制备氧化铝和各种其他产品的工艺的制作方法

制备氧化铝和各种其他产品的工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供用于制备氧化铝的工艺。这些工艺可包括：用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离；使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl3形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离；以及，在对于将AlCl3转化为Al2O3来说有效的条件下加热所述沉淀物，并任选地回收因此而产生的气态HCl。这些工艺还可用于制备各种其他产品，例如赤铁矿、MgO、二氧化硅和各种金属氧化物、各种金属的硫酸盐和氯化物，以及稀土元素、稀有金属和铝。
【专利说明】制备氧化铝和各种其他产品的工艺
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2011年9月16日提交的美国61/535，435、于2012年I月10日提交的美国61/584，937、于2012年7月6日提交的美国61/668，646的优先权，这些文献的全部内容在此通过引用方式并入。
【技术领域】
[0002]本公开涉及应用于生产氧化铝的化学领域中的改进。举例来说，其涉及用于经由从含铝材料提取铝而生产氧化铝的工艺。这些工艺还可以有效制备其他产品，例如赤铁矿、MgO、二氧化硅和各种金属氧化物、硫酸盐和其他各种金属的氯化物，以及稀土元素、稀有金属和招。
【背景技术】
[0003]已知有多种用于生产氧化铝的工艺。它们中的多种使用铝土矿作为起始材料。这些工艺，主要是碱工艺，已经使用了多年。这种碱工艺中的几种工艺的缺点在于，不能高效地分离和提取具有附加值的副产品，因此会产生严重的环境影响。虽然也有开发工作是将盐酸用于浸取步骤，但发现这样的工艺对于除去绝大部分的杂质、尤其是铁是不高效的。例如，特别是当使用连续工艺时，还难以经由适当且经济的技术除去铁。

【发明内容】

[0004]根据本发明的一个方面，提供一种用于制备氧化铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括:
用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，
使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl3形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离，
在对于将AlCl3转化为Al2O3来说有效的条件下加热所述沉淀物，并回收因此而产生的气态HCl，和
以如下方式再循环因此而产生的气态HC1，即，使其与水接触以获得具有高于HCl共沸浓度(20.2重量％ )的组合物，并用所述组合物与又一量的含铝材料反应以对其进行浸取。
[0005]根据本发明的另一方面，提供一种用于制备氧化铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括:
用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，
使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl3形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离，
在对于将AlCl3转化为Al2O3来说有效的条件下加热所述沉淀物，并回收因此而产生的气态HCl，和
以如下方式再循环因此而产生的气态HC1，即，使其与水接触以获得具有约18-约45重量％或约25-约45重量％的浓度的组合物，并用所述组合物与又一量的含铝材料反应以对其进行浸取。
[0006]根据本发明的另一方面，提供一种用于制备氧化铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括:
用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，
使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl3形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离，
在对于将AlCl3转化为Al2O3来说有效的条件下加热所述沉淀物，并回收因此而产生的气态HCl，和
以如下方式再循环因此而产生的气态HC1，即，使其与水接触以获得具有约18-约45重量％或约25-约45重量％的浓度的组合物，并用所述组合物浸取所述含铝材料。
[0007]根据本发明的另一方面，提供一种用于制备氧化铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括:
用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，
使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl3形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离，
在对于将AlCl3转化为Al2O3来说有效的条件下加热所述沉淀物，并回收因此而产生的气态HCl，和
以如下方式再循环因此而产生的气态HCl，即，使其与浸取液接触以以AlCl3.6H20的形式沉淀铝离子。
[0008]根据本发明的另一方面，提供一种用于制备氧化铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括:
用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，
使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl3形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离，和
在对于将AlCl3转化为Al2O3来说有效的条件下加热所述沉淀物。
[0009]根据本发明的另一方面，提供一种用于制备氧化铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括:
用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，
使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl3形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离，和
在对于将AlCl3转化为Al2O3来说有效的条件下加热所述沉淀物，并任选地回收因此而产生的气态HCl。[0010]根据本发明的一个方面，提供一种用于制备铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括:
用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，
使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl3形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离，
在对于将AlCl3转化为Al2O3来说有效的条件下加热所述沉淀物，和 将Al2O3转化为招。
[0011]根据本发明的另一方面，提供一种用于制备铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括:
用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，
使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl3形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离，
在对于将AlCl3转化为Al2 O3来说有效的条件下加热所述沉淀物，并任选地回收因此而产生的HCl，和
将Al2O3转化为招。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]在仅以示例的方式表示公开内容的各种实施方式的下述的附图中:
[0013]图1表示根据本公开的用于制备氧化铝和各种其他产品的工艺的一个实施例的方框图；
[0014]图2为根据本申请的实施例的对于Al和Fe的提取曲线，其中提取百分比表达为浸取时间的函数；
[0015]图3表示根据本公开的用于制备氧化铝和各种其他产品的工艺的另一实施例的方框图；
[0016]图4为根据本公开的用于纯化/浓缩HCl的工艺的实施例的示意图；
[0017]图5为根据本公开的用于纯化/浓缩HCl的工艺的实施例的示意图；
[0018]图6表示根据本公开的用于制备氧化铝和各种其他产品的工艺的实施例的另一方框图；
[0019]图7表示根据本公开的用于制备氧化铝和各种其他产品的工艺的实施例的另一方框图。
【具体实施方式】
[0020]下述非限制性实施例进一步说明本公开中所述的技术。
[0021]含铝材料举例来说可选自含铝矿石(例如可使用铝硅酸盐矿物、粘土、泥板岩、霞石、泥石、绿柱石、冰晶石、石榴石、尖晶石、铝土矿、高岭土或其混合物)。含铝材料也可为再循环的工业含铝材料，例如矿渣、红泥或飞灰。
[0022]本文中所使用的表达“红泥”是指，举例来说在生产氧化铝的过程中生成的工业废物。举例来说，这种废物可包括二氧化硅、铝、铁、钙和任选地钛。其也可包括一系列的微量组分，例如Na、K、Cr、V、N1、Ba、Cu、Mn、Pb、和/或Zn等。举例来说，红泥可包括约15-约80重量％的Fe2O3，约1-约35重量％的Al2O3，约1-约65重量％的S12，约1-约20重量％的Na2O,约1-约20重量％的CaO，O-约35重量％的Ti02。根据另一个例子，红泥可包括约30-约65重量％的Fe2O3,约10-约20重量％的Al2O3,约3-约50重量％的S12,约2-约10重量％的Na2O,约2-约8重量％的CaO和O-约25重量％的T12。
[0023]本文中所使用的表达“飞灰”是指，举例来说燃烧中生成的工业废物。举例来说，该废物可含有各种元素，例如二氧化硅、氧、铝、铁、钙。举例来说，飞灰可包括二氧化硅(S12)和氧化铝(Al2O3)。举例来说，飞灰可进一步包括氧化钙(CaO)和/或氧化铁(Fe2O3)。举例来说，飞灰可包括与烟道气一起上升的微粒。举例来说，飞灰可在煤的燃烧过程中产生。举例来说，飞灰还可包括选自砷、铍、硼、镉、铬、铬V1、钴、铅、镁、汞、钥、硒、锶、铊、和/或钒的至少一种元素。举例来说飞灰还可包含稀土元素和稀有金属。举例来说飞灰可认为是含铝材料。
[0024]本文中所使用的表达“矿渣”是指，举例来说包含氧化铝和任选地其他氧化物例如钙、镁、铁和/或硅的氧化物的工业废物。
[0025]本文中所使用的表达“稀土元素”(也称为“REE”)是指，举例来说选自钪、钇、镧、铈、镨、钕、钜、钐、铕、钆、铽、镝、钦、铒、铥、镱、和镏的稀有元素。本文中所使用的表达“稀有金属”是指，举例来说选自铟、锆、锂和镓的稀有金属。这些稀土元素和稀有金属可为各种形式，例如元素形式(或金属形式)，以氯化物、氧化物、氢氧化物等形式。本公开中所使用的表达“稀土”是如上所述的“稀土元素”的同义词。
[0026]本文中所使用的表达“至少一种铁氯化物”是指，举例来说FeCl2、FeCl3或其混合物。
[0027]本文中所使用的表达“赤铁矿”是指，举例来说包括a -Fe2O3^ Y _Fe203、β -Fe0.0H的化合物或其混合物。
[0028]本文中所使用的表达“铁离子”是指，举例来说包含选自所有可能的Fe离子形式中的至少一种铁离子。举例来说，所述至少一种铁离子可以是Fe2+、Fe3+或其混合物。
[0029]本文中所使用的表达“铝离子”是指，举例来说包含选自所有可能的Al离子形式中的至少一种铝离子。举例来说，所述至少一种铝离子可以是Al3+。
[0030]本文中所使用的表达“至少一铝离子”是指，举例来说选自所有可能的Al离子形式中的至少一种铝离子。举例来说，所述至少一铝离子可以是Al3+。
