專利名稱：一種無水氟化鋁的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無水氟化鋁的制備方法。
背景技術(shù)：
氟化鋁在工業(yè)上用于鋁電解行業(yè)，用來調(diào)整電解質(zhì)的分子比。工業(yè)氟化鋁中氧化鋁含量高達(dá)4-15%，但由于其中的氧化鋁也是鋁電解的原料，故對電解過程不會產(chǎn)生影響。 然而在實(shí)驗(yàn)室的研究中，需要純度較高(純度大于99. 5%)的氟化鋁，用于電解質(zhì)的物理化學(xué)及電化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)研究，工業(yè)氟化鋁已經(jīng)不能夠滿足要求。然而在市售的試劑中，分析純的無水氟化鋁的純度僅為85%-96%，不能夠滿足基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究的要求。高純度的無水氟化鋁試劑價(jià)格昂貴，純度在99. 5%以上的無水氟化鋁試劑價(jià)格高達(dá)50-120元/克。無水氟化鋁一般由三水氟化鋁(AlF3CH2O)加熱焙燒除去結(jié)晶水后獲得，但這種方法由于在焙燒溫度高于300°C時(shí)會導(dǎo)致三水氟化鋁水解生成氧化鋁(見1式)，導(dǎo)致產(chǎn)物的純度降低。一般直接焙燒三水氟化鋁制備無水氟化鋁會導(dǎo)致產(chǎn)品中氧化鋁的含量高達(dá) 4%-15%。2A1F3 + 3H20 = Al2O3 + 6HF(1)
也有人用真空揮發(fā)再結(jié)晶的方法制備無水氟化鋁，這種方法可以得到純度高于99. 5% 的氟化鋁，但成本較高，而且制備周期長，產(chǎn)量較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服克服上述方法的不足，提供一種成本低，純度高的高于 99. 7，氧化鋁含量低于0. 05%的無水氟化鋁的制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的?！N無水氟化鋁的制備方法，其特征在于其制備過程使用分析純的三水氟化鋁及氟化氫銨為原料，制備過程的步驟包括
(1)將三水氟化鋁進(jìn)行干燥，得到A1F3*H20；
(2)上述干燥得到的A1F3*H20冷卻到室溫后，加入氟化氫銨混合均勻；
(3)將步驟(2)的混合物進(jìn)行焙燒制氟化鋁。本發(fā)明的一種無水氟化鋁的制備方法，其特征在于步驟(1)的三水氟化鋁進(jìn)行干燥過程的干燥溫度為110-260°C，干燥時(shí)間為6-16個(gè)小時(shí)。本發(fā)明的一種無水氟化鋁的制備方法，其特征在于步驟(2)中干燥得到的 AlF3^H2O冷卻到室溫后，加入的氟化氫銨質(zhì)量與初始的三水氟化鋁的最小質(zhì)量比為 1:20-1:12。本發(fā)明的一種無水氟化鋁的制備方法，其特征在于將步驟(3)的混合物進(jìn)行焙燒制備氟化鋁的過程在密封的坩堝式電爐中進(jìn)行，并通入氮?dú)饣蛘邭鍤膺M(jìn)行保護(hù)，焙燒的溫度曲線如下室溫_300°C，升溫60-100分鐘；300-500°C，升溫60-150分鐘；500_650°C，升溫90-150分鐘，加熱至650°C后自然冷卻。
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本發(fā)明的一種無水氟化鋁的制備方法，其特征在于其制備過程的原料為三水氟化
鋁及氟化銨。本發(fā)明的一種無水氟化鋁的制備方法，其特征在于步驟(2)中干燥得到的 AlF3--H2O冷卻到室溫后，加入氟化銨的質(zhì)量與初始的三水氟化鋁質(zhì)量比為1:15-1:8。本發(fā)明的一種無水氟化鋁的制備方法，以市售的分析純的三水氟化鋁及氟化氫銨 (或者氟化銨)為原料，通過干燥、加入氟化氫銨(或者氟化銨)及焙燒三個(gè)步驟制備無水氟化鋁。該方法成本較低，可以制備純度高于99. 7%，氧化鋁含量低于0. 05%的無水氟化鋁。
具體實(shí)施例方式一種無水氟化鋁的制備方法，其制備過程首先把三水氟化鋁試劑裝入托盤內(nèi)，在 110-260°C的鼓風(fēng)干燥箱中干燥8-16個(gè)小時(shí)，此時(shí)三水氟化鋁脫去大部分的結(jié)晶水，生成了含有大約1個(gè)結(jié)晶水的化合物(A1F3.*H20)。由于干燥溫度低于氟化鋁的水解溫度，在此過程中不會水解生成氧化鋁，保證了該過程中不生成雜質(zhì)。這個(gè)階段三水氟化鋁的失重率為 20% 26%。上述干燥得到的氟化鋁冷卻到室溫后，加入氟化氫銨混合均勻，加入的氟化氫銨質(zhì)量與初始的三水氟化鋁質(zhì)量比為1 20-1 12，如果加入氟化銨，則氟化銨質(zhì)量與初始的三水氟化鋁質(zhì)量比為1:15-1:8。加入的氟化氫銨(或者氟化銨)在焙燒過程中發(fā)生分解，生成氟化氫氣體及氨氣，生成的氟化氫氣體可以有效抑制氟化鋁的水解，防止生成氧化鋁雜質(zhì)。干燥后的氟化鋁與氟化氫銨混合均勻后，置于石墨坩堝中，然后放入坩堝式剛玉爐管內(nèi)，剛玉爐管用不銹鋼蓋子及0型圈密封。不銹鋼蓋子上用管接頭接入一根剛玉管，在焙燒開始時(shí)通過剛玉管通入氮?dú)饣蛘邭鍤?，盡量排除爐管內(nèi)的空氣，以保護(hù)石墨坩堝，在焙燒過程中通入小流量的氮?dú)饣蛘邭鍤猓箘傆駹t管內(nèi)保持正壓，防止鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液，同時(shí)帶走脫出的結(jié)晶水。不銹鋼蓋子上用管接頭接入一根不銹鋼管，以排除焙燒過程中產(chǎn)生的氣體。焙燒過程中產(chǎn)生的氣體依次用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收，以回收其中的氨氣及氟化氫氣體。焙燒的溫度曲線如下室溫_300°C，升溫60-100分鐘；300-500°C，升溫60-150分鐘；500-650°C，升溫90-150分鐘。加熱至650°C后自然冷卻。實(shí)施例1
