一种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法
【专利摘要】一种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，具体包括以下步骤：将高铝粉煤灰中加入碳，混合均匀，通入氯气，采用微波流化床加热5～60min，达到300～1200℃，恒温10～60min，将高铝粉煤灰充分分解，得到含氯化铝的多种氯化混合气体，然后，经除杂和精制，制得纯度大于99％的无水氯化铝；向其加入氢氧化钠溶液，制得中间产物，经过沉淀，过滤，固液分离，得到氢氧化铝沉淀和氯化钠溶液；将氢氧化铝沉淀，在800～1200℃，煅烧，分解生成氧化铝；将氧化铝，电解，得到金属铝。该方法工艺流程简单、能耗低的清洁工艺，系统所产生的氯气和氢氧化钠全部循环利用，并能实现全元素有效分离利用，整个系统无废水、废酸、废碱液排放，基本达到了“三废”零排放。
【专利说明】
一种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法
技术领域
[0001]本发明属于铝生产技术领域，特别涉及一种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法。
【背景技术】
[0002]粉煤灰是煤炭燃烧后的固体废弃物，粉煤灰中的氧化铝含量与我国中低品位铝土矿中的氧化铝含量相当，高铝粉煤灰是我国氧化铝工业可替代铝土矿的潜在资源。粉煤灰是悬浮颗粒物的主要来源，造成区域性空气污染，危害人体的健康。粉煤灰的长期堆存还会污染土壤和水体，在威胁人类的健康同时也浪费大量的水资源。在粉煤灰的应用研究在技术上基本分为低、中、高三个层次:低层次是指用于路坝修筑等；中层次是指用作建筑材料；高层次是指对废弃物矿物质的分选利用等。
[0003]目前，从粉煤灰中提取氧化铝的方法大致可分为碱法和酸法两大类。其中碱法又可以分为石灰石烧结法和碳酸钠烧结法。
[0004]石灰石烧结法是将粉煤灰与石灰石混合后，在高温煅烧活化后的产物用碳酸钠溶液浸取、过滤后，铝酸钙以偏铝酸钠的形式进入溶液，经脱硅、碳分(或种分)后得到氢氧化铝，最后煅烧得到氧化铝产品；而过滤后硅酸二钙形成硅钙渣，可以用作生产水泥的原料。如专利 CN101070173、CN101306826A、CN101049935A、CN10284668A、CN101302021A 等都采用石灰石烧结法，但该法在生产I吨氧化铝要产生8?10吨左右的硅钙渣，造成新的、堆放量更大的废弃物排放。
[0005]碳酸钠烧结法是将粉煤灰与碳酸钠在高温下煅烧。在煅烧过程中粉煤灰中的氧化铝和氧化硅同时被活化，因此需要进一步酸化(通过碳酸化反应或与盐酸反应)对硅铝进行分离，由于采用了先碱后酸的工艺，此方法也被称为混合法。如专利CNl01041450A、CN101200298A、CN101172634A等，与石灰石烧结法相比渣量较小，但能耗较高，工艺过程较复杂。
[0006]酸法是将粉煤灰直接与酸溶液反应，得到铝盐溶液，然后将铝盐煅烧分解制备氧化铝。粉煤灰与酸的反应通常在低于300°C下的温度进行。如专利CN1923695A、CN1920067A、CN101045543A、CN101397146A等，但生产过程中先酸溶后碱溶的方法使生产工艺复杂化，也增加了生产成本。
[0007]现有的粉煤灰生产氧化铝技术中存在很多缺点:石灰石烧结法烧结原料成本低。但生产过程中，硅钙渣量过大，造成新的、堆放量更大的废弃物排放;生产流程长，能耗过高，碱溶过程碱的回收率降低，造成成本上升。与石灰石烧结法相比，碳酸钠烧结法产生的残渣量较小，但也存在能耗较高，工艺过程较复杂的问题。与烧结法的高温煅烧相比，酸法能耗大大降低。但酸法的缺陷在于酸溶的过程中，杂质难以去除。而且生产工艺复杂，对设备要求较高，生产成本较高。
【发明内容】