[0031]本文中所使用的表达“至少一铁离子”是指，举例来说选自所有可能的Fe离子形式中的至少一种铁离子。举例来说，所述至少一铁离子可以是Fe2+、Fe3+或其混合物。
[0032]本文中所使用的表达“至少一沉淀了的铁离子”是指，举例来说选自所有可能的以固体形式沉淀了的Fe离子形式中的至少一种铁离子。举例来说存在于这种沉淀的至少一种铁离子可以是Fe2+、Fe3+或其混合物。
[0033]本文中使用的程度术语例如“约”和“大约”的意思是被修饰的术语的偏离的合理量，其使得最终结果并未显著改变。如果该偏差不会否定其所修饰的词的意义的话，这些程度术语可解释 为包含被修饰术语的至少±5%或至少±10%的偏差。
[0034]举例来说，可用具有约10-约50重量％、约15-约45重量％、约18-约45重量％、约18-约32重量％、约20-约45重量％、约25-约45重量％、约26-约42重量％、约28-约40重量％、约30-约38重量％、或约25-约36重量％的浓度的HCl浸取含铝材料。
[0035]举例来说，所述含铝材料可在约125-约225°C、约150-约200°C、约160-约190°C、约185-约190°C、约160-约180°C、约160-约175°C、或约165-约170°C的温度下浸取。
[0036]举例来说，所述含招材料可在约4_约1bargJy^ 4_约8barg、或约5_约6barg的压力下浸取。
[0037]举例来说，所述工艺可进一步包括:以如下方式再循环因此而产生的气态HC1，gp，使其与水接触以获得具有约I8-约45重量％、约25-约45重量％浓度的组合物。
[0038]举例来说，所述工艺可进一步包括:以如下方式再循环因此而产生的气态HC1，即，使其与水接触以获得具有约18-约45重量％、约25-约45重量％浓度的组合物，并用所述组合物浸取所述含铝材料。
[0039]举例来说，所述液体可包含铁氯化物。所述铁氯化物可包括FeCl2、FeCl3、或其混合物中的至少一种。
[0040]举例来说，所述液体可以具有至少30重量％的铁氯化物浓度；且可然后在约155-约350°C的温度下水解。
[0041]举例来说，将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述铁氯化物水解， 以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，并回收所述赤铁矿。
[0042]举例来说，由于选择性萃取，不可水解的元素连同赤铁矿可在循环回路中浓缩至约0.125-约52重量％的浓度。
[0043]举例来说，可将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述至少一种铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在约155-约350°C的温度下水解。
[0044]举例来说，可将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述至少一种铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，并回收所述赤铁矿。
[0045]举例来说，可将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述至少一种铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，回收所述赤铁矿，并从所述液体回收稀土元素和/或稀有金属。
[0046]举例来说，可在约150-约175°C、约155-约170°C、约165-约170°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解。
[0047]举例来说，可将所述液体浓缩成具有至少30重量％的铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，回收所述赤铁矿，并从所述液体回收稀土元素和/或稀有金属。
[0048]举例来说，所述工艺可进一步包括:在回收所述稀土元素和/或稀有金属之后，使所述液体与HCl反应以使MgCl2沉淀，并将其回收。
[0049]举例来说，所述工艺可进一步包括:将MgCl2煅烧成MgO。[0050]举例来说，所述工艺可进一步包括:在回收稀土元素和/或稀有金属之后，使所述液体和HCl反应，并基本上选择性地沉淀Na2S04。举例来说，可通过使所述液体和H2SO4反应来沉淀Na2SO4。
[0051]举例来说，所述工艺可进一步包括:在回收稀土元素和/或稀有金属之后，使所述液体和HCl反应，并基本上选择性地沉淀K2S04。举例来说，可通过添加H2SO4来沉淀K2S04。
[0052]举例来说，可将所述液体浓缩成具有至少30重量％的铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，回收所述赤铁矿，并使所述液体与HCl反应。举例来说，该工 艺可进一步包括:使所述液体与H2SO4反应以基本上选择性地沉淀Na2S04。该工艺可进一步包括:使所述液体与H2SO4反应以基本上选择性地沉淀K2SO4。
[0053]举例来说，所述工艺可包括:使在该工艺过程中获得的干的单个的盐(例如，Na或K盐)与H2SO4反应，并在产生可销售的Na2SO4和K2SO4的同时回收HCl，并回收约15-约90
重量％的盐酸。
[0054]举例来说，该工艺中产生的氯化钠可经历与硫酸的化学反应以获得硫酸钠并生成盐酸。氯化钾可经历与硫酸的化学反应以获得硫酸钾并生成盐酸。钠和钾氯化物的盐水溶液可选择性地作为适应性的小型氯碱电解池的进料材料。在后者的情况下，产生常规的碱(NaOH 和 Κ0Η)和漂白剂(NaOCl 和 K0C1)。
[0055]举例来说，所述工艺可进一步包括:在回收稀土元素和/或稀有金属之后，从所述液体回收NaCl，使所述NaCl与H2SO4反应，并基本上选择性地沉淀Na2SO4。
[0056]举例来说，所述工艺可进一步包括:在回收所述稀土元素和/或稀有金属的下游，从所述液体回收KCl，使所述KCl与H2SO4反应并基本上选择性地沉淀K2SO4。
[0057]举例来说，所述工艺可进一步包括:在回收所述稀土元素和/或稀有金属的下游，从所述液体回收NaCl，实施电解以生成NaOH和NaOCl。
[0058]举例来说，所述工艺可进一步包括:在回收所述稀土元素和/或稀有金属的下游，从所述液体回收KCl，使所述KCl反应，实施电解以生成KOH和KOCl。
[0059]举例来说，可将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述至少一种铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，回收所述赤铁矿，并从所述液体提取NaCl和/或KCl。
[0060]举例来说，所述工艺可进一步包括:使所述NaCl与H2SO4反应，以基本上选择性地沉淀 Na2SO4。
[0061]举例来说，所述工艺可进一步包括:使所述KCl与&304反应，以基本上选择性地沉淀 K2SO4。
[0062]举例来说，所述工艺可进一步包括:实施电解所述NaCl以生成NaOH和NaOCl。
[0063]举例来说，所述工艺可进一步包括:实施电解所述KCl以生成KOH和KOCl。
[0064]举例来说，所述工艺可包括:将所述固体与所述浸取液分离，并清洗所述固体以获得具有至少95 %、至少96 %、至少97 %、至少98 %、至少99 %、至少99.5 %、或至少99.9 %
纯度的二氧化硅。[0065]举例来说，所述工艺可包括:使所述浸取液与气态HCl反应，以获得所述液体和以AlCl3.6H20的形式包含所述铝离子的沉淀物。
[0066]举例来说，所述工艺可包括:使所述浸取液与干燥气态HCl反应，以获得所述液体和以AlCl3.6H20的形式包含所述铝离子的沉淀物。
[0067]举例来说，所述工艺可包括:使所述浸取液和如本公开所示地回收、再生成和/或纯化的具有至少30重量％的酸反应，以获得所述液体和以AlCl3.6H20的形式包含所述铝离子的所述沉淀物
[0068]
[0069]举例来说，所述工艺可包括:使所述浸取液和气态HCl反应，以获得所述液体和包含所述铝离子的所述沉淀物，所述沉淀物通过结晶AlCl3.6H20而形成。
[0070]举例来说，所述工艺可包括:使所述浸取液和干的气态HCl反应，以获得所述液体和包含所述铝离子的所述沉淀物，所述沉淀物通过结晶AlCl3.6H20而形成。
[0071]举例来说，所述气态HCl可具有至少85wt%、或至少90wt%的HCl浓度。
[0072]举例来说，所述气态HCl可具有约90wt%、或约90% -约95wt%的HCl浓度。
[0073]举例来说，在所述结晶AlCl3.6Η20的过程中，可将所述液体保持在约25-约35重量％、或约30-约32重量％的HCl浓度。
[0074]举例来说，所述 结晶可在约45-约65°C、或约50-约60°C的温度下实施。
[0075]举例来说，所述HCl可获自所述因此而产生的气态HCl。
[0076]举例来说，在本公开的工艺中，将会浸取给定批次或量的所述含铝材料，然后将会转化成AlCl3,然后在将AlCl3煅烧成Al2O3的过程中生成的所述HCl将会用于举例来说浸取另一给定批次或量的所述含铝材料。
[0077]举例来说，所述工艺包括在至少850、900、925、930、1000、1100、1200、或1250°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3转化成Al2O315
[0078]举例来说，将AlCl3转化为Al2O3可包括煅烧AlCl3。
[0079]举例来说，煅烧对于将AlCl3转化为β -Al2O3是有效的。
[0080]举例来说，煅烧对于将AlCl3转化为a -Al2O3是有效的。
[0081]举例来说，将AlCl3转化为Al2O3可包括:经由二阶段循环流化床反应器实施煅烧。
[0082]举例来说，将AlCl3转化为Al2O3可包括:经由包括预热系统的二阶段循环流化床反应器实施煅烧。
[0083]举例来说，将AlCl3转化为Al2O3可包括:在低温下例如在约300-约600 V、约325-约 550°C、约 350-约 500°C、约 375-约 450°C、约 375-约 425°C、或约 385-约 400°C实施煅烧和/或注射蒸汽。
[0084]举例来说，将AlCl3转化为Al2O3可包括:在低温下例如至少350°C实施煅烧和/或
注射蒸汽。
[0085]举例来说，将AlCl3转化为Al2O3可包括:在低温下例如低于600°C实施煅烧和/或
注射蒸汽。
[0086]举例来说，将AlCl3转化为Al2O3可包括:通过使用煤作为燃烧源并通过使用脱气单元实施煅烧。
[0087]举例来说，可在约200-约 700psig、约 300-约 700psig、约 400-约 700psig、约550-约650psig、约575-约625psig、或约590-约610psig的压力下注射蒸汽(或水蒸
气)O
[0088]举例来说，可注射蒸汽(或水蒸气)且可使用等离子炬实施流化。
[0089]举例来说，所述蒸汽(或水蒸气)可以是过热的。
[0090]举例来说，将AlCl3转化为Al2O3可包括:通过一氧化碳(CO)实施煅烧。
[0091]举例来说，将AlCl3转化为Al2O3可包括:通过炼厂气(RefineryFuel Gas, RFG)实施煅烧。
[0092]举例来说，可通过注射水蒸汽或蒸汽和/或通过使用选自化石燃料、一氧化碳、炼厂气、煤、或含氯气体和/或溶剂的燃烧源实施煅烧。
[0093]举例来说，可通过注射水蒸汽或蒸汽和/或通过使用选自天然气或丙烷的燃烧源实施煅烧。
[0094]举例来说，可通过以电加热、气加热、微波加热提供热量实施煅烧。
[0095]举例来说，所述流化床反应器可包括选自金属氯化物的金属催化剂。 [0096]举例来说，所述流化床反应器可包括为FeCl3、FeCl2或其混合物的金属催化剂。
[0097]举例来说，所述流化床反应器可包括为FeCl3的金属催化剂。
[0098]举例来说，所述预热系统可包括等离子炬。
[0099]举例来说，蒸汽可用作所述流化床流化介质加热。加热也可为电的。
[0100]举例来说，等离子炬可用于预热煅烧反应器。
[0101]举例来说，等离子炬可用于预热进入煅烧反应器的空气。
[0102]举例来说，等离子炬可用于预热流化床。
[0103]举例来说，从O2 (或氧化)方面来说，煅烧介质可为基本上中性。举例来说，煅烧介质可有助于还原(例如CO浓度约10ppm)。