取三水氟化鋁1500g，置于不銹鋼托盤內(nèi)，放入130°C的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥16小時(shí)，取出后，冷卻至室溫，加入120g氟化氫銨混合均勻，混合后的物料置于石墨坩堝后放入高溫爐等待焙燒。焙燒過程中產(chǎn)生的氣體依次用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收。焙燒的溫度曲線如下室溫 300°C，升溫90分鐘；30(T50(TC，升溫120分鐘；50(T650°C，升溫120分鐘。實(shí)施例2
取三水氟化鋁1500g，置于不銹鋼托盤內(nèi)，放入170°C的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥12小時(shí)，取出后，冷卻至室溫，加入IOOg氟化氫銨混合均勻，混合后的物料置于石墨坩堝后放入高溫爐等待焙燒。焙燒過程中產(chǎn)生的氣體依次用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收。焙燒的溫度曲線如下室溫 300°C，升溫70分鐘；30(T50(TC，升溫150分鐘；50(T650°C，升溫90分鐘。
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實(shí)施例3
取三水氟化鋁1500g，置于不銹鋼托盤內(nèi)，放入250°C的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥6小時(shí)，取出后，冷卻至室溫，加入90g氟化氫銨混合均勻，混合后的物料置于石墨坩堝后放入高溫爐等待焙燒。焙燒過程中產(chǎn)生的氣體依次用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收。焙燒的溫度曲線如下室溫 300°C，升溫100分鐘；30(T50(TC，升溫120分鐘；50(T650°C，升溫120分鐘。實(shí)施例4
取三水氟化鋁1500g，置于不銹鋼托盤內(nèi)，放入230°C的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥8小時(shí)，取出后，冷卻至室溫，加入75g氟化氫銨混合均勻，混合后的物料置于石墨坩堝后放入高溫爐等待焙燒。焙燒過程中產(chǎn)生的氣體依次用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收。焙燒的溫度曲線如下室溫 300°C，升溫70分鐘；30(T50(TC，升溫130分鐘；50(T65(TC，升溫150分鐘。實(shí)施例5
取三水氟化鋁1500g，置于不銹鋼托盤內(nèi)，放入230°C的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥8小時(shí)，取出后，冷卻至室溫，加入150g氟化銨混合均勻，混合后的物料置于石墨坩堝后放入高溫爐等待焙燒。焙燒過程中產(chǎn)生的氣體依次用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收。焙燒的溫度曲線如下室溫 300°C，升溫60分鐘；30(T50(TC，升溫150分鐘；50(T65(TC，升溫150分鐘。
權(quán)利要求
1.一種無水氟化鋁的制備方法，其特征在于其制備過程分析純的三水氟化鋁及氟化氫銨為原料，制備過程的步驟包括(1)將三水氟化鋁進(jìn)行干燥，得到AlF3^H2O；(2)上述干燥得到的AlF3^H2O冷卻到室溫后，加入氟化氫銨混合均勻；(3)將步驟(2)的混合物進(jìn)行焙燒制氟化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無水氟化鋁的制備方法，其特征在于步驟(1)的三水氟化鋁進(jìn)行干燥過程是在鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行，干燥溫度為110-260°C，干燥時(shí)間為6-16個(gè)小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無水氟化鋁的制備方法，其特征在于步驟(2)中干燥得到的AlF3^H2O冷卻到室溫后，加入氟化氫銨質(zhì)量與初始的三水氟化鋁質(zhì)量比為 1:20-1:12。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無水氟化鋁的制備方法，其特征在于將步驟(3)的混合物進(jìn)行焙燒制氟化鋁過程通入氮?dú)饣蛘邭鍤膺M(jìn)行保護(hù)，焙燒的溫度曲線如下室溫-300 0C，升溫 60-100 分鐘；300-500 0C，升溫 60-150 分鐘；500-650 °C，升溫 90-150 分鐘； 加熱至650°C后自然冷卻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無水氟化鋁的制備方法，其特征在于其制備過程的原料為三水氟化鋁及氟化銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無水氟化鋁的制備方法，其特征在于步驟(2)中干燥得到的AlF3^H2O冷卻到室溫后，加入氟化銨的質(zhì)量與初始的三水氟化鋁質(zhì)量比為1:15-1:8。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無水氟化鋁的制備方法。其特征在于其制備過程分析純的三水氟化鋁及氟化氫銨為原料，制備過程的步驟包括(1)將三水氟化鋁進(jìn)行干燥，得到AlF3 H2O；(2)上述干燥得到的AlF3 H2O冷卻到室溫后，加入氟化氫銨混合均勻；(3)將步驟(2)的混合物進(jìn)行焙燒制氟化鋁。采用本發(fā)明的方法成本較低，可以制備純度高于99.7%，氧化鋁含量低于0.05%的無水氟化鋁。
文檔編號C01F7/50GK102390853SQ20111022189
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者楊建紅, 顏恒維 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司