[发明专利]一种由结晶氯化铝制备氧化铝的方法

说明书

本发明提供了一种由结晶氯化铝制备氧化铝的方法，首先在200～350℃下煅烧结晶氯化铝，至形成无定型态的中间产物，然后将中间产物在1000～1300℃下煅烧制得所述氧化铝。本发明还提供了由本发明方法制备的一种氟化氢吸附剂。通过本发明方法所得的氧化铝对氟化氢的吸附能力显著提高，非常适合用作工业氟化氢吸附剂，尤其是铝电解工业的氟化氢吸附剂，本发明方法工艺简单，成本低廉，环境友好且便于操作。

技术领域

本发明涉及化工材料制备领域，具体涉及一种由结晶氯化铝制备氧化铝的方法。

背景技术

氟化氢是一种有毒的气体污染物，被列为国家重点监控的气态污染物之一。如果人长期生活、工作在氟化氢浓度过高的污染区，摄入过量的含氟物质，就会引起骨质硬化、骨质增生和气管炎等，引发氟骨病等疾病，严重危害人体健康。植物吸收过量的氟，将会影响到农作物的生长，造成植物减产、甚至枯死等严重后果。大气中的氟化氢气体溶解在雨水中后随着雨水降落到厂房、设备或者其它金属构件上，将会造成不能恢复的严重腐蚀，影响建筑物的寿命，降低设备的正常使用年限。

某些化工冶炼过程，如铝电解生产过程中会产生含氟化氢的有害烟气，弥散在空气中，会恶化生产条件，严重影响生产人员的身体健康。我国铝电解行业标准规定，电解铝厂向外界排放的废气中总氟含量不超过3mg/m³。

氧化铝易于与氟化氢发生化学反应形成牢固的Al-F化学键，是一种较好的氟化氢吸附剂。特别是在铝电解过程中，氧化铝还同时作为生产原铝的主要原料，不会向生产过程中额外引入其他杂质，因此氧化铝被用来处理和吸附铝电解过程中产生的含氟化氢的烟气。

以燃煤发电产生的高铝粉煤灰为原料，通过酸法工艺制备的氧化铝称为“酸法氧化铝”，这种酸法氧化铝能够在一定程度上解决粉煤灰的资源回收利用，并且可以缓解国内铝土矿资源紧张的现状。但由于与传统拜耳法氧化铝在生产工艺上存在较大差别，目前这种酸法氧化铝的表面形貌、粒径分布、比表面积、表面活性基团的分布等都与拜耳法氧化铝具有明显差异。因此，如能制备对氟化氢具有高吸附性的酸法氧化铝，不仅可以解决粉煤灰的回收利用问题，还能促进铝电解行业的发展，具有重要的经济和社会意义。

发明内容

本发明人通过对结晶氯化铝水解过程的深入研究，提供了一种由结晶氯化铝制备氧化铝的方法，所制得的氧化铝对氟化氢具有非常优异的吸附性能。

本发明还提供了一种氟化氢吸附剂。

本发明提供的由结晶氯化铝制备氧化铝的方法包括以下步骤：

S1：于水蒸气相对湿度为0～100％的惰性气氛中在200～350℃下煅烧结晶氯化铝，至形成无定型态的中间产物，按质量所述中间产物的Cl含量为5～15％、H和O总含量为40～55％；以及

S2：将步骤S1制得的所述中间产物在1000～1300℃下煅烧制得所述氧化铝。

氧化铝对于氟化氢的吸附主要为化学吸附，吸附过程中，氟化氢分子直接连接于氧化铝颗粒表面的羟基群。吸附过程可分为两个阶段，第一阶段是氟化氢通过与氧化铝表面的羟基群反应，羟基被氟离子取代；第二阶段是在水分子的作用下，形成氟化氢多分子层，使更多氟化氢分子附着于氧化铝表面。要提高氧化铝对氟化氢的吸附性能，关键是提高单位时间内的吸附反应速率，一方面氧化铝颗粒需要具有足够大的比表面积，而且构成这些比表面积的微观孔隙要有足够大的孔径，以保证气体分子能够在短时间内扩散进入这些内部孔道，与氧化铝表面接触；另一方面氧化铝表面需要具备足够多的羟基基团，与到达表面的氟化氢分子迅速结合，完成吸附反应。