[0104]举例来说，煅烧介质对于阻止形成Cl2是有效的。
[0105]举例来说，所述工艺可包括:通过实施煅烧AlCl3.6H20而将AlCl3.6H20转化为Al2O3,该煅烧通过燃烧气体混合物来提供，该气体混合物包括:
CH4:0-约 Ivol % ；
C2H61-约 2vol% ；
C3H8:0-约 2vol% ；
C4H10:0-约 Ivol % ；
N2:0-约 0.5vol% ；
H2:约 0.25-约 15.1vol % ；
CO:约 70-约 82.5vol% ;和
CO2:约 1.0-约 3.5vol%。
[0106]该混合物对于15.3-16.3%体积废气的还原可以是有效的；因此，在循环流化床的实际操作中证实了，容量增加了 15.3-16.3%。因此，对于相同的流体，其代表了
0.65*16.3%= 10.6%的 Opex。
[0107]举例来说，流化床中的空气对中性气体的比(NmVh对Nm3/h)可为约9.5_约10。
[0108]举例来说，流化床中的空气对CO气体的比(NmVh对Nm3/h)可为约2_约3。
[0109]举例来说，所述工艺可包括:在浸取所述含铝材料前，预浸取除去任选地包含于所述含铝材料的氟。
[0110]举例来说，所述工艺可包括:用HCl浸取所述含铝材料以获得所述包含铝离子的浸取液和所述固体，将所述固体和浸取液分离，并进一步处理所述固体以将包含于所述固体中的S12和T12分离。
[0111]举例来说，所述工艺可包括:用HCl浸取所述含铝材料以获得所述包含铝离子的浸取液和所述固体，将所述固体和浸取液分离，并进一步用HCl处理所述固体以将包含于所述固体中的S12和T12分离。
[0112]举例来说，所述工艺可包括:用HCl浸取所述含铝材料以获得所述包含铝离子的浸取液和所述固体，将所述固体和浸取液分离，并进一步用低于20wt%的HC1、在低于85°C的温度下、在MgCl的存在下处理所述固体以将包含于所述固体中的S12和T12分离。
[0113]举例来说，将AlCl3转化为Al2O3可包括:实施一步煅烧。
[0114]举例来说，使用蒸汽、在不同的温度下实施煅烧。由过热蒸汽施加的温度可为约350-约 550°C、或 350-约 940°C、或 350-约 1200°C。
[0115]举例来说，可实施水解器的多阶段蒸发步骤以显著降低能量消耗。
[0116]举例来说，所述工艺对于提供至少93%、至少94%、至少95%、约90-约95%、约92-约95%、或约93-约95%的Al2O3回收产率是有效的。
[0117]举例来说，所述工艺对于提供至少98 %、至少99 %、约98-约99.5 %、或约
98.5-约99.5%的Fe2O3回收产率是有效的。
[0118]举例来说，所述工艺对于提供至少96 %、至少97 %、至少98 %、或约96-约98 %的MgO回收产率是有效的。
[0119]举例来说，所述工艺对于提供至少98 %、至少99 %、或约98-约99.9 %的HCl回收
产率是有效的。
[0120]举例来说，所述工艺对于通过使用经由内部浓缩回路的内部工艺提供约75-约
96.5%的稀土元素氯化物(REE-Cl)和稀有金属氯化物(RM-Cl)的回收产率是有效的。
[0121]举例来说，所述工艺对于提供约99.75%的带有不可水解元素的盐酸的回收产率是有效的。
[0122]举例来说，所述含铝材料可以是泥板岩。
[0123]举例来说，所述含铝材料可以是铝土矿。
[0124]举例来说，所述含铝材料可以是红泥。
[0125]举例来说，所述含铝材料可以是飞灰。
[0126]举例来说，所述含铝材料可选自工业耐火材料。
[0127]举例来说，所述含铝材料可选自铝硅酸盐矿物。
[0128]举例来说，所述工艺对避免产生红泥是有效的。
[0129]举例来说，所述氧化铝和其他产品基本上不含红泥。
[0130]举例来说，HCl可被再循环。举例来说，该再循环的HCl可被浓缩和/或纯化。
[0131] 举例来说，气态HCl可通过H2SO4被浓缩和/或纯化。举例来说，气态HCl可通过填充柱，在该填充柱其与H2SO4逆流接触。举例来说，通过如此操作，HCl浓度可增加至少 50wt%、至少 60wt%、至少 70wt%、至少 75wt%、至少 SOwt1^、约 50wt% -约 SOwt1^、约55wt% -约75wt%、或约60wt%。举例来说,所述柱可填充有例如聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸三亚甲基酯(PTT)的聚合物。
[0132]举例来说，气态HCl可通过CaCl2被浓缩和/或纯化。举例来说，气态HCl可通过填充有CaCl2的柱。
[0133]举例来说，所述工艺可进一步包括将氧化铝(Al2O3)转化为铝。举例来说，可通过使用霍尔-埃鲁特工艺(Hall-H6roult process)实施将氧化铝转化为铝。可参考多种专利和专利申请例如 US20100065435、US20020056650、US5876584、US6565733 中的该公知工艺。也可通过其他方法实施转化，例如US7867373、US4265716、US6565733(将氧化铝转化成硫化铝，之后将硫化铝转化为铝)中所描述的方法。举例来说，可在低于200°C的温度下，使用还原环境和碳来生产铝。还可通过使用钾和无水氯化铝的还原(维勒工艺(WohlerProcess))来生产招。
[0134]根据如图1所示的一个实施例，所述工艺可包括如下步骤(图1中的附图标记对应如下步骤):
1-将含铝材料降级至约50-约80μ m的平均粒径。
2-使用盐酸处理降级并分级了的材料，所述盐酸允许在预先确定的温度和压力下溶解铝以及其他元素例如铁、镁和包括稀土元素和/或稀有金属在内的其他金属。二氧化硅和钛(如果存在于原材料的话)保持完全未溶解。
3-然后，来自于浸取步骤的母液经历分离、清洗步骤，以分离溶液中的金属氯化物和纯
化的二氧化硅。
4-然后将利用干燥的和高浓度的气态氯化氢喷入结晶器来提高从步骤I得到的废酸浓度。这导致氯化铝六水合物(沉淀)连同最小量的其他杂质结晶。依据这一阶段的铁氯化物的浓度，可进行进一步的结晶步骤。然后将沉淀物与液体分离。
5-然后在高温下将氯化铝六水合物煅烧(举例来说通过回转窑、流化床等)以获得氧化铝形式。然后回收高浓缩的气态氯化氢，并将过量的氯化氢转化成具有最高可能浓度的水溶液形式、以在酸浸取步骤中使用(再循环)。
6-随后，将铁氯化物(从步骤4获得的液体)预浓缩并在低温下水解，这是考虑到Fe2O3(赤铁矿形式)提取和从其水解中回收酸。来自煅烧步骤(步骤5)、浸取部分的放热反应(步骤I)以及该工艺其他部分的所有热回收都被回收至预浓缩器。
10-除去赤铁矿后，可处理富含稀土元素和/或稀有金属的溶液。如图3所示，可进行内部循环(在除去赤铁矿后)且富含稀土元素和/或稀有金属的溶液可用于结晶阶段4。可如PCT/CA2012/000253和/或PCT/CA2012000419中所述地进行所述稀土元素和/或稀有金属的提取。这两篇文献的全部内容在此通过引用方式并入。
其他不可水解的金属氯化物(Me-Cl)诸如MgCl2和其它物质随后经历以下步骤:
7-然后，通过在低温下利用干燥且高浓缩的气态氯化氢喷入结晶器来提高富含氯化镁以及其它不可水解的产品的溶液的浓度。结果是，这会使得氯化镁作为六水合物沉淀，例如在除去氯化钠和氯化钾之后。
8-然后煅烧(通过回转窑，流化床等)六水合氯化镁，非常高浓度的盐酸将因此而再生成并被带回浸取步骤。 9-其它Me-Cl经历标准的热水解步骤，在该步骤中，可生产混合氧化物(Me-O)并再生成处于共沸点(20.2wt% )的盐酸。[0135]NaCl可与H2SO4发生化学反应以生产Na2SO4和处于共沸浓度或高于共沸浓度的HCl。而且，KCl可与H2SO4发生化学反应以生产K2SO4和具有高于共沸浓度的浓度的HCl。钠和钾氯化物的盐水溶液可作为适应性的小型氯碱电解池(adapted small chlor-alkalielectrolysis cell)的进料材料。在后者的情况下，产生常规的碱(NaOH和Κ0Η)和漂白剂(NaOCl 和 K0C1)以及 HCl。
[0136]举例来说，可将所述液体浓缩成具有至少30重量％的铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，并回收所述赤铁矿。
[0137]举例来说，可将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，回收所述赤铁矿，并从所述液体回收稀土元素和/或稀有金属。举例来说，所述方法可进一步包括:在回收所述稀土元素和/或稀有金属之后，使所述液体与HCl反应以产生MgCl2沉淀，并将其回收。
[0138]如前所述，可将各种含铝材料用作本公开中公开的工艺的原材料。使用粘土以及铝土矿的实施例已经进行了实施。但是，本领域技术人员可理解，这个持续的工艺可以处理高百分比的二氧化硅(>55% )和杂质，以及相对低百分比的铝(举例来说，低至约15% )，且仍然是经济和技术上可行的。可得到令人满意的Al2O3产率(>93% -95% )和大于75%的稀土元素和/或稀有金属产率。大多数情况下不需要进行预热处理。本公开所公开的工艺涉及在非常高强度下关于浸取以及酸回收的特殊技术，从而提供一些优于碱法工艺的优点。
[0139]步骤I中， 对不论是否经过热处理的矿物进行破碎、研磨、干燥以及分级，以获得约50 μ m-约80 μ m的平均粒径。
[0140]步骤2中，将磨碎的原料引入反应器并经历浸取阶段。
[0141]步骤2中所用的浸取盐酸为步骤5、6、8、9、10和11(参看图3)中再循环的或再生的酸，且其浓度可在15-45重量％之间变化。通过使用膜分离、低温和/或高压方法可获得更高的浓度。酸浸取可在压力下和接近其沸点的温度下进行，因此可允许最小的浸提时间以及扩大的反应程度(90% -100% )0浸取(步骤2)可在半连续模式下完成，其中在该反应的某一特定阶段，使用高浓度的酸代替含有残留的游离盐酸的废酸，或减小的酸/矿物t匕，由此减少反应时间并提高反应动力。举例来说，动力学常数k可为0.5-0.75g/mole.L。
[0142]如前所述，在不同阶段，碱金属、铁、镁、钠、钙、钾、稀土元素以及其它元素也可为氯化物形式。二氧化硅将保持不溶并经历(步骤3)液/固分离及清洗阶段。为了使盐酸的回收产率最大化，本公开所述工艺使用诸如祀式分级(rake classifying)、带式过滤机过滤、离心分离和其它等技术而趋向于回收溶液中最大量的剩余的游离盐酸和氯化物。纯的S12 ( —个额外的浸取步骤)用最小纯度为99%的纳米水(nano water)清洗。不含二氧化硅的母液被命名为废酸(各种金属氯化物和水)，并进入结晶步骤(步骤4)。
[0143]在步骤4中，利用从步骤5中获得的或再循环的干燥的高浓缩气态氯化氢或大于30重量％的水性HCl来使含有大量氯化铝的废酸(或浸取液)饱和，这会导致氯化铝六水合物(AlCl3.6Η20)沉淀。然后，在被送入煅烧阶段(步骤5)之前，该留存的沉淀物要经过洗涤和过滤或离心。然后来自步骤4的废酸的剩余进入酸回收系统(步骤6-8)进行处理，在酸回收系统中将得到纯的副产品。
[0144]在步骤5中，铝氧化物(氧化铝)可在高温条件下直接获得。将所得的气态形式的高浓缩的氯化氢进料至步骤4和步骤7而用于结晶，在该步骤中其可以通过疏水膜进行处理。过量的氯化氢在此被吸收并被用作再生酸进入浸取步骤2作为高浓缩的酸，其浓度高于其共沸点时的浓度(>20.2%)。举例来说，该浓度可为约18重量约45重量％、约25重量％ -约45重量％或介于25重量％至36重量％之间。
[0145]步骤4之后，各种氯化物的衍生物(主要是带有镁以及稀土元素和稀有金属的铁)将接下来经历铁提取步骤。举例来说，该步骤可利用W02009/153321中公开的技术来实施，W02009/153321的全部内容在此通过引用方式并入。
[0146]在步骤6中，实施在低温(155-350°C )下的水解，生成纯的Fe2O3 (赤铁矿)并再生浓度为至少15%的盐酸。W02009/153321所描述的方法通过一系列的步骤对氯化亚铁、氯化铁的溶液及其可能的混合物以及游 离的盐酸进行处理，这些一系列的步骤包括预浓缩步骤、将氯化亚铁氧化为三价铁形式的氧化步骤，并且最终进行水解步骤，即进入称作水解器(hydrolyser)的操作单元,在该操作单元中，使氯化铁的浓度保持在65重量％以产生富蒸汽和纯的赤铁矿，在该富蒸汽中，其浓度确保氯化氢浓度为15-20.2 %，该纯的赤铁矿随后经历物理分离步骤。冷凝潜热被回收至预浓缩步骤并且与来自煅烧阶段(步骤5)的过量热量一起用作热量输入。
