本發(fā)明涉及氟化鋁制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種低密度氟化鋁及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
：氟化鋁作為重要的無機(jī)氟化物產(chǎn)品之一，主要用于煉鋁行業(yè)和精細(xì)化工領(lǐng)域。氟化鋁的生產(chǎn)方法大體分為兩類，一類是冶金工業(yè)沿用至今以硫酸分解螢石生成氫氟酸,再與氫氧化鋁反應(yīng)制得氟化鋁；另一類是磷肥工業(yè)用酸法工藝生產(chǎn)磷肥如磷酸錢、重過磷酸鈣、過磷酸鈣等副產(chǎn)的氟硅酸,與氫氧化鋁反應(yīng)得到氟化鋁濕料，再經(jīng)干燥、緞燒、冷卻而制得氟化鋁產(chǎn)品。氟硅酸直接法生產(chǎn)氟化鋁在國外取得了較大的成功，但是目前生產(chǎn)的氟化鋁的密度較大，比表面積較小。alf3由于在hf環(huán)境中穩(wěn)定，同時(shí)具有強(qiáng)l酸性，是用于f/cl交換反應(yīng)的首選材料，alf3的催化反應(yīng)活性密切相關(guān)，而高比表面積是增大催化活性的前提。因此，制備高比表面積、低密度氟化鋁引起關(guān)注和重視。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提出了一種低密度氟化鋁及其生產(chǎn)工藝，以氟硅酸、碳酸氫銨和六水合氯化鋁為原料，制備得到高比表面積、低密度氟化鋁。本發(fā)明提出的一種低密度氟化鋁的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：s1、在裝有氟硅酸的反應(yīng)罐中，加入模板劑混合均勻，加熱至45～50℃，分批加入碳酸氫鈉，在碳酸氫鈉加入量為總量三分之一時(shí)，加入硫酸，升溫至80～90℃，并加完碳酸氫鈉，反應(yīng)1～1.5h，過濾取濾液得到反應(yīng)液1；s2、將反應(yīng)液1加熱至60～65℃，在攪拌條件下加入六水合氯化鋁，反應(yīng)0.5～1h，加入模板劑，升溫至90～95℃，濃縮得到結(jié)晶得到濕物料；s3、將濕物料在70～80℃下干燥后進(jìn)行分段控溫煅燒得到低密度氟化鋁，煅燒溫度為300～600℃。優(yōu)選地，s1中，氟硅酸與碳酸氫鈉的摩爾比為1：6～6.5。優(yōu)選地，s2中，模板劑與氟硅酸的重量比為2～3：100。優(yōu)選地，s1中，硫酸的濃度為98wt％，硫酸與碳酸氫鈉的摩爾比為0.5～0.6：100。優(yōu)選地，s2中，六水合氯化鋁與氟硅酸的摩爾比為2～2.2：1。優(yōu)選地，s2中，模板劑與六水合氯化鋁的重量比為4～6：100。優(yōu)選地，s3中，分段控溫煅燒的具體步驟為：室溫到350℃之間升溫段內(nèi)，升溫速率為3℃/min，溫度達(dá)到350℃后恒溫3h，在350℃到500℃升溫段內(nèi)，升溫速率為2℃/min，溫度達(dá)到500℃后恒溫3h，在500℃到600℃升溫段內(nèi)，升溫速率為1℃/min，溫度達(dá)到600℃后恒溫1h。優(yōu)選地，模板劑為三乙醇胺、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一種或兩種以上混合物。