处理飞灰的方法

处理飞灰的方法
【专利摘要】提供了用于处理飞灰的方法。例如，所述方法可以包括用HCl浸提飞灰以获得含有铝离子的浸提液和固体，并将固体与浸提液分离；使浸提液与HCl反应以获得液体和含有AlCl3形式的铝离子的沉淀物，并将沉淀物与液体分离；以及在有效将AlCl3转化为Al2O3的条件下加热沉淀物并且任选地回收所产生的气态HCl。
【专利说明】处理飞灰的方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2012年3月29日提交的US61/617, 422和2012年9月26日提交 的US61/706, 028的优先权。这些文献在此通过引用全部并入。

【技术领域】
[0003] 本公开涉及在用于处理工业废料的方法的领域中的改进。例如，其涉及处理飞灰 的方法。例如，这些方法可以有效地从飞灰中提取诸如氧化铝和各种金属氧化物、二氧化硅 和稀土等的各种材料。
[0004] 发明背景
[0005] 飞灰是燃烧中产生的残留物之一。其包含与烟道气一起上升的细颗粒。未上升的 灰被称为底灰。飞灰物质当悬浮在废气中时可以固结并且通过静电除尘器或过滤袋来收 集。因为颗粒当悬浮在废气中时固结，因此飞灰颗粒通常形状为球形的，并且尺寸范围为 0. 5μm-100μm。飞灰可以包含：二氧化硅（SiO2)(其可以两种形式存在：非结晶的，其为圆 形且光滑的；和结晶的，其为锋利、尖锐且有害的）；氧化铝（Al2O3)和氧化铁（Fe2O3)。飞灰 也可以包含氧化钙（CaO)。飞灰也可为高度异质的。其可以包含带有各种可鉴别的玻璃质 颗粒的混合物。
[0006] 例如，飞灰可指在煤燃烧期间产生的灰。根据被燃烧的煤的来源和组成，飞灰的组 分显著不同。
[0007] 过去，飞灰通常释放到大气中，但是在近几十年里强制执行的污染控制设备现在 要求在释放之前将其捕获。在烟道气到达燃煤发电厂的烟?之前，通常通过静电除尘器或 其他颗粒过滤仪器来捕获飞灰，并且在这种情况下飞灰连同与从炉底部去除的底灰共同被 称为煤灰。例如，在美国，飞灰通常储存在燃煤发电厂或置于垃圾填埋场中。大约43%被回 收 [3]，常用于补充混凝土生产中的波特兰水泥。然而，一些研究者对此表达了健康关注。
[0008] 过去，由煤燃烧产生的飞灰简单地夹带在烟道气中并且分散于大气中。这引起了 环境和健康关注，促使法律已将飞灰排放减小到小于所产生的灰的1%。在世界各地，燃 煤发电站所产生的飞灰中超过65%被处理在垃圾填埋场和灰池中。由于日益增加的垃圾 填埋费用和当前对可持续发展的关注，近些年来飞灰的重复利用已变得越来越受关注。自 2005年起，美国燃煤发电厂报道了生产71，100, 000吨的飞灰，其中29, 100, 000吨被再用于 各种应用中。如果约42, 000, 000吨的未使用的飞灰被回收，则会减少对大约27, 500英亩 (33, 900,OOOm3)垃圾填埋空间的需求。
[0009] 因此需要用于处理飞灰、重复利用飞灰和/或稳定飞灰价格的至少一种可替代的 方法。
[0010] 发明概述
[0011] 根据一方面，提供了制备氧化铝和任选的其他产物的方法，该方法包括：
[0012] 用HCl浸提含铝的物质以获得含有铝离子的浸提液和固体，并将所述固体与所述 浸提液分离；
[0013] 使所述浸提液与HCl反应以获得液体和含有AlCl3B式的铝离子的沉淀物，并将 所述沉淀物与所述液体分离；
[0014] 在有效将AlCl3转化为Al2O3的条件下加热所述沉淀物，并回收所产生的气态HCl; 以及
[0015] 通过使所产生的气态HCl与水接触而重复利用所述气态HCl以获得浓度高于HCl 共沸混合物浓度（20. 2重量％ )的组合物并使所述组合物与另外量的含铝的物质反应以将 其浸提。
[0016] 根据另一方面，提供了制备氧化铝和任选的其他产物的方法，该方法包括：
[0017] 用HCl浸提含铝的物质以获得含有铝离子的浸提液和固体，并将所述固体与所述 浸提液分离；
[0018] 使所述浸提液与HCl反应以获得液体和含有AlCl3B式的铝离子的沉淀物，并将 所述沉淀物与所述液体分离；
[0019] 在有效将AlCl3转化为Al2O3的条件下加热所述沉淀物并且回收所产生的气态 HCl;以及
[0020] 通过使所产生的气态HCl与水接触而重复利用所述气态HCl以获得浓度为约18 重量％至约45重量％或约25重量％至约45重量％的组合物并使所述组合物与另外量的 含铝的物质反应以将其浸提。