[0147]来自水解器(步骤6)的母液可部分地再循环至第一步骤结晶工艺，在该工艺中可观察到不可水解元素浓度上升。除去铁之后，所述液体富于其它不可水解的元素，且主要包含氯化镁或其它元素的可能混合物(各种氯化物)以及稀土元素和稀有金属。
[0148]氯化物形式的稀土元素和稀有金属，在进入水解操作单元(步骤6)时百分比高度浓缩，并从母液中提取(步骤10)，此处可使用各种已知的技术来提取一系列的单独的RE-O(稀土氧化物)。另外本公开的工艺允许将下述元素在水解器内浓缩至高的浓度:钪(Sc)、镓(Ga)、钇(Y)、镝(Dy)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、铕(Eu)、镧(La)、钐(Sm)，钆(Gd)、铒(Er)、锆(Zr)和其混合物。可用于提取稀土元素和/或稀有金属的技术可参考，举例来说，Zhou et al, RARE METALS, Vol.27，N0.3，2008，P223-227，和 US2004/0042945，其全部内容在此通过引用方式并入。本领域技术人员还可理解，还可以使用从拜耳工艺变形出多种经常用于提取稀土元素和/或稀有金属其他工艺。举例来说，可使用各种溶剂提取技术。对于特定元素，可使用涉及辛基苯基酸性磷酸酯(OPAP)和甲苯的技术。HCl可用作反萃剂。这对于回收Ce203、Sc2O3> Er2O3等来说是有效的。举例来说，使用草酸和金属离子来分离三氯化铁时，可以使用不同的顺序。
[0149]来自步骤6和步骤10的富含增值金属主要是富含镁的废酸液，将进入步骤7进行处理。利用来自步骤5的干燥的高浓缩气态氯化氢使溶液饱和，这会导致氯化镁六水合物沉淀。举例来说，用大于30重量％的水性形式的HCl可实现相同效果。使留存的沉淀物进料至煅烧阶段步骤8，在该步骤中将获得纯MgO (>98重量％)，并再生高浓缩的盐酸(举例来说，浓度为至少38% )并将其转入浸取步骤(步骤2)。用于步骤7的可选路径是使用来自步骤8的干燥气态盐酸。
[0150]在步骤9中，使未转化的金属氯化物进入热水解步骤(700_900°C )进行处理，以产生混合氧化物，在该步骤中可回收15-20.2重量％浓度的盐酸。[0151]根据图3所示的又一实施例，该工艺可与图1所示的实施例相似，但可包括以下论及的一些变体。
[0152]事实上，如图3所示，该工艺可包括(在步骤6之后或步骤10之前)一个返回至结晶步骤4的内部再循环。在这种情况下，来自于水解器(步骤6)的母液可被充分地或部分地再循环至步骤4的结晶，此处对于包括稀土元素和/或稀有金属在内的不可水解的元素，将发生浓度的增加。
[0153]此步骤对于显著地增加稀土元素和/或稀有金属的浓度非常有用，从而可促进其在步骤10中的提取。
[0154]关于步骤7，如前所述，然后通过向结晶器中喷射干燥的高浓缩的气态氯化氢，可使在低温下的富于氯化镁及其它不可水解产品的溶液提高浓度。这可使得氯化镁作为六水合物而沉淀(举例来说，在除去氯化钠和氯化钾之后)。这也可通过水性形式的HCl实现。
[0155]如图3所示，可增加附加步骤11。氯化钠可与硫酸经历化学反应以生产硫酸钠并再生成位于或高于共沸点的浓度的盐酸。氯化钾可与硫酸经历化学反应以获得硫酸钾并再生成高于共沸浓度的浓度的HC1。钠和钾氯化物的盐水溶液作为适应性的小型氯碱电解池的进料材料。在后者的情况下，产生常规的碱(NaOH和Κ0Η)和漂白剂(NaOCl和K0C1)，并且可在某种程度上再用于本公开的工艺的其他领域(洗涤液等)。
[0156]以下为非限制性的实施例。
实施例1
氧化铝和其他各种产品 的制备
[0157]作为起始材料，自加拿大魁北克省的格兰德谷地(Grande Vallee)地区获得了粘土的样本。
[0158]这些结果代表着对约为900kg每个的样品进行的80次测试的平均值。
[0159]新开采状态的粗粘土在经过研磨和分级后，含有如下组分:
Al2O3:15% -26% ；
S12:45% -50% ；
Fe2O3:8% -9% ；
MgO:1% -2% ；
稀土元素和/或稀有金属:0.04% -0.07% ；
LO1:5% -10%。
[0160]随后在双阶段的工序中利用18-32重量％的HCl在140_170°C下浸取该材料。基于去除该粘土的可酸浸成分所需的化学计量量，HCl溶液以10-20%的化学计量过量使用。在半连续操作(步骤2)的第一浸取阶段，将粘土与必需量的或全部量的一定比例的盐酸进行2.5小时接触。去除废酸之后，在相同的温度与压力下，将粘土再一次与最低浓度18重量％的盐酸溶液接触约1.5小时。
[0161]对于单阶段浸取的、关于铁和铝两者的获得的典型提取曲线示于图2。
[0162]将浸取液过滤，并将固体用水进行洗涤并利用常规分析技术(见图1中步骤3)对其进行分析。所得到的二氧化硅的纯度为95.4%，且不含任何氯化物和HC1。
[0163]浸取以及二氧化硅去除之后，各种金属氯化物的浓度为:
AlCl3:15-20% ；FeCl2:4-6% ；
FeCl3:0.5-2.0% ；
MgCl2:0.5-2.0% ；
游离 HCl:5-50g/l。
[0164]随后在两个阶段中使用约90% -约98%纯的干燥气相氯化氢，使得废酸结晶，结晶形式是在氯化铝六水合物中含有少于25ppm的铁。溶液(水相)中HCl的浓度为约22%-约32%或约25%-约32%。然后将所回收的结晶材料(最小纯度为99.8%的AlCl3的水合物形式)在温度为930°C或1250°C下进行煅烧，从而获得氧化铝的α-部分。
[0165]煅烧阶段存在的气相中的HCl浓度具有大于30%的浓度，并且该HCl被用于(再循环)A1C13和MgCl2的结晶。过量的盐酸在浸取步骤所需的目标浓度下被吸收。
[0166]考虑到其作为纯的赤铁矿(Fe2O3)的提取，铁氯化物(约90% -约95%为三价铁形式)随后送入水热工艺。该过程可以使用W02009/153321中所描述的低温水解技术并利用来自煅烧、热水解和浸取阶段的全部热回收来完成。
[0167]在结晶至水解器中的预浓缩之后，可从该水解器中的母液中提取稀土元素和稀有金属，该母液中已经去 除了二氧化硅、铝、铁以及大部分的水。在单程通过水解器本身后(不经过任何浓缩回路)，稀土元素已表明以平均4.0-10.0的系数而被浓缩。水解器内(单程)获得的浓缩系数如下:
Ce>6
La>9
Nd>7
Y>9
[0168]利用干燥的高浓缩的盐酸喷射剩余的氯化镁，并将该氯化镁煅烧成MgO，同时回收高浓度的酸(举例来说，高达38.4% )。
[0169]随后，将含有其它不可水解成分的混合氧化物(Me-O)在700-800°C的温度下经历热水解反应，且所回收的酸(15-20.2重量％ )可改道至例如浸取系统。
获得的总体产率 Al2O3:93-95%回收；
Fe2O3:98-99.5%回收;
稀土元素和/或稀有金属:最少75-93%回收；
MgO:96-98%回收；
废弃材料:最大0-5% ；
HCl的总体回收率:最小99.75% ；
进料至浸取的HCl的强度:18-32% ；
红泥产品:无。
实施例2
氧化铝和其他各种产品的制备
[0170]根据实施例1对相似的进料(铝土矿而不是粘土)进行处理直至浸取阶段，且其显示出，在实施例1所设定的条件下，该相似的进料是容易浸取的。其提供铁的提取百分比为100%，铝的提取百分比超过90-95%。结果显示该技术是经济可行的，且不会产生有害副产品(红泥)。测试的样品中有Al2O3(多达51% )、Fe2O3(多达27% )和MgO(多达
1.5% )的各种浓度。
实施例3
HCl气体富集和纯化=H2SO4路径
[0171]可使用H2SO4来实施纯化HCl。其可通过带有H2SO4逆流流动的填充柱来实施(参看图4)。这允许将回收的HCl转化为具有大于共沸点(20.1重量％ )的浓度的HC1，并最少增加其浓度约60-约70%。
[0172]水被H2SO4吸收，然后施用H2SO4再生，在该再生中将H2SO4回复至约95-约98重量％的浓度。该阶段的无硫水释放被再循环并用于结晶溶解等。对柱进行的填充可包括聚丙烯或聚对苯二甲酸三亚甲基酯(PTT)。
[0173]在废气预热空气和氧富集下施用燃烧能量。氧富集:+2%代表火焰温度增加:最大 400。。。
实施例4
HCl气体富集和纯化:氯化钙至氯化钙六水合物(吸收/解吸工艺)
[0174]如图5所示，可使用CaCl2来干燥HC1。事实上，可使用CaCl2来吸收HCl中所含的水。在这样的情况下，CaCl2转化为其六氯化物形式(CaCl2.H2O),且一个饱和系统最终切换为再生模式，在该模式中回收自氧化铝煅烧废气和氧化镁喷雾焙烧的热空气被引入以再生固定床。这样的离子/交换型工艺可示于图4，且可逆转所述循环以从一个柱切换至另一个柱。
[0175]本领域技术员可理解，可以多种不同方式使用实施例3和4中所述的工艺。举例来说，这些工艺可与本公开中的多种工艺结合。举例来说，这种纯化技术可整合进图1、3或6所示的工艺。举例来说，这些技术可用于选自步骤5、6、8、9、10和11(参照图1和3)中的步骤的至少一个的下游。它们可用于步骤4和/或步骤7的下游。它们还可用于选自步骤104-111 (参照图6)的步骤中的至少一个的下游。
实施例5
氧化铝和各种其他产品的制备
[0176]该实施例通过使用图6和7所表示的工艺来实施。应该注意的是，图6和7中所表示的工艺的区别仅在于:图7示出了额外的阶段，即阶段112和113。
原材料制备
[0177]原材料例如粘土，在粘土制备装置101中的中碎机中被处理。在立式辊磨机(举例来说，富勒-莱歇LM30.41 (Fuller-Loesche LM30.41))中进行干基干磨和分级。粘土制备101包含三辊磨，两个以约160-180tph的容量运行，一个待命。如果需要的话，原材料可被降级减小至85%小于63微米。在进料至酸浸取装置102之前，处理过的材料然后储存在匀质仓。在下面的表1中显示了在阶段101的过程中所获得的结果。如果矿石含有氟元素，在实施阶段102之前，可施用特殊处理。在盐酸的存在下，氟可产生氢氟酸。该酸是极度腐蚀并损害人体健康。因此，在浸取102之前，可进行任选的处理氟分离112。阶段112可包括在预浸取处理中用酸处理来自阶段101的处理过的材料，以除去氢氟酸。因此，根据原材料组成，可实施氟 分离阶段112(或预浸取阶段112)。
表1
【权利要求】
1.一种用于制备氧化铝的工艺，所述工艺包括: 用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离； 使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl3形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离；以及 在对于将AlCl3转化为Al2O3来说有效的条件下加热所述沉淀物，并任选地回收因此而产生的气态HCl。
2.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约25-约45重量％的浓度的HCl浸取。
3.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约25-约45重量％的浓度的HCl、在约125-约225 °C的温度下浸取。
4.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约25-约45重量％的浓度的HCl、在约160-约190°C的温度下浸取。
5.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约25-约45重量％的浓度的HC1、在约160-约175°C的温度下浸取。
6.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约25-约45重量％的浓度的HC1、在约185-约190°C的温度下浸取。
7.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约45重量％的浓度的HCl浸取。
8.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约45重量％的浓度的HCl、在约125-约225 °C的温度下浸取。
9.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约45重量％的浓度的HCl、在约160-约190°C的温度下浸取。
10.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约45重量％的浓度的HC1、在约160-约175°C的温度下浸取。
