结晶氯化铝的应用和制备

背景及概述[1-2]

结晶氯化铝为无色斜方晶系结晶。工业品为淡黄色或深黄色。相对密度2.398。加热到100℃分解释放出氯化氢。溶于水、乙醚。水溶液呈酸性，微溶于盐酸。吸湿性强，易潮解，在湿空气中水解生成氯化氢白色烟雾。从粉煤灰、煤矸石、铝土矿等物料中利用酸法提铝，经常利用盐酸浸取，得到氯化铝酸浸液。由于其中含有氯化铁、氯化钙等杂质，需要对酸浸液中析晶得到的结晶氯化铝进行提纯。文献中利用溶剂萃取的方法出去Fe3+，需要调节溶液pH，过程复杂繁琐，而且溶剂用量大，成本也较高；先通过磁选除铁，然后酸浸形成氯化铝溶液，再通过蒸发浓缩得到结晶氯化铝，过程复杂，能耗高；先通过磁选除铁，然后将酸浸液进行负压结晶得到粗制结晶氯化铝，为了降低铁的影响，采用多次重结晶的方式；将含铁氯化铝溶液通入树脂柱除铁，得到氯化铝精制液，再进行负压浓缩，浓缩后的液体经冷却、结晶、固液分离，得到结晶氯化铝；通过控制氯化铝溶液的初始浓度和通入氯化氢气体后溶液中的盐酸浓度，直接析晶得到高纯度结晶氯化铝（>97.5%），但此法腐蚀性大，对设备要求较高，而且容易造成环境污染；利用质量浓度为30%-37%的浓盐酸进行常温结晶，通过母液循环来增加结晶效率；在酸浸液中加入还原剂使三价铁离子全部还原为二价亚铁离子，在80-120度下进行诱导分形结晶，得到结晶氯化铝，还需用近饱和的氯化铝溶液进行洗涤并干燥。

质量指标[1]

应用[4-5]

1)利用结晶氯化铝制取高纯氧化铝，所述结晶氯化铝为粉煤灰酸法生产氧化铝过程中的结晶氯化铝；所述方法包括：利用部分所述结晶氯化铝配置饱和AlCl3的HCl溶液，对部分的结晶氯化铝进行提纯得到一次提纯氯化铝晶体，然后利用浓盐酸对一次提纯氯化铝晶体进行二次提纯，然后将得到的氯化铝煅烧、粉碎，得到氧化铝；本发明的方法消耗小部分待提纯的氯化铝而提纯大部分氯化铝，节省成本，并且提纯后的溶液可以循环利用；另外，利用两次纯化过程对晶体经行除杂，提高了氯化铝晶体的纯度、且晶体颗粒大，煅烧后得到砂状氧化铝，其产品纯度大于99.9%。

2）由结晶氯化铝脱水制备无水氯化铝，包括：以胺类物质、咪唑或者吡啶为原料合成有机盐酸盐；合成的有机盐酸盐与结晶氯化铝、水在80-100℃下搅拌反应，反应完成后冷却至室温析出晶体，并在80―100℃干燥5-10小时，得到水合氯化胺类铝复盐、水合氯化咪唑铝复盐或水合氯化吡啶铝复盐；将形成的复盐经两段分解脱去结晶水及脱三氯化铝，捕集升华的三氯化铝气体，从而得到无水氯化铝，分离得到的有机盐酸盐循环利用。该方法原料结晶氯化铝易得，产品成本低，能耗低，不产生腐蚀性气体，对环境无污染，制备的无水氯化铝纯度在98.5%以上，可作为有机合成和石油裂解的催化剂及电解法生产金属铝的原料。

制备[2-4]

方法1：将粒度<8mm的煤矸石粉加入沸腾焙烧炉，在700℃焙烧约半小时，再经粉碎加入反应器中与20%盐酸在110℃反应1h，生成的反应物送到澄清槽，加入聚丙烯酰胺絮凝剂，用压缩空气搅拌后静置，沉淀析出后将清液进行蒸发浓缩，析出晶体，合并两次结晶制得结晶氯化铝成品。

方法2：一种结晶氯化铝的提纯方法，如图所示，包括下列步骤：

（1）配置饱和氯化铝溶液；

（2）利用步骤1中的溶液对需要提纯的含杂氯化铝晶体进行次洗涤；

（3）利用步骤2中次洗涤滤液与第三次洗涤滤液按比例混合，所得混合溶液对步骤2中次洗涤得到结晶氯化铝进行第二次洗涤；

（4）步骤2中的次洗涤滤液与第二次洗涤滤液按比例混合后，用于步骤1中饱和氯化铝溶液配置；

（5）用纯净氯化铝饱和溶液对步骤3中第二次洗涤得到的结晶氯化铝，进行第三次洗涤，获得纯净氯化铝产品；

（6）步骤5中第三次洗涤滤液与步骤2中次洗涤滤液混合后，用于第二次洗涤；

（7）步骤5中得到的纯净结晶氯化铝可满足配置纯净氯化铝饱和溶液要求。

方法3：一种以循环流化床粉煤灰为原料生产结晶氯化铝的方法。是通过以下方式实现的；主要原料采用循环流化床粉煤灰，经过酸溶制得氯化铝溶液，再经渣液分离，浓缩结晶，干燥后得到结晶氯化铝。该方法包括如下方法步骤：

a.酸溶：将循环流化床灰称量置于耐酸反应釜中，加入一定量的盐酸，搅拌、加热反应一定时间；

b.分离：酸溶反应结束后进行渣液分离，采用沉降槽；

c.浓缩：将渣液分离后的氯化铝清液送入浓缩罐内进行负压浓缩；

d.结晶：浓缩后的母液放入缓冲冷却罐，冷却析出得到结晶氯化铝晶体；

e.干燥：将结晶氯化铝晶体干燥得到产品。

主要参考资料

[1] 来源：化工助剂

[2] CN201510959323.8一种结晶氯化铝的提纯方法

[3] CN200710055504.3循环流化床粉煤灰制备结晶氯化铝的方法

[4] CN201510959323.8一种结晶氯化铝的提纯方法

[5] CN201310695934.7一种利用结晶氯化铝制取氧化铝的方法

[6] CN201210436786.2一种复盐法由结晶氯化铝脱水制备无水氯化铝的方法