[發(fā)明專利]一種由結(jié)晶氯化鋁制備氧化鋁的方法

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• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110217812A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭昭華;徐宏雷;池君洲;黃涌波;甄鵬;劉瑞平;閆淑君;李倫;李文清;韓碩
• 申請（專利權(quán)）人: 神華準(zhǔn)能資源綜合開發(fā)有限公司
• 主分類號: C01F7/30
• 分類號: C01F7/30;B01D53/02;B01J20/02
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 黃澤雄

本發(fā)明提供了一種由結(jié)晶氯化鋁制備氧化鋁的方法，首先在200～350℃下煅燒結(jié)晶氯化鋁，至形成無定型態(tài)的中間產(chǎn)物，然后將中間產(chǎn)物在1000～1300℃下煅燒制得所述氧化鋁。本發(fā)明還提供了由本發(fā)明方法制備的一種氟化氫吸附劑。通過本發(fā)明方法所得的氧化鋁對氟化氫的吸附能力顯著提高，非常適合用作工業(yè)氟化氫吸附劑，尤其是鋁電解工業(yè)的氟化氫吸附劑，本發(fā)明方法工藝簡單，成本低廉，環(huán)境友好且便于操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種由結(jié)晶氯化鋁制備氧化鋁的方法。

背景技術(shù)

氟化氫是一種有毒的氣體污染物，被列為國家重點(diǎn)監(jiān)控的氣態(tài)污染物之一。如果人長期生活、工作在氟化氫濃度過高的污染區(qū)，攝入過量的含氟物質(zhì)，就會(huì)引起骨質(zhì)硬化、骨質(zhì)增生和氣管炎等，引發(fā)氟骨病等疾病，嚴(yán)重危害人體健康。植物吸收過量的氟，將會(huì)影響到農(nóng)作物的生長，造成植物減產(chǎn)、甚至枯死等嚴(yán)重后果。大氣中的氟化氫氣體溶解在雨水中后隨著雨水降落到廠房、設(shè)備或者其它金屬構(gòu)件上，將會(huì)造成不能恢復(fù)的嚴(yán)重腐蝕，影響建筑物的壽命，降低設(shè)備的正常使用年限。

某些化工冶煉過程，如鋁電解生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生含氟化氫的有害煙氣，彌散在空氣中，會(huì)惡化生產(chǎn)條件，嚴(yán)重影響生產(chǎn)人員的身體健康。我國鋁電解行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電解鋁廠向外界排放的廢氣中總氟含量不超過3mg/m³。

氧化鋁易于與氟化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成牢固的Al-F化學(xué)鍵，是一種較好的氟化氫吸附劑。特別是在鋁電解過程中，氧化鋁還同時(shí)作為生產(chǎn)原鋁的主要原料，不會(huì)向生產(chǎn)過程中額外引入其他雜質(zhì)，因此氧化鋁被用來處理和吸附鋁電解過程中產(chǎn)生的含氟化氫的煙氣。

以燃煤發(fā)電產(chǎn)生的高鋁粉煤灰為原料，通過酸法工藝制備的氧化鋁稱為“酸法氧化鋁”，這種酸法氧化鋁能夠在一定程度上解決粉煤灰的資源回收利用，并且可以緩解國內(nèi)鋁土礦資源緊張的現(xiàn)狀。但由于與傳統(tǒng)拜耳法氧化鋁在生產(chǎn)工藝上存在較大差別，目前這種酸法氧化鋁的表面形貌、粒徑分布、比表面積、表面活性基團(tuán)的分布等都與拜耳法氧化鋁具有明顯差異。因此，如能制備對氟化氫具有高吸附性的酸法氧化鋁，不僅可以解決粉煤灰的回收利用問題，還能促進(jìn)鋁電解行業(yè)的發(fā)展，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人通過對結(jié)晶氯化鋁水解過程的深入研究，提供了一種由結(jié)晶氯化鋁制備氧化鋁的方法，所制得的氧化鋁對氟化氫具有非常優(yōu)異的吸附性能。

本發(fā)明還提供了一種氟化氫吸附劑。

本發(fā)明提供的由結(jié)晶氯化鋁制備氧化鋁的方法包括以下步驟：

S1：于水蒸氣相對濕度為0～100％的惰性氣氛中在200～350℃下煅燒結(jié)晶氯化鋁，至形成無定型態(tài)的中間產(chǎn)物，按質(zhì)量所述中間產(chǎn)物的Cl含量為5～15％、H和O總含量為40～55％；以及

S2：將步驟S1制得的所述中間產(chǎn)物在1000～1300℃下煅燒制得所述氧化鋁。

氧化鋁對于氟化氫的吸附主要為化學(xué)吸附，吸附過程中，氟化氫分子直接連接于氧化鋁顆粒表面的羥基群。吸附過程可分為兩個(gè)階段，第一階段是氟化氫通過與氧化鋁表面的羥基群反應(yīng)，羥基被氟離子取代；第二階段是在水分子的作用下，形成氟化氫多分子層，使更多氟化氫分子附著于氧化鋁表面。要提高氧化鋁對氟化氫的吸附性能，關(guān)鍵是提高單位時(shí)間內(nèi)的吸附反應(yīng)速率，一方面氧化鋁顆粒需要具有足夠大的比表面積，而且構(gòu)成這些比表面積的微觀孔隙要有足夠大的孔徑，以保證氣體分子能夠在短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散進(jìn)入這些內(nèi)部孔道，與氧化鋁表面接觸；另一方面氧化鋁表面需要具備足夠多的羥基基團(tuán)，與到達(dá)表面的氟化氫分子迅速結(jié)合，完成吸附反應(yīng)。