11.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约45重量％的浓度的HCl、在约185-约190°C的温度下浸取。
12.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约32重量％的浓度的HCl、在约125-约225 °C的温度下浸取。
13.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约32重量％的浓度的HC1、在约160-约190°C的温度下浸取。
14.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约32重量％的浓度的HC1、在约160-约175°C的温度下浸取。
15.如权利要求1所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约32重量％的浓度的HC1、在约185-约190°C的温度下浸取。
16.如权利要求1-15中任一项所述的工艺，其中，所述工艺进一步包括:以如下方式再循环因此而产生的气态HC1，即，使其与水接触以获得具有约25-约45重量％浓度的组合物，并用所述组合物浸取所述含铝材料。
17.如权利要求16所述的工艺，其中，使所述再循环的因此而产生的气态HCl与水接触以获得具有约26-约42重量％浓度的所述组合物，并使所述组合物在约125-约225 °C的温度下与所述含铝材料反应以对其进行浸取。
18.如权利要求16所述的工艺，其中，使所述再循环的因此而产生的气态HCl与水接触以获得具有约28-约40重量％浓度的所述组合物，并使所述组合物在约150-约200°C的温度下与所述含铝材料反应以对其进行浸取。
19.如权利要求16所述的工艺，其中，使所述再循环的因此而产生的气态HCl与水接触以获得具有约30-约38重量％浓度的所述组合物，并使所述组合物在约150-约200°C的温度下与所述含铝材料反应以对其进行浸取。
20.如权利要求19所述的工艺，其中，使所述再循环的因此而产生的气态HCl与水接触以获得具有18-36重量％浓度的所述组合物。
21.如权利要求19所述的工艺，其中，使所述再循环的因此而产生的气态HCl与水接触以获得具有25-36重量％浓度的所述组合物。
22.如权利要求19所述的工艺，其中，使所述组合物在约160-约180°C的温度下与所述含铝材料反应以对其进行浸取。
23.如权利要求19所述的工艺，其中，使所述组合物在约160-约175°C的温度下与所述含铝材料反应以对其进行浸取。
24.如权利要求19所述的工艺，其中，使所述组合物在约165-约170°C的温度下与所述含铝材料反应以对其进行浸取。
25.如权利要求1-24中任一项所述的工艺，其中所述液体包含至少一种铁氯化物。
26.如权利要求25所述的工艺，其中，所述至少一种铁氯化合物为FeCl2、FeCl3或其混合物。
27.如权利要求25或26所述的工艺，其中，将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述至少一种铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在约155-约350°C的温度下进行水解。
28.如权利要求25或26所述的工艺，其中，将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述至少一种铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，并回收所述赤铁矿。
29.如权利要求25或26所述的工艺，其中，在约165-约170°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解。
30.如权利要求25或26所述的工艺，其中，将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述至少一种铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，回收所述赤铁矿，并从所述液体回收稀土元素和/或稀有金属。
31.如权利要求30所述的工艺，其中，在约155-约170°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解。
32.如权利要求30或31所述的工艺，进一步包括:在回收所述稀土元素和/或所述稀有金属之后，使所述液体与HCl反应以使MgCl2沉淀，并将其回收。
33.如权利要求30或31所述的工艺，进一步包括:将MgCl2煅烧成MgO。
34.如权利要求30或31所述的工艺，进一步包括:将MgCl2煅烧成MgO，并以如下方式再循环因此而产生的气态HCl，即，使其与水接触，以获得具有约25-约45重量％的浓度的组合物，并用所述组合物浸取所述含铝材料。
35.如权利要求30或31所述的工艺，进一步包括:将MgCl2煅烧成MgO，并以如下方式再循环因此而产生的气态HCl，即，使其与水接触，以获得具有约18-约45重量％的浓度的组合物，并用所述组合物浸取所述含铝材料。
36.如权利要求30-35中任一项所述的工艺，进一步包括:在回收所述稀土元素和/或稀有金属的下游，从所述液体回收NaCl，使所述NaCl与H2SO4反应并基本上选择性地沉淀Na2SO4。
37.如权利要求30-36中任一项所述的工艺，进一步包括:在回收所述稀土元素和/或稀有金属的下游，从所述液体回收KC1，使所述KCl与H2SO4反应并基本上选择性地沉淀K2SO4。
38.如权利要求30-35中任一项所述的工艺，进一步包括:在回收所述稀土元素和/或稀有金属的下游，从所述液体回收NaCl，实施电解以生成NaOH和NaOCl。
39.如权利要求30-35和38中任一项所述的工艺，进一步包括:在回收所述稀土元素和/或稀有金属的下游，从所述液体回收KCl，使所述KCl反应，实施电解以生成KOH和KOCl。
40.如权利要求25或26所述的工艺，其中，将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述至少一种铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，回收所述赤铁矿，并从所述液体提取NaCl和/或KCl。
41.如权利要求40所述的工艺，进一步包括:使所述NaCl与H2SO4反应，以基本上选择性地沉淀Na2SO4。
42.如权利要求40所述的工艺，进一步包括:使所述KCl与H2SO4反应，以基本上选择性地沉淀K2SO4。
43.如权利要求40所述的工艺，进一步包括:实施电解所述NaCl以生成NaOH和NaOCl。
44.如权利要求40所述的工艺，进一步包括:实施电解所述KCl以生成KOH和KOCl。
45.如权利要求1-44中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:将所述固体与所述浸取液分离，并清洗所述固体以获得具有至少95%的纯度的二氧化硅。
46.如权利要求1-44中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:将所述固体与所述浸取液分离，并清洗所述固体以获得具有至少98%的纯度的二氧化硅。
47.如权利要求1-44中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:将所述固体与所述浸取液分离，并清洗所述固体以获得具有至少99%的纯度的二氧化硅。
48.如权利要求1-47中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:使所述浸取液与气态HCl反应，以获得所述液体和包含所述铝离子的沉淀物，所述沉淀物通过结晶AlCl3.6Η20而形成。
49.如权利要求 1-47中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:使所述浸取液与干燥气态HCl反应，以获得所述液体和包含所述铝离子的沉淀物，所述沉淀物通过结晶AlCl3.6Η20 而形成。
50.如权利要求48或49所述的工艺，其中，所述气态HCl具有至少85重量％的HCl浓度。
51.如权利要求48或49所述的工艺，其中，所述气态HCl具有至少90重量％的HCl浓度。
52.如权利要求48或49所述的工艺，其中，所述气态HCl具有约90重量％的HCl浓度。
53.如权利要求48或49所述的工艺，其中，所述气态HCl具有约90-约95重量％的HCl浓度。
54.如权利要求48-53中任一项所述的工艺，其中，在所述结晶AlCl3.6H20的过程中，将所述液体保持在约25-约35重量％的HCl浓度。
55.如权利要求48-53中任一项所述的工艺，其中，在所述结晶AlCl3.6H20的过程中，将所述液体保持在约30-约32重量％的HCl浓度。
56.如权利要求48-55中任一项所述的工艺，其中，所述HCl获自所述因此而产生的气态 HC1。
57.如权利要求1-56中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:使所述浸取液和在所述工艺中回收的具有至少30%的浓度的HCl反应，以获得所述液体和包含所述铝离子的所述沉淀物，所述沉淀物通过结晶AlCl3.6H20而形成。
58.如权利要求48-57中任一项所述的工艺，其中，所述结晶在约45-约65°C的温度下实施。
59.如权利要求48-57中任一项所述的工艺，其中，所述结晶在约50-约60°C的温度下实施。
60.如权利要求1-59中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:通过实施煅烧AlCl3.6H20 而将 AlCl3.6H20 转化为 Al2O30
61.如权利要求1-60中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在至少1200°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为Al2O3。
62.如权利要求1-60中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在至少1250°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为Al2O3。
63.如权利要求1-60中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在至少900°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为Al2O3。
64.如权利要求1-63中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括JfAlCl3.6H20转化为 α -Α1203。
65.如权利要求1-60中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在至少350°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为Al2O3。
66.如权利要求1-60中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在约350-约500°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为Al2O3。
67.如权利要求1-60中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在约375-约450°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为Al2O3。
68.如权利要求1-60中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在约375-约425°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为Al2O3。