[0021] 根据另一方面，提供了制备氧化铝和任选的其他产物的方法，该方法包括：
[0022] 用HCl浸提含铝的物质以获得含有铝离子的浸提液和固体，并将所述固体与所述 浸提液分离；
[0023] 使所述浸提液与HCl反应以获得液体和含有AlCl3B式的铝离子的沉淀物，并将 所述沉淀物与所述液体分离；
[0024] 在有效将AlCl3转化为Al203的条件下加热所述沉淀物并回收所产生的气态HCl; 以及
[0025] 通过使所产生的气态HCl与水接触而重复利用所述气态HCl以获得浓度为约18 重量％至约45重量％或约25重量％至约45重量％的组合物并将所述组合物用于浸提所 述含铝的物质。
[0026] 根据另一方面，提供了制备氧化铝和任选的其他产物的方法，该方法包括 ：
[0027] 用HCl浸提含铝的物质以获得含有铝离子的浸提液和固体，并将所述固体与所述 浸提液分离；
[0028] 使所述浸提液与HCl反应以获得液体和含有AlCl3B式的铝离子的沉淀物，并将 所述沉淀物与所述液体分离；
[0029] 在有效将AlCl3转化为Al203的条件下加热所述沉淀物并回收所产生的气态HCl; 以及
[0030] 通过使所产生的气态HCl与所述浸提液接触而重复利用所述气态HCl并以 AlCl3 · 6H20形式沉淀铝离子。
[0031] 根据另一方面，提供了制备氧化铝和任选的其他产物的方法，该方法包括：
[0032] 用HCl浸提含铝的物质以获得含有铝离子的浸提液和固体，并将所述固体与所述 浸提液分离；
[0033] 使所述浸提液与HCl反应以获得液体和含有AlCl3B式的铝离子的沉淀物，并将 所述沉淀物与所述液体分离；以及
[0034] 在有效将AlCl3转化为Al203的条件下加热所述沉淀物。
[0035] 根据另一方面，提供了制备氧化铝和任选的其他产物的方法，该方法包括：
[0036] 用HCl浸提含铝的物质以获得含有铝离子的浸提液和固体，并将所述固体与所述 浸提液分离；
[0037] 使所述浸提液与HCl反应以获得液体和含有AlCl3B式的铝离子的沉淀物，并将 所述沉淀物与所述液体分离；以及
[0038] 在有效将AlCl3转化为Al203的条件下加热所述沉淀物并且任选地回收所产生的 气态HCl。
[0039] 根据一方面，提供了制备铝和任选的其他产物的方法，该方法包括：
[0040] 用HCl浸提含铝的物质以获得含有铝离子的浸提液和固体，并将所述固体与所述 浸提液分离；
[0041] 使所述浸提液与HCl反应以获得液体和含有AlCl3B式的铝离子的沉淀物，并将 所述沉淀物与所述液体分离；
[0042] 在有效将AlCl3转化为Al203的条件下加热所述沉淀物；以及
[0043] 将Al2O3转化为铝。
[0044] 根据另一方面，提供了制备铝和任选的其他产物的方法，该方法包括：
[0045] 用HCl浸提含铝的物质以获得含有铝离子的浸提液和固体，并将所述固体与所述 浸提液分离；
[0046] 使所述浸提液与HCl反应以获得液体和含有AlCl3B式的铝离子的沉淀物，并将 所述沉淀物与所述液体分离；
[0047] 在有效将AlCl3转化为Al203的条件下加热所述沉淀物并且任选地回收所产生的 气态HCl;以及
[0048] 将Al2O3转化为铝。
[0049] 根据另一方面，提供了制备各种产物的方法，该方法包括：
[0050] 用HCl浸提含有第一金属的含铝物质以获得含有第一金属的离子的浸提液和固 体，并将所述固体与所述浸提液分离；
[0051] 使所述浸提液与HCl反应以获得液体和含有第一金属的氯化物的沉淀物，并将所 述沉淀物与所述液体分离；以及
[0052] 在有效将第一金属的氯化物转化为第一金属的氧化物的条件下加热所述沉淀物。
[0053] 根据另一方面，提供了制备各种产物的方法，该方法包括：
[0054] 用酸浸提含有第一金属的含铝物质以获得含有第一金属的离子的浸提液和固体， 并将所述固体与所述浸提液分离；
[0055] 基本选择性地从所述浸提液去除第一金属的离子，由此获得组合物；以及
[0056] 基本选择性地从所述组合物去除第二金属的离子。
[0057] 根据另一方面，提供了处理含铝物质的方法，包括：
[0058] 用酸浸提飞灰以获得浸提液和固体残留物，并将所述浸提液与所述固体残留物分 离；
