminium chloride, which takes crystalline aluminium chloride as reaction material and derives the water vapor and hydrogen chloride gas produced by hydrolysis through gas circulation or adsorption under inert reaction atmosphere, and synchronously controls the temperature of the reaction furnace to make aluminium chloride occur. Hydrolysis reaction, heat preservation, the formation of p-type alumina, theta-type alumina, gamma-type alumina or alpha-type alumina. The method has the advantages of simple process and low cost, and can effectively prepare several designated crystal forms of alumina, reduce the production cost of chemical products and save energy.
【技术实现步骤摘要】
一种可控晶型的结晶氯化铝水解制备氧化铝的方法
本专利技术涉及一种可控晶型的结晶氯化铝水解制备氧化铝的方法，属于有色金属化工领域。
技术介绍
氧化铝具有十几种不同的同质异晶体，在常见的有χ型、γ型、δ型、κ型、θ型、ρ型、α型，这几种晶型的氧化铝的密度、孔隙率、孔径、比表面积及结晶水含量存在差异，因为其物理性质的差别，在化工领域用途不同。通常不同晶型的氧化铝的制备方法，是采用经过处理的氢氧化铝为原料，按照一定的脱水条件控制氢氧化铝到氧化铝的晶型转变过程，以获得特定晶型的氧化铝。不同晶型的氧化铝具有不同的特性，因此氧化铝广泛应用于铝电解行业、化工催化剂、惰性基质、载体、研磨剂、吸附剂等领域，氧化铝产品品种丰富，产品需求量大，是重要的化工材料。目前，θ-Al2O3是由拜尔体的氢氧化铝在一定的升温速率下在900～1100℃煅烧得到，θ-Al2O3属单斜晶系，其性能介于γ-Al2O3和α-Al2O3之间，常与γ-Al2O3和α-Al2O3共存。γ-AlOOH在500-1050℃煅烧可生成γ-Al2O3，提到煅烧温度至1050-1200℃可获得α-Al2O3。ρ-Al2O3由小于75μm的三水铝石在低于2.66PA的真空条件下脱水得到，ρ-Al2O3结晶状况很差，几乎处于无定形状态。γ-Al2O3是由一水软铝石在低温(500～750℃)煅烧得到，γ-Al2O3属立方晶系，为多孔性、高分散度的固体物料，具有很大的比表面积，活性大，吸附性能好。制备不同晶型的氧化铝需要不同的原料及不同设备和工艺，生产成本高，杂质含量高，且单一晶型的不容易控制获得。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种可控晶型的结晶氯化铝水解制备氧化铝的方法，可简单通过控制温度获得不同单一晶型的氧化铝。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种可控晶型的结晶氯化铝水解制备氧化铝的方法，该方法包括：以结晶氯化铝为反应原料，在惰性反应气氛或干燥空气下，将水解产生的水蒸气和氯化氢气体通过气体循环或吸附等方式导出反应炉，同步控制反应炉温度，使氯化铝发生水解反应，保温后，生成ρ型氧化铝、θ型氧化铝、γ型氧化铝或α型氧化铝中单一晶型氧化铝。如上所述的方法，优选地，所述结晶氯化铝为固体形态，纯度大于99.0％，以晶体形态存在，无定型态成分≤10％。如上所述的方法，优选地，所述惰性反应气氛为氩气、氮气或二氧化碳气氛。如上所述的方法，优选地，所述反应炉温度控制在750℃～840℃的范围，生成ρ型氧化铝。如上所述的方法，优选地，所述反应炉温度控制在850℃～890℃的范围，生成θ型氧化铝。如上所述的方法，优选地，所述反应炉温度控制在900℃～1100℃的范围，生成γ型氧化铝。如上所述的方法，优选地，所述反应炉温度控制在1200℃～1300℃的范围，生成α型氧化铝。如上所述的方法，优选地，所述保温的时间为0.5～3小时。如上所述的方法，优选地，首先，对所述结晶氯化铝进行预处理，所述预处理的方法为先将结晶氯化铝置于反应炉，控制炉内水蒸气相对湿度20％-100％，其余为空气或惰性气氛填充，同时将水解产生的氯化氢气体通过气体循环吸附的方式导出反应炉，反应炉温度控制在200℃～350℃内保温30min～180min。经过此预处理获得的氧化铝中氯含量可降低至小于0.01％。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术提出一种以结晶氯化铝为原料，通过控制结晶氯化铝原料形貌和晶体结构，分别在惰性反应气氛和水蒸气气氛条件下，同步控制水解温度，使氯化铝发生水解反应，生成所需晶型的氧化铝产品。本专利技术相对于采用氢氧化铝为原料的氧化铝生产过程，氧化铝晶型转变路径更加简单，制取步骤简单，容易获得单一晶型的氧化铝，并且使得氧化铝产品中的氯含量在较低的水平。