69.如权利要求1-60中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在约385-约400°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为Al2O3。
70.如权利要求66-70中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括JfAlCl3.6Η20转化为 β -Α1203。
71.如权利要求1-70中任一项所述的工艺，其中，将AlCl3.6Η20转化为Al2O3包括:经由二阶段循环流化床反应器实施煅烧。
72.如权利要求1-70中任一项所述的工艺，其中，将AlCl3.6Η20转化为Al2O3包括:经由包括预热系统的二阶段循环流化床反应器实施煅烧。
73.如权利要求72所述的工艺，其中，所述预热系统包括等离子炬。
74.如权利要求73所述的工艺，其中，所述等离子炬对于预热进入煅烧反应器的空气是有效的。
75.如权利要求73所述的工艺，其中，所述等离子炬对于生成注射到煅烧反应器的蒸汽是有效的。
76.如权利要求73所述的工艺，其中，所述等离子炬对于生成在流化床反应器中作为流化介质的蒸汽来说是有效的。
77.如权利要求1-76中任一项所述的工艺，其中，将AlCl3.6Η20转化为Al2O3包括:实施一步煅烧。
78.如权利要求1- 77中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:通过实施煅烧AlCl3.6Η20而将AlCl3.6Η20转化为Al2O3，所述煅烧包括蒸汽注射。
79.如权利要求78所述的工艺，其中，蒸汽在约200-约700psig的压力下注射。
80.如权利要求78所述的工艺，其中，蒸汽在约300-约700psig的压力下注射。
81.如权利要求78所述的工艺，其中，蒸汽在约400-约700psig的压力下注射。
82.如权利要求78所述的工艺,其中，蒸汽在约550-约650psig的压力下注射。
83.如权利要求78所述的工艺，其中，蒸汽在约575-约625psig的压力下注射。
84.如权利要求78所述的工艺,其中，蒸汽在约590-约610psig的压力下注射。
85.如权利要求78-84中任一项所述的工艺，其中，注射蒸汽且使用等离子炬来实施流化。
86.如权利要求78-84中任一项所述的工艺，其中，注射蒸汽且使用等离子炬来实施流化。
87.如权利要求78-86中任一项所述的工艺，其中，所述蒸汽是过热的。
88.如权利要求1-87中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:通过实施煅烧AlCl3.6Η20而将AlCl3.6Η20转化为Al2O3，该煅烧通过燃烧化石燃料、一氧化碳、丙烷、天然气、炼厂气、煤、或含氯气体和/或溶剂来提供。
89.如权利要求1-87中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:通过实施煅烧AlCl3.6Η20而将AlCl3.6Η20转化为Al2O3,该煅烧通过燃烧气体混合物来提供，所述气体混合物为引入的熔炼气或还原器尾气。
90.如权利要求1-87中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:通过实施煅烧AlCl3.6Η20而将AlCl3.6Η20转化为Al2O3,该煅烧通过燃烧以下的气体混合物来提供，该气体混合物包括:
CH4:0-约 Ivol % ；C2H6:0-约 2vol% ；
C3H8:0-约 2vol% ；
C4H10:0-约 Ivol % ；
N2:0-约 0.5vol% ；
H2:约 0.25-约 15.1vol % ；
CO:约 70-约 82.5vol% ;和
CO2:约 1.0-约 3.5vol%。
91.如权利要求90所述的工艺，其中，所述混合物中基本不存在02。
92.如权利要求1-87中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:通过实施煅烧AlCl3.6H20而将AlCl3.6H20转化为Al2O3，该煅烧通过电加热、气加热、微波加热来提供。
93.如权利要求1-92中任一项所述的工艺，其中，将AlCl3.6H20转化为Al2O3包括通过流化床反应器实施煅烧。
94.如权利要求93所述的工艺，其中，所述流化床反应器包括选自金属氯化物的金属催化剂。
95.如权利要求93所述的工艺，其中，所述流化床反应器包括FeCl3、FeCl2或其混合物。
96.如权利要求93所述的工艺，其中，所述流化床反应器包括FeCl3。
97.如权利要求1-96中任一项所述的工艺，其中，所述工艺为半连续工艺。
98.如权利要求1-96中任一项所述的工艺，其中，所述工艺为连续工艺。
99.如权利要求1-98中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供至少93%的Al2O3回收产率是有效的。
100.如权利要求1-98中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供约90-约95%的Al2O3回收产率是有效的。
101.如权利要求1-100中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供至少98%的Fe2O3回收产率是有效的。
102.如权利要求1-100中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供约98-约99.5%的Fe2O3回收产率是有效的。
103.如权利要求1-102中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供至少96%的MgO回收产率是有效的。
104.如权利要求1-102中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供约96-约98%的MgO回收产率是有效的。
105.如权利要求1-104中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供至少98%的HCl回收产率是有效的。
106.如权利要求1-104中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供至少99%的HCl回收产率是有效的。
107.如权利要求1-104中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供约98-约99.9%的HCl回收产率是有效的。
108.如权利要求1-107中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料在约4-约1barg的压力下浸取。
109.如权利要求1-107中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料在约4-约8barg的压力下浸取。
110.如权利要求1-107中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料在约5-约6barg的压力下浸取。
111.如权利要求1-110中任一项所述的工艺，在浸取所述含铝材料之前，进一步包括:在浸取前除去任选地包含于所述含铝材料的氟。
112.如权利要求1-111中任一项所述的工艺，包括:用HCl浸取所述含铝材料以获得所述包含铝离子的浸取液和所述固体，将所述固体和浸取液分离，并进一步处理所述固体以将包含于所述固体中的S12和T12分离。
113.如权利要求1-111中任一项所述的工艺，包括:用HCl浸取所述含铝材料以获得所述包含铝离子的浸取液和所述固体，将所述固体和浸取液分离，并进一步用HCl处理所述固体以将包含于所述固体中的S12和T12分离。
114.如权利要求1-111中任一项所述的工艺，包括:用HCl浸取所述含铝材料以获得所述包含铝离子的浸取液和所述固体，将所述固体和浸取液分离，并进一步用低于20重量％浓度的HC1、在低于85°C的温度下、在MgCl的存在下处理所述固体以将包含于所述固体中的S12和T12分离。
115.如权利要求1-114中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料选自铝硅酸盐材料。
116.如权利要求1-114中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料是泥板岩。
117.如权利要求1-114中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料是铝土矿。
118.如权利要求1-114中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料是工业耐火材料。
119.如权利要求1-114中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料是红泥。
120.如权利要求1-119中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对避免产生红泥是有效的。
121.如权利要求1-120中任一项所述的工艺，其中，所述回收的HCl被纯化或浓缩。
122.如权利要求121所述的工艺，其中，所述回收的HCl通过膜蒸馏工艺而被纯化。
123.如权利要求121所述的工艺，其中，所述回收的HCl为气态HC1，且用H2SO4进行了处理以减少气态HCl中的含水量。
124.如权利要求123所述的工艺，其中，所述回收的HCl为气态HC1，且通过填充柱以与H2SO4逆流接触，以减少气态HCl中的含水量。
125.如权利要求124所述的工艺，其中，所述柱填充有聚丙烯或聚对苯二甲酸三亚甲基酷。
126.如权利要求121和123-125中任一项所述的工艺，其中，所述气态HCl的浓度增加了至少50%。
127.如权利要求121和123-125中任一项所述的工艺，其中，所述气态HCl的浓度增加了至少60%。
128.如权利要求121和123-125中任一项所述的工艺，其中，所述气态HCl的浓度增加了至少70%。
129.如权利要求121所述的工艺，其中，所述回收的HCl为气态HC1，且用CaCl2进行了处理以减少气态HCl中的含水量。
130.如权利要去129所述的工艺，其中，所述回收的HCl为气态HC1，且通过填充有CaCl2的柱以减少气态HCl中的含水量。
131.如权利要求121-130中任一项所述的工艺，其中，气态HCl的浓度从处理前的低于共沸点的值增加至处理后的高于共沸点的值。
132.—种用于制备铝的工艺，所述工艺包括: 用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体与所述浸取液分离， 使所述浸取液和HCl反应以获得液体和以AlCl3的形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离， 在对于将AlCl3转化为Al2O3来说有效的条件下加热所述沉淀物，并任选地回收因此而产生的气态HCl，和 将所述Al2O3转化成氧化铝。
133.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约25-约45重量％的浓度的HCl浸取。
134.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约25-约45重量％的浓度的HCl、在约125-约225 °C的温度下浸取。
135.如权利要求1 32所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约25-约45重量％的浓度的HC1、在约160-约190°C的温度下浸取。
136.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约25-约45重量％的浓度的HC1、在约160-约175°C的温度下浸取。
137.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约25-约45重量％的浓度的HCl、在约185-约190°C的温度下浸取。
138.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约45重量％的浓度的HCl浸取。
