[發(fā)明專利]一種無水氟化鋁的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210118363.X
• 申請(qǐng)日: 2022-02-08
• 公開（公告）號(hào): CN114349034A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶文舉;馬天星;王兆文;劉智波;楊佳鑫;胡憲偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C01F7/50
• 分類號(hào): C01F7/50
• 代理公司: 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 徐笑陽

本發(fā)明提供一種無水氟化鋁的制備方法，包括如下步驟：將羥基氟化鋁與氟鋁酸銨按質(zhì)量比(0.2～3):1混合均勻，然后將混合料于100～800℃焙燒1.5～9h后即得；所述羥基氟化鋁與氟鋁酸銨為粒度不大于200目的粉體。所述氟鋁酸銨為六氟鋁酸銨、五氟鋁酸銨和四氟鋁酸銨中的至少一種。本發(fā)明公開了一種無水氟化鋁的制備方法，該方法具有實(shí)施簡單、生產(chǎn)周期短，原料來源低廉等特點(diǎn)，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無水化鋁制備領(lǐng)域，具體為一種無水氟化鋁的制備方法。

背景技術(shù)

目前大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)金屬鋁的方法還是采用霍爾-埃魯法，就是將氧化鋁溶解到熔融冰晶石中，然后電解得到金屬鋁。在電解槽中，由于氧化鋁中帶有一定量的Na，在電解過程中，要保持電解質(zhì)分子比(氟化鈉和氟化鋁的摩爾比)的穩(wěn)定，需要添加一定量的氟化鋁。通常生產(chǎn)一噸鋁，需要添加約20kg的氟化鋁，2020年中國原鋁產(chǎn)量約3700萬噸，每年需要消耗氟化鋁約74萬噸。目前生產(chǎn)無水氟化鋁的方法主要包無水氟化氫和氫氧化鋁為原料制備氟化鋁，首先將制酸級(jí)螢石粉與20％發(fā)煙硫酸和98％硫酸的混合酸再預(yù)反應(yīng)器中反應(yīng)，然后再送入回轉(zhuǎn)窯。生成的氟化氫氣體還需要凈化、脫水等一系列步驟才能夠制得無水氟化鋁產(chǎn)品，工藝流程復(fù)雜，還需要消耗制酸級(jí)別的螢石粉，對(duì)原料要求比較高。

另外，在電解槽中氟化鈉和氟化鋁反應(yīng)會(huì)生成冰晶石，生產(chǎn)一噸鋁產(chǎn)生約30kg的冰晶石，按2020年中國原鋁產(chǎn)量，約產(chǎn)生冰晶石約111萬噸。這些產(chǎn)生的電解質(zhì)，通過撈渣，換陽極以及其他方式被帶出電解槽，以廢舊電解質(zhì)的形式存放，即會(huì)帶來環(huán)境影響，也造成資源的浪費(fèi)。CN108677020A公開了廢舊電解質(zhì)可以通過處理得到一種含有鋁和氟的羥基氟化鋁(AlF_x(OH)_3-x)。而這種羥基氟化鋁焙燒可以得到氟化鋁和氧化鋁的混合物，可以進(jìn)一步將羥基氟化鋁轉(zhuǎn)為氟化鋁，實(shí)現(xiàn)鋁電解工業(yè)廢舊電解質(zhì)綜合利用，還可以降低對(duì)螢石粉的消耗，但是這種直接焙燒的方法所得到的氟化鋁產(chǎn)物氟含量太低，遠(yuǎn)達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)，因此需要添加適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)劑來提高整個(gè)反應(yīng)的氟引入量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種無水氟化鋁的制備方法，本發(fā)明以羥基氟化鋁和氟鋁酸銨作為原料，操作簡單，生產(chǎn)周期短，能夠?qū)⒘u基氟化鋁直接轉(zhuǎn)化為質(zhì)量較高的氟化鋁產(chǎn)品。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種無水氟化鋁的制備方法，包括如下步驟：將羥基氟化鋁與氟鋁酸銨按質(zhì)量比(0.2～3):1混合均勻，然后將混合料于100～800℃焙燒1.5～9h后即得。

進(jìn)一步地，所述羥基氟化鋁與氟鋁酸銨為粒度不大于200目的粉體。

進(jìn)一步地，所述氟鋁酸銨為六氟鋁酸銨、五氟鋁酸銨和四氟鋁酸銨中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述混合料中F/Al摩爾比為(1.75～10):1，優(yōu)選為(3～5):1，再優(yōu)選為(3.3～4):1。

進(jìn)一步地，所述焙燒為分段焙燒，分段焙燒具體為：先在100～180℃下熱處理0.5～3h；再升溫至200～300℃，熱處理0.5～3h；再升溫至500～800℃，熱處理0.5～3h。

進(jìn)一步地，所述焙燒在密閉條件下進(jìn)行。

本發(fā)明中所述羥基氟化鋁主要原料為鋁鹽處理廢電解質(zhì)所產(chǎn)生的羥基氟化鋁或其它方法制備的羥基氟化鋁。

本發(fā)明另一方面提供一種無水氟化鋁，所述無水氟化鋁通過上述制備方法制備而成。

本發(fā)明中羥基氟化鋁和氟鋁酸銨反應(yīng)生成氟化鋁的反應(yīng)方程如下：