氟化铝干燥特性的实验研究
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摘要
氟化铝是电解铝生产中最主要的一种添加剂,氟化铝产品的含水量直接影响到电解铝工业的生产成本和操作环境。本论文针对三水氟化铝的干燥脱水问题,应用晶体结构理论、价键理论以及各种相关化学原理推测了三水氟化铝可能的结晶水结合形式,并据此推断了其结晶水的脱除过程:对氟化铝干燥特性进行了实验研究,研究了温度和升温速率对氟化铝干燥效果的影响:采用非等温TG-DTG法,对三水氟化铝进行了热分解行为和热分解动力学分析,进一步验证了三水氟化铝的脱水过程,并得出了其脱水和水解过程的动力学参数及方程。
通过上述工作证明:温度越高,三水氟化铝水解越剧烈;升温速率越大,越有利于AlF_3·3H_2O的脱水反应进行,且对其水解脱氟具有相对抑制作用。因此,为使氟化铝充分干燥,并尽量降低其水解反应,干燥温度应控制在能够完全脱除结晶水的温度下限,应采用较高升温速率进行升温。
Anhydrous aluminum fluoride is an important additive in electrolysis aluminum production, and its water content has a direct effect on the cost and operating environment. This paper, aimed at the problem of drying aluminum fluoride trihydrate, studied the most possible binding format of crystal water, and hereby deduced the process of crystal water dehydration. The effect of drying temperature and heating rate on the aluminum fluoride dehydration was studied by thermogravimetry experiments. The dehydration mechanism and isothermal kinetics of the dewatering of aluminum fluoride crystal hydrates were investigated also by TG-DTG analysis, it also proved that the dehydration process obtained from crystal structure analyse was true.It was obtained that a higher temperature would lead to higher pyrohydrolysis, and a higher heating rate would result in more drastic dehydration, but restrain hydrolysis, so a lower limit temperature of getting rid of crystal water entirely and a higher heating rate should be adopted when drying aluminum fluoride trihydrate.
通过上述工作证明:温度越高,三水氟化铝水解越剧烈;升温速率越大,越有利于AlF_3·3H_2O的脱水反应进行,且对其水解脱氟具有相对抑制作用。因此,为使氟化铝充分干燥,并尽量降低其水解反应,干燥温度应控制在能够完全脱除结晶水的温度下限,应采用较高升温速率进行升温。
Anhydrous aluminum fluoride is an important additive in electrolysis aluminum production, and its water content has a direct effect on the cost and operating environment. This paper, aimed at the problem of drying aluminum fluoride trihydrate, studied the most possible binding format of crystal water, and hereby deduced the process of crystal water dehydration. The effect of drying temperature and heating rate on the aluminum fluoride dehydration was studied by thermogravimetry experiments. The dehydration mechanism and isothermal kinetics of the dewatering of aluminum fluoride crystal hydrates were investigated also by TG-DTG analysis, it also proved that the dehydration process obtained from crystal structure analyse was true.It was obtained that a higher temperature would lead to higher pyrohydrolysis, and a higher heating rate would result in more drastic dehydration, but restrain hydrolysis, so a lower limit temperature of getting rid of crystal water entirely and a higher heating rate should be adopted when drying aluminum fluoride trihydrate.
引文
1.陆祖勋.三水氟化铝脱水工艺的改进.无机盐工业,1999-03,31(2):31～34.
2.刘建生,张瑞英.磷肥生产过程中的环境保护和氟化物的加工利用探讨.环境污染与防治,1995,17(5)
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4.张家伦.阿尔可(ALCOA)氟化铝煅烧系统特征.贵州化工,1996(4):22～25.
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7.于亚鑫,邱竹贤.三氟化铝在碳阳极中的作用.轻金属,1998(7):45～47胡忠.氟化盐新品种在铝生产中的应用.轻金属,1998(1):20～25.
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9.李冬永.我国氟化盐工业现状及发展对策浅谈.化工生产与技术,2004,11(1)
10.尹可廷.我国铝生产现状、问题和发展对策.轻金属,1996(12):9～12
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66.马树人.结构化学.北京:化学工业出版社;华东理工大学出版社,2001