[0059] 通过使所述浸提液与碱反应而在大于10的pH下基本选择性地沉淀铁离子，并从 所述浸提液至少部分地去除所沉淀的铁离子，从而从所述浸提液至少部分去除铁离子，由 此获得含有Al3+离子的富含Al的组合物；
[0060] 任选地纯化所述Al3+离子；以及
[0061] 将所述Al3+离子转化为氧化铝。
[0062] 根据另一方面，存在处理含铝的物质的方法，包括：
[0063] 用酸浸提含铝的物质以获得浸提液和固体残留物，并将所述浸提液与所述固体残 留物分离；
[0064] 通过使所述浸提液与碱反应而在约3至约6的pH下基本选择性地沉淀铁离子，并 从所述浸提液至少部分地去除所沉淀的铁离子，从而从所述浸提液至少部分去除铁离子， 由此获得含有Al3+离子的富含Al的组合物；
[0065] 任选地纯化所述Al3+离子；以及
[0066] 将所述Al3+离子转化为氧化铝。
[0067] 附图简述
[0068] 在下列附图中，其仅以例示形式表明本公开的各种实施方案：
[0069]图1显示了本公开的制备氧化铝和各种其他产物的方法的一实例的框图；
[0070] 图2为在本申请的一实例的方法中Al和Fe的提取曲线，其中提取率表示为浸提 时间的函数；
[0071] 图3显示了本公开的制备氧化铝和各种其他产物的方法的另一实例的框图；
[0072] 图4为本公开的纯化/浓缩HCl的方法的一实例的示意图；
[0073] 图5为本公开的纯化/浓缩HCl的方法的一实例的示意图
[0074] 图6显示了本公开的制备氧化铝和各种其他产物的方法的一实例的另一框图；
[0075] 图7显示了本公开的制备氧化铝和各种其他产物的方法的一实例的另一框图。
[0076] 各实施方案详述
[0077] 下列非限制性实例进一步例示本公开所述的技术。
[0078] 含铝的物质可以例如选自含铝的矿石（诸如可以使用铝硅酸盐矿物、粘土、泥质 板岩、霞石、泥石、绿宝石、冰晶石、石榴石、尖晶石、矾土、高岭土或其混合物）。含铝的物质 也可以为重复利用的工业上含铝的物质，诸如炉渣、赤泥或飞灰。
[0079] 例如，本文所用的表述"赤泥"是指氧化铝生产期间所产生的工业废物。例如，此类 废物可以包含二氧化硅、铝、铁、钙和任选的钛。其也可包含一些微量组分，诸如Na、K、Cr、V、 Ni、Ba、Cu、Μη、Pb和/或Zn等。例如，赤泥可以包含约15重量％至约80重量％的Fe2O3, 约1重量％至约35重量％的Al2O3，约1重量％至约65重量％的SiO2，约1重量％至约20 重量％的Na2O,约1重量％至约20重量％的CaO,以及0重量％至约35重量％的TiO2。根 据另一实例，赤泥可以包含约30重量％至约65重量％的Fe2O3，约10重量％至约20重量％ 的Al2O3，约3重量％至约50重量％的SiO2，约2重量％至约10重量％的Na2O,约2重量％ 至约8重量％的CaO,以及0重量％至约25重量％的TiO2。
[0080] 例如，本文所用的表述"飞灰（flyashes) "或"飞灰（flyash) "是指燃烧时所产 生的工业废物。例如，此类废物可以包含各种成分，诸如二氧化硅、氧、铝、铁、钙。例如，飞 灰可以包含二氧化硅（SiO2)和氧化铝（Al2O3)。例如，飞灰还可以包含氧化钙（CaO)和/或 氧化铁（Fe2O3)。例如，飞灰可以包含与烟道气一起上升的细颗粒。例如，煤燃烧期间可以产 生飞灰。例如，飞灰也可以包含选自砷、铍、硼、镉、铬、铬VI、钴、铅、锰、汞、钥、硒、锶、铊和/ 或钒的至少一种元素。例如，飞灰也可以包含稀土元素和稀有金属。例如，飞灰可以被认为 是含铝的物质。例如，飞灰可以包含约40重量％至约50重量％的SiO2，约20重量％至约 30重量％的Al2O3，约15重量％至约25重量％的Fe2O3，约1重量％至约6重量％的Ca2O, 约0重量％至大约2重量％的MgO,约0 %至约2 %的Na2O和约1 %至约4 %的K20。
[0081] 例如，本文所用的表述"稀土元素"（也称为"REE"）是指选自钪、钇、镧、铈、镨、钕、 钷、钐、铕、钆、铽、镝、钦、铒、铥、镱和镥的稀有元素。例如，如本文所用的表述"稀有金属" 是指选自铟、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，诸如元素形 式（或金属形式），处于氯化物、氧化物、氢氧化物等形式。本公开中所用的表述"稀土"是 以上所述的"稀土元素和稀有金属"的同义词。
