專利名稱：用于鋁電解工業(yè)的鉀冰晶石及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉀冰晶石，尤其涉及用于鋁電解工業(yè)的鉀冰晶石及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前鋁電解工業(yè)仍采用傳統(tǒng)的Hall-Heroult法，電解質(zhì)一直以冰晶石-氧化鋁為基本體系，其中冰晶石往往采用的是六氟鋁酸鈉。鋁電解工業(yè)的電解溫度在960°C左右，電能消耗高，這主要是因為電解質(zhì)的初晶溫度高，且為使氧化鋁保持較好的溶解度，需保持一定溫度的過熱度。工業(yè)上制備氟鋁酸鉀(鉀冰晶石)的方法一般為化學(xué)合成法將無水氫氟酸與氫氧化鋁反應(yīng)，生成氟鋁酸，然后在高溫下與氫氧化鉀反應(yīng)，再經(jīng)過濾、烘干、熔融、破碎，制得氟鋁酸鉀產(chǎn)品；用此法合成的氟鋁酸鉀其相對分子量為258. 28，分子式為mKF*AlF3(m=3. 0)，熔點為56(T580°C。現(xiàn)有的工業(yè)合成法制得的鉀冰晶石其分子比一般為m=2. (T3. 0之間，難以獲得分子比m=l. (Tl. 5之間較為純凈且水含量極低的低分子比鉀冰晶石。因此，現(xiàn)有技術(shù)存在電解能耗高，電解質(zhì)不夠理想的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，發(fā)明人在電解質(zhì)的選擇以及制備方法方面進行了大量的探索，預(yù)料不到地發(fā)現(xiàn)，以氟鈦酸鉀、氟硼酸鉀或其混合物為原料通過熱化學(xué)合成法生產(chǎn)的低分子比鉀冰晶石作為鋁電解體系的電解質(zhì)，可降低鋁電解工業(yè)的電解溫度，從而降低電能消耗，降低綜合生產(chǎn)成本。本發(fā)明提供一種用于鋁電解工業(yè)的鉀冰晶石，所述鉀冰晶石的分子式為mKF AlF3, m 為 I I. 5。采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的低分子比鉀冰晶石(mKF*AlF3，m為廣1.5)用于鋁電解工業(yè)，氧化鋁的溶解性能大大提高，從而降低了電解溫度，降低了電能消耗，提高了電解效率，降低了綜合生產(chǎn)成本。作為本發(fā)明的進一步改進，所述m為1、1.2或1.5;肝“1&的熔點為5551左右，
-KF-AlF5的熔點為556°C左右，$ KFAlF;的熔點為557°C左右。
52氧化鋁在3NaF-AlF3熔融液體中的溶解度約為7g/L，而與鈉冰晶石3NaF -AlF3相
■-I廣
t匕，氧化鋁在$ KF鐵、KF* AlF3和TKFAlF3熔融液體中的溶解度均在15 20g/l的2 ^
OJT
范圍內(nèi)，溶解度大幅上升；低分子比鉀冰晶石gKF‘AiF;、KF*AiF3和Skpaifs用于鋁電解工業(yè)均可降低電解溫度，降低電能消耗，提高電解效率。
相應(yīng)的，本發(fā)明還提供所述用于鋁電解工業(yè)的鉀冰晶石的制備方法，包括如下步驟
A)將鋁置于反應(yīng)器中，升溫至70(T85(TC，往反應(yīng)器中再加入氟鈦酸鉀、氟硼酸鉀或其混合物；
B)攪拌4 6h后，將上層熔融的液體抽出，得到鉀冰晶石。本發(fā)明提供的制備方法反應(yīng)條件溫和，容易控制，工藝流程簡單，反應(yīng)完全，產(chǎn)物質(zhì)量好。作為本發(fā)明的進一步改進，所述用于鋁電解工業(yè)的鉀冰晶石的制備方法包括如下步驟
A)將鋁置于反應(yīng)器中，該反應(yīng)器為密閉容器，抽真空后通入惰性氣體，升溫至78(T850°C，往反應(yīng)器中再加入氟鈦酸鉀；
B)攪拌4 6h后，將上層熔融的液體抽出，得到分子式為的鉀冰晶石。涉
及的化學(xué)反應(yīng)式為
權(quán)利要求
1.一種用于鋁電解エ業(yè)的鉀冰晶石，其特征在干所述鉀冰晶石的分子式為mKF · AlF3, m 為 Γ . 5。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于鋁電解エ業(yè)的鉀冰晶石，其特征在于所述m為1、1.2或I.5。
3.—種如權(quán)利要求I或2所述的用于鋁電解エ業(yè)的鉀冰晶石的制備方法，其特征在于包括如下步驟 將鋁置于反應(yīng)器中，升溫至70(T85(TC，往反應(yīng)器中再加入氟鈦酸鉀、氟硼酸鉀或其混合物； 攪拌4 6h后，將上層熔融的液體抽出，得到鉀冰晶石。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于鋁電解エ業(yè)的鉀冰晶石的制備方法，其特征在于包括如下步驟 將鋁置于反應(yīng)器中，該反應(yīng)器為密閉容器，抽真空后通入惰性氣體，升溫至78(T850°C，往反應(yīng)器中再加入氟鈦酸鉀； 攪拌4 6h后，將上層熔融的液體抽出，得到分子式為^KF-AlFj的鉀冰晶石。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于鋁電解エ業(yè)的鉀冰晶石的制備方法，其特征在于包括如下步驟 將鋁置于反應(yīng)器中，該反應(yīng)器為密閉容器，抽真空后通入惰性氣體，升溫至70(T850°C，往反應(yīng)器中再加入氟硼酸鉀； 攪拌4 6h后，將上層熔融的液體抽出，得到分子式為KF · AlF3的鉀冰晶石。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于鋁電解エ業(yè)的鉀冰晶石的制備方法，其特征在于包括如下步驟 將鋁置于反應(yīng)器中，該反應(yīng)器為密閉容器，抽真空后通入惰性氣體，升溫至70(T850°C，往反應(yīng)器中再加入摩爾比為2 1的氟硼酸鉀與氟鈦酸鉀的混合物； 攪拌4 6h后，將上層熔融的液體抽出，得到分子式為委KF-AIF3的鉀冰晶石。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于鋁電解エ業(yè)的鉀冰晶石的制備方法，其特征在于包括如下步驟 將鋁置于反應(yīng)器中，升溫至70(T85(TC，往反應(yīng)器中加入摩爾比為I x的氟硼酸鉀與氟鈦酸鉀的混合物； 攪拌O. 5飛h后，將上層熔融的液體抽出，得到分子式為KFAlF3的鉀冰晶石。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于鋁電解工業(yè)的鉀冰晶石，所述鉀冰晶石的分子式為mKF·AlF3，m為1~1.5。本發(fā)明提供的低分子比鉀冰晶石(mKF·AlF3，m為1~1.5)用于鋁電解工業(yè)，可提高氧化鋁的溶解度，降低電解溫度，降低電能消耗，提高了電解效率，降低了綜合生產(chǎn)成本。
文檔編號C25C3/18GK102650064SQ20121016199
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者伍衛(wèi)平, 李志紅, 楊軍, 陳學(xué)敏 申請人:深圳市新星輕合金材料股份有限公司