本發(fā)明提出了一種低密度氟化鋁，由低密度氟化鋁的生產(chǎn)工藝制得。優(yōu)選地，低密度氟化鋁的比表面積為95～150m2/g，孔徑為18～25nm。本發(fā)明以氟硅酸和碳酸氫鈉為原料反應(yīng)得到氟化銨溶液，分批次加入碳酸氫鈉避免了二氧化硅沉淀和二氧化碳大量的生成引起過飽和導(dǎo)致液體的飛濺，加入硫酸后加完碳酸氫鈉保證硅完全轉(zhuǎn)化為二氧化硅析出，減少氟化鋁產(chǎn)品中硅含量保證產(chǎn)品純度；加入模板劑主要起到兩方面的作用，一方面在s1中，模板劑吸附析出的二氧化硅，有利于二氧化硅的后續(xù)加工在利用，同時(shí)減少了洗滌時(shí)氟化銨的損失，提高了氟元素的收率；另一方面，濃縮結(jié)晶時(shí)，模板劑含有氮原子和氧原子，易于鋁原子發(fā)生配位作用，同時(shí)模板劑具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用，且分子比較大，能夠占據(jù)較大的空間，使氟化鋁分子圍繞模板劑進(jìn)行結(jié)晶，在煅燒階段模板劑除去得到多孔氟化鋁，大幅提高了氟化鋁的比表面積和密度；采用分段控溫煅燒工藝，采用三段程序升溫，前期緩慢升溫，去除氟化鋁的結(jié)晶水，同時(shí)避免過度揮發(fā)，在后期晶體轉(zhuǎn)化階段提高升溫速度，加快α～alf3·3h2o向β～alf3·3h2o轉(zhuǎn)變形成粗晶粒，而后降低升溫速度，再次保溫得到穩(wěn)定的多孔氟化鋁。具體實(shí)施方式下面，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1一種低密度氟化鋁，由如下步驟制得：s1、在裝有氟硅酸的反應(yīng)罐中，加入模板劑混合均勻，加熱至45℃，分批加入碳酸氫鈉，在碳酸氫鈉加入量為總量三分之一時(shí)，加入硫酸，升溫至90℃，并加完碳酸氫鈉，反應(yīng)1h，過濾，洗滌取濾液得到反應(yīng)液1；s2、將反應(yīng)液1加熱至60℃，在攪拌條件下加入六水合氯化鋁，反應(yīng)1h，加入模板劑，升溫至95℃，濃縮得到結(jié)晶得到濕物料；s3、將濕物料在80℃下干燥后進(jìn)行分段控溫煅燒得到低密度氟化鋁，煅燒溫度為300～600℃。實(shí)施例2一種低密度氟化鋁，由如下步驟制得：s1、在裝有氟硅酸的反應(yīng)罐中，加入模板劑混合均勻，加熱至50℃，分批加入碳酸氫鈉，在碳酸氫鈉加入量為總量三分之一時(shí)，加入硫酸，升溫至80℃，并加完碳酸氫鈉，反應(yīng)1.5h，過濾，洗滌取濾液得到反應(yīng)液1，其中，氟硅酸與碳酸氫鈉的摩爾比為1：6，模板劑與氟硅酸的重量比為2：100，硫酸的濃度為98wt％，硫酸與碳酸氫鈉的摩爾比為0.5：100；s2、將反應(yīng)液1加熱至65℃，在攪拌條件下加入六水合氯化鋁，反應(yīng)0.5h，加入模板劑，升溫至90℃，濃縮得到結(jié)晶得到濕物料，其中，六水合氯化鋁與氟硅酸的摩爾比為2：1，模板劑與六水合氯化鋁的重量比為4：100；s3、將濕物料在70℃下干燥后進(jìn)行分段控溫煅燒得到低密度氟化鋁，煅燒溫度為300～600℃。