[0008]针对上述问题，本发明提供了一种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，该方法是利用含氧化铝质量分数大于25%的高铝粉煤灰制备氧化铝的工艺方法，该方法工艺流程简单、能耗低的清洁工艺，系统所产生的氯气和氢氧化钠全部循环利用，并能实现全元素有效分离利用，整个系统无废水、废酸、废碱液排放，基本达到了“三废”零排放。
[0009]—种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，包括以下步骤:
[0010]步骤I，粉煤灰微波加热氯化分解:
[0011]将粉煤灰中加入碳，混合均匀，通入氯气，压力为常压，采用微波流化床加热5?60min，达到300?1200°C，恒温10?60min，将粉煤灰充分分解，得到含氯化铝的多种氯化混合气体;其中，按质量比，粉煤灰:碳=(1:1)?(1:5)，粉煤灰:氯气= (1:2)?(1:7);
[0012]步骤2，分离净化，沉降氯化铝:
[0013](I)含氯化铝的多种氯化混合气体，经除杂和精制，制得纯度大于99%的无水氯化招;
[0014](2)向99%的无水氯化铝中，加入氢氧化钠溶液，在30?100°C，搅拌20?40min，搅拌速率为200?300rpm，制得中间产物；其中，氢氧化钠溶液的浓度为100?150g/L，按质量比，100-150g/L氢氧化钠溶液:99 %的无水氯化铝=(5:1)?(7:1);
[0015](3)将中间产物，固液分离，得到氢氧化铝沉淀和氯化钠溶液；
[0016](4)将氯化钠电解生成氢氧化钠、氯气和氢气，将氯气返回步骤I循环使用;将氢氧化钠溶液经调整浓度后返回步骤2循环使用；
[0017]步骤3，煅烧分解:
[0018]将氢氧化铝沉淀，在800?1200°C，煅烧20?60min，分解生成冶金级氧化铝；
[0019]步骤4，电解:
[0020]将冶金级氧化铝，电解，得到金属铝。
[0021]所述步骤I中，粉煤灰是指含氧化铝质量分数大于25%的高铝粉煤灰，高铝粉煤灰中，氧化铝和氧化硅含量之和大于75%。
[0022]所述步骤I中，将粉煤灰与碳混和均匀是指将粉煤灰、碳按比例混合后一并粉碎。
[0023]所述步骤I中，碳理论添加量是根据粉煤灰原料中Al203、Fe203、Si02、Ca0组分加碳氯化反应所需计算得到的，其中，按质量比，粉煤灰:碳= 1:2。
[0024]所述步骤I中，微波流化床的微波频率为2.3?2.5GHz;流化床采用微波加热方式，改善传统流态化反应器的动力条件。
[0025]所述步骤I中，微波流化床加热优选5?lOmin，达到800°C，恒温优选20min。
[0026]所述步骤2(1)中，除杂精制过程是将含氯化铝的多种氯化混合气体，经三级冷凝回收装置去除杂质，得到纯度大于99%的无水氯化铝产品，采用的三级冷凝回收系统是根据氯化后气体的沸点差来进行分离:第一级冷却方式采用隔板干式收尘器或旋风除尘器，控制冷却温度为180?250°(:，使?6(:13、他(:1、1((:1、1%(:12、？6(:12和0&(:12杂质以固体的方式除去;第二级冷凝的冷却温度控制在150?170 °C，使AlCl3以固体形式收集;第三级冷凝的冷却温度为80?120 °C，使TiCl4以固体形式除去，同时第二级冷凝中得到的固体AlCl3,真空升华精制，得到纯度大于99 %的无水氯化铝。
[0027]所述的步骤2(1)中，通过三级冷凝回收装置，在第二级冷凝后，得到的气态物质中，AlCl3质量百分含量大于等于10%时，进行二次捕集得到AlCl3,然后进行真空升华精制，得到纯度大于99%的无水氯化铝产品。
[0028]所述步骤2(1)中，通过三级冷凝回收装置，无水氯化铝精制过程和第三级冷凝回收过程中，排放的气体含有SiCl4、C0、C02、Cl2、C0Cl2，经过布袋收尘装置和尾气吸收池处理后，得到四氯化硅产品，尾气最后排入大气，排放满足国家环保标准。
[0029]本发明的粉煤灰进行微波加热氯化发生的主要反应如下:
[0030]AI2O3+1.5C+3C12 = 2A1C13+1.5C02 (1.1)
[0031]Si02+C+2Cl2 = SiCl4+C02 (1.2)
[0032]AlCl3+3Na0H=Al (0H)3|+3NaCl (1.3)