139.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约45重量％的浓度的HCl、在约125-约225 °C的温度下浸取。
140.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约45重量％的浓度的HC1、在约160-约190°C的温度下浸取。
141.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约45重量％的浓度的HC1、在约160-约175°C的温度下浸取。
142.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约45重量％的浓度的HCl、在约185-约190°C的温度下浸取。
143.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约32重量％的浓度的HCl、在约125-约225 °C的温度下浸取。
144.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约32重量％的浓度的HCl、在约160-约190°C的温度下浸取。
145.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约32重量％的浓度的HC1、在约160-约175°C的温度下浸取。
146.如权利要求132所述的工艺，其中，所述含铝材料用具有约18-约32重量％的浓度的HCl、在约185-约190°C的温度下浸取。
147.如权利要求132-146中任一项所述的工艺，其中，所述工艺进一步包括:以如下方式再循环因此而产生的气态HC1，即，使其与水接触以获得具有约25-约45重量％浓度的组合物，并用所述组合物浸取所述含铝材料。
148.如权利要求147所述的工艺，其中，使所述再循环的因此而产生的气态HCl与水接触以获得具有约26-约42重量％浓度的所述组合物，并使所述组合物在约125-约225 °C的温度下与所述含铝材料反应以对其进行浸取。
149.如权利要求147所述的工艺，其中，使所述再循环的因此而产生的气态HCl与水接触以获得具有约28-约40重量％浓度的所述组合物，并使所述组合物在约150-约200°C的温度下与所述含铝材料反应以对其进行浸取。
150.如权利要求147所述的工艺，其中，使所述再循环的因此而产生的气态HCl与水接触以获得具有约30-约38重量％浓度的所述组合物，并使所述组合物在约150-约200°C的温度下与所述含铝材料反应以对其进行浸取。
151.如权利要求150所述的工艺，其中，使所述再循环的因此而产生的HCl与水接触以获得具有约18-约36重量％浓度的所述组合物。
152.如权利要求 150所述的工艺，其中，使所述再循环的因此而产生的HCl与水接触以获得具有约25-约36重量％浓度的所述组合物。
153.如权利要求150所述的工艺，其中，使所述组合物在约160-约180°C的温度下与所述含铝材料反应以对其进行浸取。
154.如权利要求150所述的工艺，其中，使所述组合物在约160-约175°C的温度下与所述含铝材料反应以对其进行浸取。
155.如权利要求150所述的工艺，其中，使所述组合物在约165-约170°C的温度下与所述含铝材料反应以对其进行浸取。
156.如权利要求1-155中任一项所述的工艺，其中所述液体包含至少一种铁氯化物。
157.如权利要求156所述的工艺，其中，所述至少一种铁氯化合物为FeCl2、FeCl3或其混合物。
158.如权利要求156或157所述的工艺，其中，将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述至少一种铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在约155-约350°C的温度下将其水解。
159.如权利要求156或157所述的工艺，其中，将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述至少一种铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，并回收所述赤铁矿。
160.如权利要求156或157所述的工艺，其中在约165-约170°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解。
161.如权利要求156或157所述的工艺，其中，将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述至少一种铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，回收所述赤铁矿，并从所述液体回收稀土元素和/或稀有金属。
162.如权利要求161所述的工艺，其中，在约155-约170°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解。
163.如权利要求161或162所述的工艺，进一步包括:在回收所述稀土元素和/或所述稀有金属之后，使所述液体与HCl反应以使MgCl2沉淀，并将其回收。
164.如权利要求162或163所述的工艺，进一步包括:将MgCl2煅烧成MgO。
165.如权利要求163或164所述的工艺，进一步包括:将MgCl2煅烧成MgO，并以如下方式再循环因此而产生的气态HCl，即，使其与水接触，以获得具有约25-约45重量％的浓度的组合物，并用所述组合物浸取所述含铝材料。
166.如权利要求163或164所述的工艺，进一步包括:将MgCl2煅烧成MgO，并以如下方式再循环因此而产生的气态HCl，即，使其与水接触，以获得具有约18-约45重量％的浓度的组合物，并用所述组合物浸取所述含铝材料。
167.如权利要求161-166中任一项所述的工艺,进一步包括:在回收所述稀土兀素和/或稀有金属的下游，从所述液体回收NaCl,使所述NaCl与H2SO4反应并基本上选择性地沉淀 Na2S04。
168.如权利要求161-167中任一项所述的工艺，进一步包括:在回收所述稀土元素和/或稀有金属的下游，从所述液体回收KCl，使所述KCl与H2SO4反应并基本上选择性地沉淀K2SO4。
169.如权利要求 161-166中任一项所述的工艺,进一步包括:在回收所述稀土兀素和/或稀有金属的下游，从所述液体回收NaCl，实施电解以生成NaOH和NaOCl。
170.如权利要求161-166和169中任一项所述的工艺，进一步包括:在回收所述稀土元素和/或稀有金属的下游，从所述液体回收KCl，使所述KCl反应，实施电解以生成KOH和KOCl。
171.如权利要求156或157所述的工艺，其中将所述液体浓缩成具有至少30重量％的所述至少一种铁氯化物浓度的浓缩液体，然后在将三氯化铁浓度保持在至少65重量％的水平的同时，在约155-约350°C的温度下将所述至少一种铁氯化物水解，以生成包含液体和沉淀的赤铁矿的组合物，回收所述赤铁矿，并从所述液体提取NaCl和/或KCl。
172.如权利要求171所述的工艺，进一步包括:使所述NaCl与H2SO4反应，以基本上选择性地沉淀Na2SO4。
173.如权利要求171所述的工艺，进一步包括:使所述KCl与H2SO4反应，以基本上选择性地沉淀K2SO4。
174.如权利要求171所述的工艺，进一步包括:实施电解所述NaCl以生成NaOH和NaOCl。
175.如权利要求171所述的工艺，进一步包括:实施电解所述KCl以生成KOH和K0C1。
176.如权利要求132-175中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:将所述固体与所述浸取液分离，并清洗所述固体以获得具有至少95%的纯度的二氧化硅。
177.如权利要求132-175中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:将所述固体与所述浸取液分离，并清洗所述固体以获得具有至少98%的纯度的二氧化硅。
178.如权利要求132-175中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:将所述固体与所述浸取液分离，并清洗所述固体以获得具有至少99%的纯度的二氧化硅。
179.如权利要求132-178中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:使所述浸取液与气态HCl反应，以获得所述液体和包含所述铝离子的所述沉淀物，所述沉淀物通过结晶AlCl3.6H20 而形成。
180.如权利要求132-178中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:使所述浸取液与干燥气态HCl反应，以获得所述液体和包含所述铝离子的所述沉淀物，所述沉淀物通过结晶AlCl3.6H20而形成。
181.如权利要求179或180所述的工艺，其中，所述气态HCl具有至少85重量％的HCl浓度。
182.如权利要求179或180所述的工艺，其中，所述气态HCl具有至少90重量％的HCl浓度。
183.如权利要求179或180所述的工艺，其中，所述气态HCl具有约90重量％的HCl浓度。
184.如权利要求179或180所述的工艺，其中，所述气态HCl具有约90-约95重量％的HCl浓度。
185.如权利要求179-184中任一项所述的工艺，其中，在所述结晶AlCl3.6H20的过程中，将所述液体保持在约25-约35重量％的HCl浓度。
186.如权利要求179-184中任一项所述的工艺，其中，在所述结晶AlCl3.6H20的过程中，将所述液体保持在约 30-约32重量％的HCl浓度。
187.如权利要求179-184中任一项所述的工艺，其中，所述HCl获自所述因此而产生的气态HCl。
188.如权利要求132-187中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:使所述浸取液和在所述工艺中回收的具有至少30%的浓度的HCl反应，以获得所述液体和包含所述铝离子的所述沉淀物，所述沉淀物通过结晶AlCl3.6H20而形成。
189.如权利要求179-188中任一项所述的工艺，其中，所述结晶在约45-约65°C的温度下实施。
190.如权利要求179-188中任一项所述的工艺，其中，所述结晶在约50-约60°C的温度下实施。
191.如权利要求132-190中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:通过实施煅烧AlCl3.6H20 而将 AlCl3.6H20 转化为 Al2O30
192.如权利要求132-190中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在至少1200°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为Al2O3。
193.如权利要求132-190中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在至少1250°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为Al2O3。
194.如权利要求132-190中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在至少900°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为Al2O3。
195.如权利要求132-190中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括JfAlCl3.6H20转化为ct -Al2O3O
196.如权利要求132-190中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在至少350°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为Al2O3。
197.如权利要求132-190中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在约350-约500°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为A1203。
