我国是铝工业大国,2016年我国氧化铝的年产量已达6100万吨,随着氧化铝产能的不断提高,我国的铝土矿资源储量己经很难满足氧化铝工业的需求,因此开展利用高铝粉煤灰酸法生产氧化铝工艺技术的研究越来越受到广泛的关注。基于酸法工艺,本文对其关键环节结晶氯化铝(AlCl3·6H2O)热分解制备冶金级氧化铝进行了系统的研究。在本研究工作中,首先采用FactSage热力学软件进行结晶氯化铝热分解热力学分析;然后采用差示扫描量热-热重分析法研究结晶氯化铝热分解的非等温及等温动力学过程,探究其热动力学机理;并且采用X射线衍射、扫描电镜及化学分析等方法对其热分解中间产物成分和微观形貌的演变进行研究。结晶氯化铝热分解过程为一步吸热反应过程,起始分解温度约为363K(90℃),主要失重区间为363K(90℃)-623K(350℃),区间内质量损失约为70%。非等温动力学研究结果表明,结晶氯化铝热分解过程遵循单一的动力学机理函数,最概然动力学模型为调和后 Avrami-Erofeev 方程,G(α)=[-ln(1-α)]1/m,活化能E为 59.7kJ/mol,动力学参数1/m=0.72和指前因子A=6.67×105min-1。并利用最概然动力学模型与相应的动力学参数进行模型校验,结果发现,动力学方法中“非模型动力学法”与“模型配合法”得到的动力学机理函数及动力学参数是可信的;等温动力学研究结果表明,其热分解反应平均活化能E为75.8kJ/mol,所得活化能数值E较非等温过程Kissinger/FWO方程求算的数据偏高,这是因为非等温过程体系温度逐渐升高而使求得的反应活化能偏低,即活化能与温度相关。在结晶氯化铝热分解过程的初始阶段,水蒸气开始逸出。当热解温度达到373K(100℃)时,氯化氢逸出量开始迅速增加。当热解温度升至623K(350℃)时,AlCl3·6H2O热分解生成Al2O3的转化率约96%,温度至1123K(850℃)时,热解产物由无定形态转变为γ-Al2O3/θ-Al2O3。在1273K(1000℃)下煅烧60min得到的热解产物氯含量为0.067%,灼减为3.13%。对固相反应物表面气体分压的研究结果表明,水蒸气气氛下结晶氯化铝的热解过程明显加快,在两种热解条件下:423K(150℃)、60min和433K(160℃)、60min,热解产物经XRD分析均有Al(OH)3出现。