[0033]2NaCl+2H20 = 2Na0H+Cl2T+H2T (1.4)
[0034]与现有技术相比，本发明的优势在于:
[0035]1、本发明的装置采用微波流化床，改变原有加热方式，微波加热具有加热速度快、反应灵敏、加热均匀、热效率高、设备占地面积小、自动化程度高和环保节能等优点。微波加热具有选择性，吸波的矿与一些不吸波脉石之间在微波场中会产生较大温度梯度，使矿石间产生内应力，从而产生裂缝促进碳热还原反应的进行；同时裂纹的产生强化了矿物的解离；
[0036]2、采用氯化铝溶液与氢氧化钠溶液反应，将氯化铝碱化，沉淀，过滤后，固液分离，得到氢氧化铝和氯化钠溶液;其中，氯化钠经电解生产氢氧化钠、氯气和氢气，氯气作为原料返回粉煤灰微波加热氯化分解工序中，氢氧化钠作为原料返回分离净化，沉降氯化铝工序中，实现氢氧化钠和氯气的循环利用，达到整个工序零排放的目的，同时提供清洁能源_
氢气；
[0037]3、本发明的方法以高铝粉煤灰为原料，原料价廉易得，极大地降低生产成本，解决了粉煤灰堆存产生的大气，水及土壤污染的问题，有较高的经济效益和社会效益；
[0038]4、本发明可以处理高铝粉煤灰，实现了粉煤灰的优化利用，同时可得到满足国家标准的无水氯化铝、氢氧化铝、活性氧化铝及铝锭。解决了我国铝土矿资源不足及粉煤灰污染问题；
[0039]5、本发明中，高铝粉煤灰的其它元素，如:硅、钛、铁、稼等，可以得到有效分离和利用，无水氯化钙、氯化镁等经过氧化反应可以转化为氧化钙和氧化镁等产品；
[0040]6、本发明中，采用相同的流程及方法，在煅烧阶段，可以通过调整煅烧温度获得不同的品级的氧化铝，当煅烧温度为100?350°C，煅烧分解生成化学品氧化铝；煅烧温度800?120(TC，煅烧分解生成冶金级氧化铝。
【附图说明】
[0041]图1为本发明的粉煤灰微波氯化制备金属铝的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0042]下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0043]以下实施例中，粉煤灰微波氯化制备金属铝的工艺流程图如图1所示。
[0044]实施例1
[0045]—种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，包括以下步骤:
[0046]步骤I，粉煤灰微波加热氯化分解:
[0047]向含氧化铝质量分数为25%的高铝粉煤灰中加入碳，混合后一并粉碎，然后通入氯气，压力为常压，采用微波频率为2.5GHz微波流化床加热1min，达到800°C，恒温20min，将粉煤灰充分分解，得到含氯化铝的多种氯化混合气体;其中，按质量比，粉煤灰:碳= 1:2，粉煤灰:氯气= 1:4;
[0048]步骤2，分离净化，沉降氯化铝:
[0049](I)除杂精制过程是将含氯化铝的多种氯化混合气体，经三级冷凝回收装置去除杂质，得到纯度大于99%的无水氯化铝产品，采用的三级冷凝回收系统是根据氯化后气体的沸点差来进行分离:第一级冷却方式采用旋风除尘器，控制冷却温度为200°C，使FeCl3、NaCl、KC1、MgCl2、FeCl2和CaCl2杂质以固体的方式除去;第二级冷凝的冷却温度控制在160°C，使AlCl3以固体形式收集;第三级冷凝的冷却温度为100°C，使TiCl4以固体形式除去，同时第二级冷凝中得到的固体AlCl3,真空升华精制，得到纯度大于99%的无水氯化铝；
[0050]通过三级冷凝回收装置，无水氯化铝精制过程和第三级冷凝回收过程中，排放的气体含有SiCl4、C0、C02、Cl2、C0Cl2，经过布袋收尘装置和尾气吸收池处理后，得到四氯化硅产品，尾气最后排入大气；
[0051 ] (2)向99 %的无水氯化铝中，加入氢氧化钠溶液，在70 V，搅拌20min，搅拌速率为200rpm，制得中间产物;其中，氢氧化钠溶液的浓度为100g/L，按质量比，100g/L氢氧化钠溶液:99 %的无水氯化铝= 7:1;
[0052](3)将中间产物，沉淀，过滤后，固液分离，得到氢氧化铝沉淀和氯化钠溶液；
