与铝的其他卤化物不同,AlF3是难熔的。AlCl3、AlBr3及AlI3在液态和气态下是二聚体。在大约1000°C时,气态氟化铝为平面三角形构型,具有D3h对称群。Al-F键长163pm。
氟化铝能增加电解质的导电性,以及降低氧化铝的熔点,所以在电解铝的生产中是重要的添加剂。
氟化铝制法:
以氟酸硅和高石为原料,在反应温度为80~100℃,反应时间10~ 3分钟反应条件下,控制反应终端的pH=1-4,反应结束,反应结束,得到充分过滤、洗涤高石渣,适量的萤石液为氟化铝溶液,然后将氟化铝溶液结晶后析出水氟化铝,再经吸取产品,即可制得氟化铝。
需求:大部分用于电解铝
氟化铝作为我国最常使用的无机氟化盐产品,其下游应用也较为单一,根据数据显示,近90%的氟化盐被用于电解铝,10%左右的氟化铝用于出口,仅有1%用于其他用途。近年来由于下游汽车以及新能源需求的不断提升,我国对铝产品需求呈现上升趋势,预计对氟化铝的需求也将有较大提升。
氟化铝产品的生产工艺:
一、湿法生产工艺(属淘汰工艺):硫酸和萤石高温反应后产生的气体,直接吸收成30%~ 35%的氢氟酸,与氢氧化铝在90℃左右合成为AlF3?3H2O,经过滤后,进入高温脱水干燥,最后得氟化铝AlF3成品。由于脱水时产生的水蒸汽回分解AlF3,因此,湿法氟化铝含量低,杂质多,水份含量高,堆密度低,流动性差。基本上不适应现代电解槽使用。 化学指标为:F≥57% Al≥28% Na≤ 3.5% H2O≤7%。
二、干法生产工艺(干法氟化铝):
1、粗酸干法:硫酸和萤石高温反应后产生的气体,经过粗洗后进入流化床,与干燥后的氢氧化铝反应,在高温下生成氟化铝。由于粗洗后的氟化氢含量约96%,杂质较高,氟化铝产品的杂质也就比较高;特别是没有脱硅,使得氟化铝产品的二氧化硅含量达到0.25%。这些杂质会影响电解铝的质量,增加电解时的电耗。 F≥61% Al≥30% Na≤0.5% H2O≤0.5% SiO2≤0.28% P2O5≤0.04% Fe2O3≤0.1% SO42-≤0.5%
2、精酸干法:硫酸和萤石高温反应后产生的气体,经过粗洗、冷冻、脱气、精馏后进入蒸发器,此时氟化氢的含量一般为99.5%;蒸发出的氟化氢气体(含量接近100%)进入流化床,与湿氢氧化铝反应,在高温下生成氟化铝。由于氟化氢纯度高,这样生产的氟化铝质量很好,杂质很低,特别是二氧化硅含量只有0.02%,五氧化二磷含量只有0.007%,对电解铝的生产非常有利。F≥62% Al≥32% Na≤0.5% H2O≤0.5% SiO2≤0.03% P2O5≤0.01% Fe2O3≤0.03% SO42-≤0.03%
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