一种无水氟化铝的制备方法技术

本发明专利技术提供一种无水氟化铝的制备方法，包括如下步骤：将羟基氟化铝与氟铝酸铵按质量比(0.2～3):1混合均匀，然后将混合料于100～800℃焙烧1.5～9h后即得；所述羟基氟化铝与氟铝酸铵为粒度不大于200目的粉体。所述氟铝酸铵为六氟铝酸铵、五氟铝酸铵和四氟铝酸铵中的至少一种。本发明专利技术公开了一种无水氟化铝的制备方法，该方法具有实施简单、生产周期短，原料来源低廉等特点，易于工业化生产。易于工业化生产。易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种无水氟化铝的制备方法


[0001]本专利技术涉及无水化铝制备领域，具体为一种无水氟化铝的制备方法。

技术介绍

[0002]目前大规模工业化生产金属铝的方法还是采用霍尔
‑
埃鲁法，就是将氧化铝溶解到熔融冰晶石中，然后电解得到金属铝。在电解槽中，由于氧化铝中带有一定量的Na，在电解过程中，要保持电解质分子比(氟化钠和氟化铝的摩尔比)的稳定，需要添加一定量的氟化铝。通常生产一吨铝，需要添加约20kg的氟化铝，2020年中国原铝产量约3700万吨，每年需要消耗氟化铝约74万吨。目前生产无水氟化铝的方法主要包无水氟化氢和氢氧化铝为原料制备氟化铝，首先将制酸级萤石粉与20％发烟硫酸和98％硫酸的混合酸再预反应器中反应，然后再送入回转窑。生成的氟化氢气体还需要净化、脱水等一系列步骤才能够制得无水氟化铝产品，工艺流程复杂，还需要消耗制酸级别的萤石粉，对原料要求比较高。
[0003]另外，在电解槽中氟化钠和氟化铝反应会生成冰晶石，生产一吨铝产生约30kg的冰晶石，按2020年中国原铝产量，约产生冰晶石约111万吨。这些产生的电解质，通过捞渣，换阳极以及其他方式被带出电解槽，以废旧电解质的形式存放，即会带来环境影响，也造成资源的浪费。CN108677020A公开了废旧电解质可以通过处理得到一种含有铝和氟的羟基氟化铝(AlF
x
(OH)3‑
x
)。而这种羟基氟化铝焙烧可以得到氟化铝和氧化铝的混合物，可以进一步将羟基氟化铝转为氟化铝，实现铝电解工业废旧电解质综合利用，还可以降低对萤石粉的消耗，但是这种直接焙烧的方法所得到的氟化铝产物氟含量太低，远达不到国家标准，因此需要添加适当的反应剂来提高整个反应的氟引入量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供了一种无水氟化铝的制备方法，本专利技术以羟基氟化铝和氟铝酸铵作为原料，操作简单，生产周期短，能够将羟基氟化铝直接转化为质量较高的氟化铝产品。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无水氟化铝的制备方法，包括如下步骤：将羟基氟化铝与氟铝酸铵按质量比(0.2～3):1混合均匀，然后将混合料于100～800℃焙烧1.5～9h后即得。
[0006]进一步地，所述羟基氟化铝与氟铝酸铵为粒度不大于200目的粉体。
[0007]进一步地，所述氟铝酸铵为六氟铝酸铵、五氟铝酸铵和四氟铝酸铵中的至少一种。
[0008]进一步地，所述混合料中F/Al摩尔比为(1.75～10):1，优选为(3～5):1，再优选为(3.3～4):1。
[0009]进一步地，所述焙烧为分段焙烧，分段焙烧具体为：先在100～180℃下热处理0.5～3h；再升温至200～300℃，热处理0.5～3h；再升温至500～800℃，热处理0.5～3h。
[0010]进一步地，所述焙烧在密闭条件下进行。
[0011]本专利技术中所述羟基氟化铝主要原料为铝盐处理废电解质所产生的羟基氟化铝或
其它方法制备的羟基氟化铝。
[0012]本专利技术另一方面提供一种无水氟化铝，所述无水氟化铝通过上述制备方法制备而成。
[0013]本专利技术中羟基氟化铝和氟铝酸铵反应生成氟化铝的反应方程如下：
[0014]3AlF
x
(OH)3‑
x
·
yH2O+(3
‑
x)(NH4)3AlF6＝(6
‑
x)AlF3+(9
‑
3x)NH4OH+3yH2O
[0015]2AlF
x
(OH)3‑
x
·
yH2O+(3
‑