[0053](4)将氯化钠电解生成氢氧化钠、氯气及氢气，将氯气返回步骤I循环使用;将氢氧化钠溶液经调整浓度后返回步骤2循环使用；
[0054]步骤3，煅烧分解:
[0055]将氢氧化铝沉淀，在950°C，煅烧50min，分解生成冶金级氧化铝；
[0056]步骤4，电解:
[0057]将冶金级氧化铝，电解，得到金属铝。
[0058]实施例2
[0059]—种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，包括以下步骤:
[0060]步骤I，粉煤灰微波加热氯化分解:
[0061]向含氧化铝质量分数为30%的高铝粉煤灰中加入碳，混合后一并粉碎，然后通入氯气，压力为常压，采用微波频率为2.36取微波流化床加热3011^11，达到900°(:，恒温101^11，将粉煤灰充分分解，得到含氯化铝的多种氯化混合气体;其中，按质量比，粉煤灰:碳=1:1.5，粉煤灰:氯气= 1:3;
[0062]步骤2，分离净化，沉降氯化铝:
[0063](I)除杂精制过程是将含氯化铝的多种氯化混合气体，经三级冷凝回收装置去除杂质，得到纯度大于99%的无水氯化铝产品，采用的三级冷凝回收系统是根据氯化后气体的沸点差来进行分离:第一级冷却方式采用隔板干式收尘器，控制冷却温度为200°C，使FeCl3、NaCl、KCl、MgCl2、FeCl2和CaCl2杂质以固体的方式除去;第二级冷凝的冷却温度控制在160°C，使AlCl3以固体形式收集;第三级冷凝的冷却温度为100°C，使TiCl4以固体形式除去，同时第二级冷凝中得到的固体AlCl3,真空升华精制，得到纯度大于99%的无水氯化铝；
[0064]通过三级冷凝回收装置，无水氯化铝精制过程和第三级冷凝回收过程中，排放的气体含有SiCl4、C0、C02、Cl2、C0Cl2，经过布袋收尘装置和尾气吸收池处理后，得到四氯化硅产品，尾气最后排入大气；
[0065](2)向99 %的无水氯化铝中，加入氢氧化钠溶液，在40 °C，搅拌40min，搅拌速率为300rpm，制得中间产物;其中，氢氧化钠溶液的浓度为100g/L，按质量比，100g/L氢氧化钠溶液:99 %的无水氯化铝= 7:1;
[0066](3)将中间产物，沉淀，过滤后，固液分离，得到氢氧化铝沉淀和氯化钠溶液；
[0067](4)将氯化钠电解生成氢氧化钠、氯气及氢气，将氯气返回步骤I循环使用;将氢氧化钠溶液经调整浓度后返回步骤2循环使用；
[0068]步骤3，煅烧分解:
[0069]将氢氧化铝沉淀，在1000°C，煅烧30min，分解生成冶金级氧化铝；
[0070]步骤4，电解:
[0071]将冶金级氧化铝，电解，得到金属铝。
[0072]实施例3
[0073]—种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，包括以下步骤:
[0074]步骤I，粉煤灰微波加热氯化分解:
[0075]向含氧化铝质量分数为30%的高铝粉煤灰中加入碳，混合后一并粉碎，然后通入氯气，压力为常压，采用微波频率为2.5GHz微波流化床加热5min，达到700 °C，恒温30min，将粉煤灰充分分解，得到含氯化铝的多种氯化混合气体;其中，按质量比，粉煤灰:碳=1:3，粉煤灰:氯气= 1:5;
[0076]步骤2，分离净化，沉降氯化铝:
[0077](I)除杂精制过程是将含氯化铝的多种氯化混合气体，经三级冷凝回收装置去除杂质，得到纯度大于99%的无水氯化铝产品，采用的三级冷凝回收系统是根据氯化后气体的沸点差来进行分离:第一级冷却方式采用隔板干式收尘器，控制冷却温度为200°C，使FeCl3、NaCl、KCl、MgCl2、FeCl2和CaCl2杂质以固体的方式除去;第二级冷凝的冷却温度控制在160°C，使AlCl3以固体形式收集;第三级冷凝的冷却温度为90°C，使TiCl4以固体形式除去，同时第二级冷凝中得到的固体AlCl3,真空升华精制，得到纯度大于99%的无水氯化铝；