本专利技术方法工艺简单，成本低廉，可以有效制备几种指定晶型的氧化铝，降低化工产品的生产成本，节省能源。附图说明图1为本专利技术所用的惰性气氛煅烧实验装置图；图2为本专利技术所用的水蒸气气氛预处理实验装置图；图3为实施例1中制备的产品的XRD图；图4为本专利技术实施例中所用原料氯化铝的XRD图谱。【附图标记说明】1：刚玉坩埚；2：管式炉；3：热电偶；4：氩气管；5：电子天平；6：铂丝；7：反应器Ⅱ；8：三孔烧瓶；9：石英坩埚；10：单孔烧瓶；11：氢氧化钠溶液；12：温度计。具体实施方式研究发现，结晶氯化铝的水解过程是释放气态的水蒸汽和氯化氢气体的过程，结晶氯化铝水解完全的产物是氧化铝。根据结晶氯化铝的水解热力学和动力学过程研究，发现结晶氯化铝从常温开始升温发生水解反应时，首先主要脱除水蒸气，当温度继续升高时，氯化氢的脱除速率迅速增加，当温度提升至350℃时，水解率接近96％。温度继续升高时并且脱除水蒸气时，氧化铝的各种晶型才开始分化。整个过程中，关键是控制水蒸气和氯化氢气体分别从固态的结晶氯化铝晶格中的脱除速率。本专利技术采用的方法是通过耦合控制水解反应过程中的水蒸气分压及温度、降低反应气氛中的氯化氢分压，并通过增加一个低温预处理步骤来尽可能降低产品氧化铝中的氯含量。为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。本专利技术的实施例1-9采用的是实验室反应器来完成结晶氯化铝水解过程如图1所示，为在惰性气氛下煅烧，如图1中，将结晶氯化铝放入刚玉坩埚1中，将刚玉坩埚1置于管式炉2中，通过热电偶3给管式炉2提供加热，将通有氩气的管道氩气管4通入管式炉2内底部，电子天平5通过铂丝6连接刚玉坩埚1，将刚玉坩埚1悬在管式炉2内底部，用于同时称量刚玉坩埚1及内部的结晶氯化铝的重量。在进行结晶氯化铝水解过程之前，需要先将结晶氯化铝进行预处理，预处理过程可采用如图2所示的实验装置，在反应器Ⅱ7上，放置有三孔烧瓶8，三孔烧瓶8内放置有石英坩埚9，石英坩埚9内放置有结晶氯化铝，三孔烧瓶8中的一侧孔通过橡胶管连接到单孔烧瓶10，单孔烧瓶10为三孔烧瓶8提供水蒸气，三孔烧瓶8中另一侧孔连接管通向氢氧化钠溶液11瓶中，用于将产生的HCl吸收。三孔烧瓶8中的中间孔可放置温度计12，用于测量三孔烧瓶8内温度。实施例1将结晶度良好的分析纯(>99.99％)结晶氯化铝置于图1所示的恒温炉中，在流动的氩气气氛中于750℃保温1小时，获得的产品进行物相分析(XRD)，其XRD图如图1所示，可知氧化铝的晶型为ρ型。对产品中氯含量采用硝酸银电位滴定法进行测定。经测定产物中氯含量为1.775％。其中，原料氯化铝的XRD图谱如图4所示，可知为AlCl3·6H2O。实施例2在实施例1的基础上，将结晶氯化铝置于图1所示的恒温炉中，在流动的氩气气氛中于840℃保温0.5小时，获得的产品氧化铝的晶型为ρ型氧化铝。经测定，产品中氯含量为1.120％。实施例3将结晶氯化铝置于图1所示的恒温炉中，在流动的氩气气氛中于850℃保温1.5小时，获得的产品氧化铝的晶型为θ型。经测定，产品中氯含量为0.800％。实施例4将结晶氯化铝置于图1所示的恒温炉中，在流动的氩气气氛中于890℃保温0.5小时，获得的产品氧化铝的晶型为θ型。经测定，氯含量为0.711％.实施例5将结晶氯化铝置于图1所示的恒温炉中，在流动的氩气气氛中于90本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可控晶型的结晶氯化铝水解制备氧化铝的方法，其特征在于，其包括：以结晶氯化铝为反应原料，在惰性反应气氛或干燥空气下，将水解产生的水蒸气和氯化氢气体通过气体循环或吸附等方式导出反应炉，同步控制反应炉温度，使氯化铝发生水解反应，保温后，生成ρ型氧化铝、θ型氧化铝、γ型氧化铝或α型氧化铝。
【技术特征摘要】
1.一种可控晶型的结晶氯化铝水解制备氧化铝的方法，其特征在于，其包括：以结晶氯化铝为反应原料，在惰性反应气氛或干燥空气下，将水解产生的水蒸气和氯化氢气体通过气体循环或吸附等方式导出反应炉，同步控制反应炉温度，使氯化铝发生水解反应，保温后，生成ρ型氧化铝、θ型氧化铝、γ型氧化铝或α型氧化铝。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结晶氯化铝为固体形态，纯度大于99.0％，以晶体形态存在，无定型态成分≤10％。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性反应气氛为氩气、氮气或二氧化碳气氛。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应炉温度控制在750℃～840℃的范围，生成ρ型氧化铝。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应炉温度控...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨酉坚，王兆文，胡宪伟，于江玉，石忠宁，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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