x)(NH4)2AlF5＝(5
‑
x)AlF3+(6
‑
2x)NH4OH+2yH2O
[0016]AlF
x
(OH)3‑
x
·
yH2O+(3
‑
x)NH4AlF4＝(4
‑
x)AlF3+(3
‑
x)NH4OH+yH2O
[0017]上述反应方程中x，y取值范围分别为1.4～1.7和0.2～0.5。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下优化效果：
[0019]本专利技术以废旧电解质回收过程中产生的或者其他方法制备的羟基氟化铝作为原料，实现资源综合利用的同时，又能生产用于铝工业添加剂的无水氟化铝产品。本专利技术公开的无水氟化铝的制备方法，操作简单，生产周期短，及其适合工业化生产。
附图说明
[0020]图1为实施例1～3中的羟基氟化铝、氟铝酸铵以及焙烧后的产物氟化铝的XRD图谱。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0022]实施例1～3用到的羟基氟化铝、氟铝酸铵以及焙烧后的产物氟化铝的XRD图谱如图1所示。
[0023]实施例1
[0024]一种无水氟化铝的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
[0025]步骤1：取10g羟基氟化铝(AlF
1.5
(OH)
1.5
(H2O)
0.375
)和15g氟铝酸铵(四氟铝酸铵、五氟铝酸铵、六氟铝酸铵混合)分别研磨筛分到200目以下备用；
[0026]步骤2：将研磨筛分后的羟基氟化铝和氟铝酸铵混合，放入到氧化铝坩埚中；
[0027]步骤3：将装有混合物的氧化铝坩埚放入到马弗炉中，在130℃下焙烧1小时，升温到220℃下保温2小时，最后在550℃下保温2.5个小时，得到无水氟化铝17.8g。
[0028]实施例2
[0029]一种无水氟化铝的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
[0030]步骤1：取10g羟基氟化铝(AlF
1.5
(OH)
1.5
(H2O)
0.375
)和17g氟铝酸铵(五氟铝酸铵、六氟铝酸铵的混合)分别研磨筛分到200目以下备用。
[0031]步骤2：将研磨筛分后的羟基氟化铝和氟铝酸铵混合，放入到氧化铝坩埚中。
[0032]步骤3：将装有混合物的氧化铝坩埚放入到马弗炉中，在150℃下焙烧45分钟，升温到260℃下保温45分钟，最后在700℃下保温2个小时，得到无水氟化铝17.5g。
[0033]实施例3
[0034]一种无水氟化铝的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
[0035]步骤1：取10g羟基氟化铝(AlF
1.5
(OH)
1.5
(H2O)
0.375
)和18g五氟铝酸铵分别研磨筛分到200目以下备用。
[0036]步骤2：将研磨筛分后的羟基氟化铝和氟铝酸铵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无水氟化铝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将羟基氟化铝与氟铝酸铵按质量比(0.2～3):1混合均匀，然后将混合料于100～800℃焙烧1.5～9h后即得。2.根据权利要求1所述的一种无水氟化铝的制备方法，其特征在于，所述羟基氟化铝与氟铝酸铵为粒度不大于200目的粉体。3.根据权利要求1所述的一种无水氟化铝的制备方法，其特征在于，所述氟铝酸铵为六氟铝酸铵、五氟铝酸铵和四氟铝酸铵中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种无水氟化铝的制备方法，其特征在于，所述混合料中F/Al摩尔比为(1.75～10):1。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶文举，马天星，王兆文，刘智波，杨佳鑫，胡宪伟，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：