[0078]通过三级冷凝回收装置，无水氯化铝精制过程和第三级冷凝回收过程中，排放的气体含有SiCl4、C0、C02、Cl2、C0Cl2，经过布袋收尘装置和尾气吸收池处理后，得到四氯化硅产品，尾气最后排入大气；
[0079](2)向99 %的无水氯化铝中，加入氢氧化钠溶液，在60 V，搅拌30min，搅拌速率为300rpm，制得中间产物;其中，氢氧化钠溶液的浓度为150g/L，按质量比，150g/L氢氧化钠溶液:99 %的无水氯化铝= 5:1;
[0080](3)将中间产物，沉淀，过滤后，固液分离，得到氢氧化铝沉淀和氯化钠溶液；
[0081](4)将氯化钠电解生成氢氧化钠、氯气及氢气，将氯气返回步骤I循环使用;将氢氧化钠溶液经调整浓度后返回步骤2循环使用；
[0082]步骤3，煅烧分解:
[0083]将氢氧化铝沉淀，在1200°C，煅烧20min，分解生成冶金级氧化铝；
[0084]步骤4，电解:
[0085]将冶金级氧化铝，电解，得到金属铝。
[0086]实施例4
[0087]—种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，包括以下步骤:
[0088]步骤I，粉煤灰微波加热氯化分解:
[0089]向含氧化铝质量分数为40%的高铝粉煤灰中加入碳，混合后一并粉碎，然后通入氯气，压力为常压，采用微波频率为2.5GHz微波流化床加热1min，达到800°C，恒温30min，将粉煤灰充分分解，得到含氯化铝的多种氯化混合气体;其中，按质量比，粉煤灰:碳= 1:3，粉煤灰:氯气= 1:5;
[0090]步骤2，分离净化，沉降氯化铝:
[0091](I)除杂精制过程是将含氯化铝的多种氯化混合气体，经三级冷凝回收装置去除杂质，得到纯度大于99%的无水氯化铝产品，采用的三级冷凝回收系统是根据氯化后气体的沸点差来进行分离:第一级冷却方式采用隔板干式收尘器，控制冷却温度为200°C，使FeCl3、NaCl、KCl、MgCl2、FeCl2和CaCl2杂质以固体的方式除去;第二级冷凝的冷却温度控制在160°C，使AlCl3以固体形式收集;第三级冷凝的冷却温度为100°C，使TiCl4以固体形式除去，同时第二级冷凝中得到的固体AlCl3,真空升华精制，得到纯度大于99%的无水氯化铝；
[0092]通过三级冷凝回收装置，无水氯化铝精制过程和第三级冷凝回收过程中，排放的气体含有SiCl4、C0、C02、Cl2、C0Cl2，经过布袋收尘装置和尾气吸收池处理后，得到四氯化硅产品，尾气最后排入大气；
[0093](2)向99 %的无水氯化铝中，加入氢氧化钠溶液，在60 V，搅拌30min，搅拌速率为300rpm，制得中间产物;其中，氢氧化钠溶液的浓度为150g/L，按质量比，150g/L氢氧化钠溶液:99 %的无水氯化铝= 5:1;
[0094](3)将中间产物，沉淀，过滤后，固液分离，得到氢氧化铝沉淀和氯化钠溶液；
[0095](4)将氯化钠电解生成氢氧化钠、氯气及氢气，将氯气返回步骤I循环使用;将氢氧化钠溶液经调整浓度后返回步骤2循环使用；
[0096]步骤3，煅烧分解:
[0097]将氢氧化铝沉淀，在1200°C，煅烧20min，分解生成冶金级氧化铝；
[0098]步骤4，电解:
[0099]将冶金级氧化铝，电解，得到金属铝。
[0100]实施例5
[0101]—种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，包括以下步骤:
[0102]步骤I，粉煤灰微波加热氯化分解:
[0103]向含氧化铝质量分数为30%的高铝粉煤灰中加入碳，混合后一并粉碎，然后通入氯气，压力为常压，采用微波频率为2.3GHz微波流化床加热5min，达到300 °C，恒温60min，将粉煤灰充分分解，得到含氯化铝的多种氯化混合气体;其中，按质量比，粉煤灰:碳=1:5，粉煤灰:氯气= 1:7;
[0104]步骤2，分离净化，沉降氯化铝:
[0105](I)除杂精制过程是将含氯化铝的多种氯化混合气体，经三级冷凝回收装置去除杂质，得到纯度大于99%的无水氯化铝产品，采用的三级冷凝回收系统是根据氯化后气体的沸点差来进行分离:第一级冷却方式采用隔板干式收尘器，控制冷却温度为180°C，使FeCl3、NaCl、KCl、MgCl2、FeCl2和CaCl2杂质以固体的方式除去;第二级冷凝的冷却温度控制在150°C，使AlCl3以固体形式收集;第三级冷凝的冷却温度为80°C，使TiCl4以固体形式除去，同时第二级冷凝中得到的固体AlCl3,真空升华精制，得到纯度大于99%的无水氯化铝。
[0106]通过三级冷凝回收装置，无水氯化铝精制过程和第三级冷凝回收过程中，排放的气体含有SiCl4、C0、C02、Cl2、C0Cl2，经过布袋收尘装置和尾气吸收池处理后，得到四氯化硅产品，尾气最后排入大气；
[0107](2)向99 %的无水氯化铝中，加入氢氧化钠溶液，在30 V，搅拌40min，搅拌速率为200rpm，制得中间产物;其中，氢氧化钠溶液的浓度为150g/L，按质量比，150g/L氢氧化钠溶液:99 %的无水氯化铝= 5:1;
[0108](3)将中间产物，沉淀，过滤后，固液分离，得到氢氧化铝沉淀和氯化钠溶液；
[0109](4)将氯化钠电解生成氢氧化钠、氯气及氢气，将氯气返回步骤I循环使用;将氢氧化钠溶液经调整浓度后返回步骤2循环使用；
[0110]步骤3，煅烧分解:
[0111]将氢氧化铝沉淀，在1200°C，煅烧20min，分解生成冶金级氧化铝；
[0112]步骤4，电解:
[0113]将冶金级氧化铝，电解，得到金属铝。
[0114]实施例6
[0115]—种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，包括以下步骤:
[0116]步骤I，粉煤灰微波加热氯化分解:
[0117]向含氧化铝质量分数为40%的高铝粉煤灰中加入碳，混合后一并粉碎，然后通入氯气，压力为常压，采用微波频率为2.3GHz微波流化床加热60miη，达到1200°C，恒温1min，将粉煤灰充分分解，得到含氯化铝的多种氯化混合气体;其中，按质量比，粉煤灰:碳= 1:1，粉煤灰:氯气= 1:2;
[0118]步骤2，分离净化，沉降氯化铝:
[0119](I)除杂精制过程是将含氯化铝的多种氯化混合气体，经三级冷凝回收装置去除杂质，得到纯度大于99%的无水氯化铝产品，采用的三级冷凝回收系统是根据氯化后气体的沸点差来进行分离:第一级冷却方式采用隔板干式收尘器，控制冷却温度为250°C，使FeCl3、NaCl、KCl、MgCl2、FeCl2和CaCl2杂质以固体的方式除去;第二级冷凝的冷却温度控制在170°C，使AlCl3以固体形式收集;第三级冷凝的冷却温度为120°C，使TiCl4以固体形式除去，同时第二级冷凝中得到的固体AlCl3,真空升华精制，得到纯度大于99%的无水氯化铝。
[0120]通过三级冷凝回收装置，无水氯化铝精制过程和第三级冷凝回收过程中，排放的气体含有SiCl4、C0、C02、Cl2、C0Cl2，经过布袋收尘装置和尾气吸收池处理后，得到四氯化硅产品，尾气最后排入大气；
[0121](2)向99%的无水氯化铝中，加入氢氧化钠溶液，在100°C，搅拌20min，搅拌速率为300rpm，制得中间产物;其中，氢氧化钠溶液的浓度为150g/L，按质量比，150g/L氢氧化钠溶液:99 %的无水氯化铝= 7:1;
[0122](3)将中间产物，沉淀，过滤后，固液分离，得到氢氧化铝沉淀和氯化钠溶液；
[0123](4)将氯化钠电解生成氢氧化钠、氯气及氢气，将氯气返回步骤I循环使用;将氢氧化钠溶液经调整浓度后返回步骤2循环使用；
[0124]步骤3，煅烧分解:
[0125]将氢氧化铝沉淀，在800°C，煅烧60min，分解生成冶金级氧化铝；
[0126]步骤4，电解:
[0127]将冶金级氧化铝，电解，得到金属铝。
【主权项】
