專利名稱：一種無水氟化鋁的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無水氟化鋁的制備方法。
背景技術：
氟化鋁在工業(yè)上用于鋁電解行業(yè)，用來調整電解質的分子比。工業(yè)氟化鋁中氧化鋁含量高達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生影響。 然而在實驗室的研究中，需要純度較高(純度大于99. 5%)的氟化鋁，用于電解質的物理化學及電化學性質的基礎研究，工業(yè)氟化鋁已經不能夠滿足要求。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%，不能夠滿足基礎實驗研究的要求。高純度的無水氟化鋁試劑價格昂貴，純度在99. 5%以上的無水氟化鋁試劑價格高達50-120元/克。無水氟化鋁一般由三水氟化鋁(AlF3CH2O)加熱焙燒除去結晶水后獲得，但這種方法由于在焙燒溫度高于300°C時會導致三水氟化鋁水解生成氧化鋁(見1式)，導致產物的純度降低。一般直接焙燒三水氟化鋁制備無水氟化鋁會導致產品中氧化鋁的含量高達 4%-15%。2A1F3 + 3H20 = Al2O3 + 6HF(1)
也有人用真空揮發(fā)再結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，產量較低。

發(fā)明內容
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方案實現(xiàn)的。—種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)的三水氟化鋁進行干燥過程的干燥溫度為110-260°C，干燥時間為6-16個小時。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，加入的氟化氫銨質量與初始的三水氟化鋁的最小質量比為 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)的混合物進行焙燒制備氟化鋁的過程在密封的坩堝式電爐中進行，并通入氮氣或者氬氣進行保護，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，加入氟化銨的質量與初始的三水氟化鋁質量比為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，在 110-260°C的鼓風干燥箱中干燥8-16個小時，此時三水氟化鋁脫去大部分的結晶水，生成了含有大約1個結晶水的化合物(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。這個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，加入的氟化氫銨質量與初始的三水氟化鋁質量比為1 20-1 12，如果加入氟化銨，則氟化銨質量與初始的三水氟化鋁質量比為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。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，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，在焙燒開始時通過剛玉管通入氮氣或者氬氣，盡量排除爐管內的空氣，以保護石墨坩堝，在焙燒過程中通入小流量的氮氣或者氬氣，使剛玉爐管內保持正壓，防止鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液，同時帶走脫出的結晶水。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生的氣體。焙燒過程中產生的氣體依次用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液進行吸收，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。實施例1
取三水氟化鋁1500g，置于不銹鋼托盤內，放入130°C的鼓風干燥箱內干燥16小時，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。焙燒過程中產生的氣體依次用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液進行吸收。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。實施例2
取三水氟化鋁1500g，置于不銹鋼托盤內，放入170°C的鼓風干燥箱內干燥12小時，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。焙燒過程中產生的氣體依次用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液進行吸收。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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實施例3
取三水氟化鋁1500g，置于不銹鋼托盤內，放入250°C的鼓風干燥箱內干燥6小時，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。焙燒過程中產生的氣體依次用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液進行吸收。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。實施例4
取三水氟化鋁1500g，置于不銹鋼托盤內，放入230°C的鼓風干燥箱內干燥8小時，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。焙燒過程中產生的氣體依次用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液進行吸收。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。實施例5
取三水氟化鋁1500g，置于不銹鋼托盤內，放入230°C的鼓風干燥箱內干燥8小時，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。焙燒過程中產生的氣體依次用鹽酸溶液及氫氧化鈉溶液進行吸收。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)的混合物進行焙燒制氟化鋁。
2.根據權利要求1所述的一種無水氟化鋁的制備方法，其特征在于步驟(1)的三水氟化鋁進行干燥過程是在鼓風干燥箱中進行，干燥溫度為110-260°C，干燥時間為6-16個小時。
3.根據權利要求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，加入氟化氫銨質量與初始的三水氟化鋁質量比為 1:20-1:12。
4.根據權利要求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)的混合物進行焙燒制氟化鋁過程通入氮氣或者氬氣進行保護，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.根據權利要求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.根據權利要求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，加入氟化銨的質量與初始的三水氟化鋁質量比為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