實(shí)施例3一種低密度氟化鋁，由如下步驟制得：s1、在裝有氟硅酸的反應(yīng)罐中，加入聚乙二醇混合均勻，加熱至48℃，分批加入碳酸氫鈉，在碳酸氫鈉加入量為總量三分之一時(shí)，加入硫酸，升溫至85℃，并加完碳酸氫鈉，反應(yīng)1.5h，過濾，洗滌取濾液得到反應(yīng)液1，其中，氟硅酸與碳酸氫鈉的摩爾比為1：6.5，聚乙二醇與氟硅酸的重量比為3：100，硫酸的濃度為98wt％，硫酸與碳酸氫鈉的摩爾比為0.6：100；s2、將反應(yīng)液1加熱至63℃，在攪拌條件下加入六水合氯化鋁，反應(yīng)1h，加入聚乙二醇，升溫至92℃，濃縮得到結(jié)晶得到濕物料，其中，六水合氯化鋁與氟硅酸的摩爾比為2.2：1，聚乙二醇與六水合氯化鋁的重量比為6：100；s3、將濕物料在75℃下干燥后進(jìn)行分段控溫煅燒得到低密度氟化鋁，煅燒溫度為300～600℃，分段控溫煅燒的具體步驟為：室溫到350℃之間升溫段內(nèi)，升溫速率為2℃/min，溫度達(dá)到350℃后恒溫2h，在350℃到500℃升溫段內(nèi)，升溫速率為3℃/min，溫度達(dá)到500℃后恒溫3h，在500℃到600℃升溫段內(nèi)，升溫速率為2℃/min，溫度達(dá)到600℃后恒溫1h。實(shí)施例4一種低密度氟化鋁，由如下步驟制得：s1、在裝有氟硅酸的反應(yīng)罐中，加入三乙醇胺混合均勻，加熱至48℃，分批加入碳酸氫鈉，在碳酸氫鈉加入量為總量三分之一時(shí)，加入硫酸，升溫至85℃，并加完碳酸氫鈉，反應(yīng)1.5h，過濾，洗滌取濾液得到反應(yīng)液1，其中，氟硅酸與碳酸氫鈉的摩爾比為1：6.3，三乙醇胺與氟硅酸的重量比為2.5：100，硫酸的濃度為98wt％，硫酸與碳酸氫鈉的摩爾比為0.55：100；s2、將反應(yīng)液1加熱至63℃，在攪拌條件下加入六水合氯化鋁，反應(yīng)1h，加入三乙醇胺，升溫至92℃，濃縮得到結(jié)晶得到濕物料，其中，六水合氯化鋁與氟硅酸的摩爾比為2.1：1，三乙醇胺與六水合氯化鋁的重量比為5：100；s3、將濕物料在75℃下干燥后進(jìn)行分段控溫煅燒得到低密度氟化鋁，煅燒溫度為300～600℃，分段控溫煅燒的具體步驟為：室溫到350℃之間升溫段內(nèi)，升溫速率為2℃/min，溫度達(dá)到350℃后恒溫4h，在350℃到500℃升溫段內(nèi)，升溫速率為3℃/min，溫度達(dá)到500℃后恒溫2h，在500℃到600℃升溫段內(nèi)，升溫速率為2℃/min，溫度達(dá)到600℃后恒溫1.5h。實(shí)施例5一種低密度氟化鋁，由如下步驟制得：s1、在裝有氟硅酸的反應(yīng)罐中，加入聚乙烯醇混合均勻，加熱至48℃，分批加入碳酸氫鈉，在碳酸氫鈉加入量為總量三分之一時(shí)，加入硫酸，升溫至85℃，并加完碳酸氫鈉，反應(yīng)1.5h，過濾，洗滌取濾液得到反應(yīng)液1，其中，氟硅酸與碳酸氫鈉的摩爾比為1：6.3，聚乙烯醇與氟硅酸的重量比為2.5：100，硫酸的濃度為98wt％，硫酸與碳酸氫鈉的摩爾比為0.55：100；s2、將反應(yīng)液1加熱至63℃，在攪拌條件下加入六水合氯化鋁，反應(yīng)1h，加入聚乙烯醇，升溫至92℃，濃縮得到結(jié)晶得到濕物料，其中，六水合氯化鋁與氟硅酸的摩爾比為2.1：1，聚乙烯醇與六水合氯化鋁的重量比為5：100；s3、將濕物料在75℃下干燥后進(jìn)行分段控溫煅燒得到低密度氟化鋁，煅燒溫度為300～600℃，分段控溫煅燒的具體步驟為：室溫到350℃之間升溫段內(nèi)，升溫速率為2℃/min，溫度達(dá)到350℃后恒溫3h，在350℃到500℃升溫段內(nèi)，升溫速率為3℃/min，溫度達(dá)到500℃后恒溫2.5h，在500℃到600℃升溫段內(nèi)，升溫速率為2℃/min，溫度達(dá)到600℃后恒溫1h。