1.一种粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，具体包括以下步骤: 步骤I，粉煤灰微波加热氯化分解: 将粉煤灰中加入碳，混合均匀，通入氯气，压力为常压，采用微波流化床加热5?60min，达到300?1200 °C，恒温10?60min，将粉煤灰充分分解，得到含氯化铝的多种氯化混合气体;其中，按质量比，粉煤灰:碳=(1:1)?(1:5)，粉煤灰:氯气= (1:2)?(1:7); 步骤2，分离净化，沉降氯化铝: (1)含氯化铝的多种氯化混合气体，经除杂和精制，制得纯度大于99%的无水氯化铝； (2)向99%的无水氯化铝中，加入氢氧化钠溶液，在30?100°C，搅拌20?40min，搅拌速率为200?300rpm，制得中间产物；其中，氢氧化钠溶液的浓度为100?150g/L，按质量比，100-150g/L氢氧化钠溶液:99 %的无水氯化铝=(5:1)?(7:1); (3)将中间产物，沉淀，过滤后，固液分离，得到氢氧化铝沉淀和氯化钠溶液； (4)将氯化钠电解生成氢氧化钠、氯气及氢气，将氯气返回步骤I循环使用;将氢氧化钠溶液经调整浓度后返回步骤2循环使用； 步骤3，煅烧分解: 将氢氧化铝沉淀，在800?1200 0C，煅烧20?60min，分解生成氧化铝； 步骤4，电解: 将冶金级氧化铝，电解，得到金属铝。2.如权利要求1所述的粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述步骤I中，粉煤灰是指含氧化铝质量分数大于25%的高铝粉煤灰，高铝粉煤灰中氧化铝和氧化硅含量之和大于75%。3.如权利要求1所述的粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述步骤I中，将粉煤灰与碳混和均匀是指将粉煤灰、碳按比例混合后一并粉碎。4.如权利要求1所述的粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述步骤I中，其中，按质量比，粉煤灰:碳= 1:2。5.如权利要求1所述的粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述步骤I中，微波流化床的微波频率为2.3?2.5GHz。6.如权利要求1所述的粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述步骤I中，微波流化床加热5?1min，达到800 °C，恒温20min。7.如权利要求1所述的粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述步骤2(I)中，除杂精制过程是将含氯化铝的多种氯化混合气体，经三级冷凝回收装置去除杂质，得到纯度大于99%的无水氯化铝产品，采用的三级冷凝回收系统是根据氯化后气体的沸点差来进行分离:第一级冷却方式采用隔板干式收尘器或旋风除尘器，控制冷却温度为180?250°C，使FeCl3、NaCl、KCl、MgCl2、FeCl2和CaCl2杂质以固体的方式除去；第二级冷凝的冷却温度控制在150?170°C，使AlCl3以固体形式收集;第三级冷凝的冷却温度为80?120°C，使TiCl4以固体形式除去，同时第二级冷凝中得到的固体AlCl3,真空升华精制，得到纯度大于99%的无水氯化铝。8.如权利要求7所述的粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述的步骤2(I)中，通过三级冷凝回收装置，在第二级冷凝后，得到的气态物质中，AlCl3质量百分含量大于等于10%时，进行二次捕集得到AlCl3,然后进行真空升华精制，得到纯度大于99%的无水氯化铝产品。9.如权利要求7所述的粉煤灰微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述步骤2 (I)中，通过三级冷凝回收装置，无水氯化铝精制过程和第三级冷凝回收过程中，排放的气体含有SiCl4、C0、C02、Cl2、C0Cl2，经过布袋收尘装置和尾气吸收池处理后，得到四氯化硅产品，尾气最后排入大气。
【文档编号】C22B7/00GK106048226SQ201610340715
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】张廷安, 吕国志, 王龙, 豆志河, 刘燕, 张子木, 王艳秀, 赵秋月
【申请人】东北大学