198.如权利要求132-190中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在约375-约450°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为A1203。
199.如权利要求132-190中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在约375-约425°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为A1203。
200.如权利要求132-190中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:在约385-约400°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl3.6H20转化为A1203。
201.如权利要求196-200中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括JfAlCl3.6H20转化为β -Al2O3。
202.如权利要求132-201中任一项所述的工艺，其中，将AlCl3.6Η20转化为Al2O3包括:经由二阶段循环流化床反应器实施煅烧。
203.如权利要求132-202中任一项所述的工艺，其中，将AlCl3.6Η20转化为Al2O3包括:经由包括预热系统的二阶段循环流化床反应器实施煅烧。
204.如权利要求203所述的工艺，其中，所述预热系统包括等离子炬。
205.如权利要求203所述的工艺，其中，所述等离子炬对于预热进入煅烧反应器的空气是有效的。
206.如权利要求203所述的工艺，其中，所述等离子炬对于生成注射到煅烧反应器的蒸汽是有效的。
207.如权利要求203所述的工艺，其中，所述等离子炬对于生成在流化床反应器中作为流化介质的蒸汽来说是有效的。
208.如权利要求132-207中任一项所述的工艺，其中，将AlCl3.6Η20转化为Al2O3包括:实施一步煅烧。
209.如权利要求132-208中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:通过实施煅烧AlCl3.6Η20而将AlCl3.6Η20转化为Al2O3，所述煅烧包括蒸汽注射。
210.如权利要求209所述的工艺，其中，蒸汽在约200-约700psig的压力下注射。
211.如权利要求209所述的工艺，其中，蒸汽在约300-约700psig的压力下注射。
212.如权利要求209所述的工艺，其中，蒸汽在约400-约700psig的压力下注射。
213.如权利要求209所述的工艺，其中，蒸汽在约550-约650psig的压力下注射。
214.如权利要求209所述的工艺，其中，蒸汽在约575-约625psig的压力下注射。
215.如权利要求209所述的工艺，其中，蒸汽在约590-约610psig的压力下注射。
216.如权利要求209-215中任一项所述的工艺，其中，注射蒸汽且使用等离子炬来实施流化。
217.如权利要求209-215中任一项所述的工艺，其中，注射蒸汽且使用等离子炬来实施流化。
218.如权利要求209-215中任一项所述的工艺，其中，所述蒸汽是过热的。
219.如权利要求132-218中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:通过实施煅烧AlCl3.6Η20而将AlCl3.6Η20转化为Al2O3，该煅烧通过燃烧化石燃料、一氧化碳、丙烷、天然气、炼厂气、煤、或含氯气体和/或溶剂来提供。
220.如权利要求132-218中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:通过实施煅烧AlCl3.6Η20而将AlCl3.6Η20转化为Al2O3,该煅烧通过燃烧气体混合物来提供，所述气体混合物为引入的熔炼气或还原器尾气。
221.如权利要求132-218中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:通过实施煅烧AlCl3.6Η20而将AlCl3.6Η20转化为Al2O3,该煅烧通过燃烧以下气体混合物来提供，该气体混合物包括:
CH4:0-约 Ivol % ；
C2H61-约 2vol% ；
C3H8:0-约 2vol% ；
C4H10:0-约 Ivol % ；
N2:0-约 0.5vol% ；
H2:约 0.25-约 15.1vol % ；
CO:约 70-约 82.5vol% ;和
CO2:约 1.0-约 3.5vol%。
222.如权利要求221所述的工艺，其中，所述混合物中基本不存在02。
223.如权利要求 32-218中任一项所述的工艺，其中，所述工艺包括:通过实施煅烧AlCl3.6H20而将AlCl3.6H20转化为Al2O3，该煅烧通过电加热、气加热、微波加热来提供。
224.如权利要求132-223中任一项所述的工艺，其中，将AlCl3.6H20转化为Al2O3包括通过流化床反应器实施煅烧。
225.如权利要求224所述的工艺，其中，所述流化床反应器包括选自金属氯化物的金属催化剂。
226.如权利要求224所述的工艺，其中，所述流化床反应器包括FeCl3、FeCl2或其混合物。
227.如权利要求224所述的工艺，其中，所述流化床反应器包括FeCl3。
228.如权利要求132-227中任一项所述的工艺，其中，所述工艺为半连续工艺。
229.如权利要求132-227中任一项所述的工艺，其中，所述工艺为连续工艺。
230.如权利要求132-229中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供至少93%的Al2O3回收产率是有效的。
231.如权利要求132-229中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供约90-约95%的Al2O3回收产率是有效的。
232.如权利要求132-231中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供至少98%的Fe2O3回收产率是有效的。
233.如权利要求132-231中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供约98-约99.5%的Fe2O3回收产率是有效的。
234.如权利要求132-233中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供至少96%的MgO回收产率是有效的。
235.如权利要求132-233中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供约96-约98 %的MgO回收产率是有效的。
236.如权利要求132-235中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供至少98%的HCl回收产率是有效的。
237.如权利要求132-235中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供至少99%的HCl回收产率是有效的。
238.如权利要求132-235中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对于提供约98-约99.9%的HCl回收产率是有效的。
239.如权利要求132-238中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料在约4-约1barg的压力下浸取。
240.如权利要求132-238中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料在约4-约8barg的压力下浸取。
241.如权利要求132-238中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料在约5-约6barg的压力下浸取。
242.如权利要求132-241中任一项所述的工艺，在浸取所述含铝材料之前，进一步包括:在浸取前除去任选地包含于所述含铝材料的氟。
243.如权利要求132-242中任一项所述的工艺，包括:用HCl浸取所述含铝材料以获得所述包含铝离子的浸取液和所述固体，将所述固体和所述浸取液分离，并进一步处理所述固体以将包含于所述固体中的S12和T12分离。
244.如权利要求132-242中任一项所述的工艺，包括:用HCl浸取所述含铝材料以获得所述包含铝离子的浸取液和所述固体，将所述固体和所述浸取液分离，并进一步用HCl处理所述固体以将包含于 所述固体中的S12和T12分离。
245.如权利要求132-244中任一项所述的工艺，包括:用HCl浸取所述含铝材料以获得所述包含铝离子的浸取液和所述固体，将所述固体和所述浸取液分离，并进一步用低于20重量％的HC1、在低于85°C的温度下、在MgCl的存在下处理所述固体以将包含于所述固体中的S12和T12分离。
246.如权利要求132-245中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料选自铝硅酸盐材料。
247.如权利要求132-245中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料是泥板岩。
248.如权利要求132-245中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料是铝土矿。
249.如权利要求132-245中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料是工业耐火材料。
250.如权利要求132-245中任一项所述的工艺，其中，所述含铝材料是红泥。
251.如权利要求132-250中任一项所述的工艺，其中，所述工艺对避免产生红泥是有效的。
252.如权利要求132-251中任一项所述的工艺，其中，所述回收的HCl被纯化或浓缩。
253.如权利要求252所述的工艺，其中，所述回收的HCl通过膜蒸馏工艺而被纯化。
254.如权利要求252所述的工艺，其中，所述回收的HCl为气态HC1，且用H2SO4进行了处理以减少气态HCl中的含水量。
255.如权利要求254所述的工艺，其中，所述回收的HCl为气态HC1，且通过填充柱以与H2SO4逆流接触，以减少气态HCl中的含水量。
256.如权利要求255所述的工艺，其中，所述柱填充有聚丙烯或聚对苯二甲酸三亚甲基酷。
257.如权利要求252-256中任一项所述的工艺，其中，所述气态HCl的浓度增加了至少50%。
258.如权利要求252-256中任一项所述的工艺，其中，所述气态HCl的浓度增加了至少60%。
259.如权利要求252-256中任一项所述的工艺，其中，所述气态HCl的浓度增加了至少70%。
260.如权利要求252所述的工艺，其中，所述回收的HCl为气态HC1，且用CaCl2进行了处理以减少气态HCl中的含水量。
261.如权利要去252所述的工艺，其中，所述回收的HCl为气态HC1，且通过填充有CaCl2的柱以减少气态HCl中的含水量。
262.如权利要求252-261中任一项所述的工艺，其中，气态HCl的浓度从处理前的低于共沸点的值增加至处理后的高于共沸点的值。
263.如权利要求132-262中任一项所述的工艺，其中，所述将Al2O3转化为铝通过霍尔-埃鲁特工艺实施。
264.如权利要求132-262中任一项所述的工艺，其中，所述将Al2O3转化为铝通过使用温度低于200°C的还原环境和碳实施。
265.如权利要求 132-264中任一项所述的工艺，其中，所述将Al2O3转化为铝通过维勒工艺实施。
266.如权利要求132-264中任一项所述的工艺，其中，所述将Al2O3转化为铝通过将Al2O3转化为Al2S3然后将Al2S3转化为招而实施。
【文档编号】C22B3/46GK104039706SQ201280056011
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年9月17日 优先权日:2011年9月16日
【发明者】理查德·布德罗, 约珥·福尼尔, 丹尼斯·普利茅, 马里-马克西姆·拉布雷克-吉贝特 申请人:奥贝特铝业有限公司