實(shí)施例6一種低密度氟化鋁，由如下步驟制得：s1、在裝有氟硅酸的反應(yīng)罐中，加入聚乙二醇混合均勻，加熱至48℃，分批加入碳酸氫鈉，在碳酸氫鈉加入量為總量三分之一時(shí)，加入硫酸，升溫至85℃，并加完碳酸氫鈉，反應(yīng)1.5h，過濾，洗滌取濾液得到反應(yīng)液1，其中，氟硅酸與碳酸氫鈉的摩爾比為1：6.3，聚乙二醇與氟硅酸的重量比為2.5：100，硫酸的濃度為98wt％，硫酸與碳酸氫鈉的摩爾比為0.55：100；s2、將反應(yīng)液1加熱至63℃，在攪拌條件下加入六水合氯化鋁，反應(yīng)1h，加入聚乙二醇，升溫至92℃，濃縮得到結(jié)晶得到濕物料，其中，六水合氯化鋁與氟硅酸的摩爾比為2.1：1，聚乙二醇與六水合氯化鋁的重量比為5：100；s3、將濕物料在75℃下干燥后進(jìn)行分段控溫煅燒得到低密度氟化鋁，煅燒溫度為300～600℃，分段控溫煅燒的具體步驟為：室溫到350℃之間升溫段內(nèi)，升溫速率為2℃/min，溫度達(dá)到350℃后恒溫3h，在350℃到500℃升溫段內(nèi)，升溫速率為3℃/min，溫度達(dá)到500℃后恒溫2.5h，在500℃到600℃升溫段內(nèi)，升溫速率為2℃/min，溫度達(dá)到600℃后恒溫1h。對照例一種氟化鋁，由如下步驟制得：s1、在裝有氟硅酸的反應(yīng)罐中，加熱至48℃，分批加入碳酸氫鈉，在碳酸氫鈉加入量為總量三分之一時(shí)，加入硫酸，升溫至85℃，并加完碳酸氫鈉，反應(yīng)1.5h，過濾，洗滌取濾液得到反應(yīng)液1，其中，氟硅酸與碳酸氫鈉的摩爾比為1：6.3，聚乙二醇與氟硅酸的重量比為2.5：100，硫酸的濃度為98wt％，硫酸與碳酸氫鈉的摩爾比為0.55：100；s2、將反應(yīng)液1加熱至63℃，在攪拌條件下加入六水合氯化鋁，反應(yīng)1h，升溫至92℃，濃縮得到結(jié)晶得到濕物料，其中，六水合氯化鋁與氟硅酸的摩爾比為2.1：1，聚乙二醇與六水合氯化鋁的重量比為5：100；s3、將濕物料在75℃下干燥后進(jìn)行分段控溫煅燒得到低密度氟化鋁，煅燒溫度為300～600℃。將實(shí)施4-6制得低密度氟化鋁與對照例制得氟化鋁進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果如下所示：性能實(shí)施例4實(shí)施例5實(shí)施例6對照例比表面積/(m2/g)13214815050孔徑/nm242320-從性能數(shù)據(jù)可以看出本發(fā)明，本發(fā)明加入模板劑配合分段控溫煅燒，大幅提高了氟化鋁的比表面積，降低了產(chǎn)品的密度，提高了反應(yīng)活性。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12