[0082] 本文所用的表述"至少一种铁氯化物"是指FeCl2、FeCl3或其混合物。
[0083] 例如，本文所用的术语"赤铁矿"是指包含a-Fe203、Y_Fe203、β-FeO.OH或其混 合物的复合物。
[0084] 例如，本文所用的表述"铁离子"是指包含选自Fe离子所有可能形式的至少一种 类型的铁离子的离子。例如，至少一种类型的铁离子可以为Fe2+、Fe3+或其混合物。
[0085] 例如，本文所用的表述"铝离子"是指包含选自Al离子所有可能形式的至少一种 类型的铝离子的离子。例如，至少一种类型的铝离子可以为A13+。
[0086] 例如，本文所用的表述"至少一种铝离子"是指选自Al离子所有可能形式的至少 一种类型的铝离子。例如，至少一种铝离子可以为A13+。
[0087]例如，本文所用的表述"至少一种铁离子"是指选自Fe离子所有可能形式的至少 一种类型的铁离子。例如，至少一种铁离子可以为Fe2+、Fe3+或其混合物。
[0088]例如，本文所用的表述"至少一种沉淀的铁离子"是指以固体形式沉淀的选自Fe离子所有可能形式的至少一种类型的铁离子。例如，此类沉淀物中存在的至少一种铁离子 可以为Fe2+、Fe3+或其混合物。
[0089]本文所用的诸如"约"和"近似"的程度术语意指所修饰的术语的合理量的偏差，从 而使得最终结果没有显著地改变。这些程度术语应解释为包括所修饰的术语的至少±5% 或至少± 10%的偏差，条件是这种偏差没有否定它所修饰的词语的意义。
[0090]例如，可以用浓度为约10重量％至约50重量％、约15重量％至约45重量％、约 18重量％至约45重量％、约18重量％至约32重量％、约20重量％至约45重量％、约25 重量％至约45重量％、约26重量％至约42重量％、约28重量％至约40重量％、约30重 量％至约38重量％、或25重量％至36重量％的HCl浸提物质。例如，可以使用约18重 量％或约32重量％的HCl。
[0091] 也可以通过将干燥的高浓度的酸（例如85%、90%或95% )以气相形式加入水溶 液中来进行浸提。可选地，也可以通过使用弱酸溶液（例如〈3重量％ )进行浸提。
[0092] 例如，可以通过在第一反应器中使用浓度为约18重量％至约32重量％的!1(：1，然 后通过在第二反应器中使用浓度为约90%至约95%的HCl(气态），从而进行浸提。
[0093] 例如，可以通过在第一反应器中使用浓度为约18重量％至约32重量％的!1(：1，然 后通过在第二反应器中使用浓度约90 %至约95 %的HCl(气态）；以及通过在第三反应器 中使用浓度为约90 %至约95%的HCl(气态），从而进行浸提。
[0094] 例如，可以在惰性气体气氛（例如氩气或氮气）下进行浸提。
[0095] 例如，可以在NH3气氛下进行浸提。
[0096] 例如，可以在约125°C至约225°C、约150°C至约200°C、约160°C至约190°C、约 185°C至约190°C、约160°C至约180°C、大约160°C至约175°C、或约165°C至约170°C的温度 下浸提物质。
[0097] 例如，在约4巴至约10巴、约4巴至约8巴、或约5巴至约6巴的压力下浸提物质。
[0098] 在高压釜中于压力下（例如大于大气压）进行浸提。例如，可以在约5KPa至约 850KPa、约 50KPa至约 800KPa、约IOOKPa至约 750KPa、约 150KPa至约 700KPa、约 200KPa至 约600KPa、或约250KPa至约500KPa的压力下进行浸提。可以在至少80°C、至少90°C或约 KKTC至约IKTC的温度下进行浸提。在某些情况下，可以在更高的温度下进行浸提。
[0099] 也可以在压力下进行浸提。例如，该压力可以为约IOOpsig至约300psig或约 150psig至约200psig。浸提可以进行约30分钟至约5小时。可以在约60°C至约200°C的 温度下进行浸提。
[0100] 例如，所述方法还可以包括通过使所产生的气态HCl与水接触而重复利用所述气 态HCl以获得浓度为约18重量％至约45重量％或25重量％至约45重量％的组合物。
[0101] 例如，所述方法还可以包括通过使所产生的气态HCl与水接触而重复利用所述气 态HCl以获得浓度为约18重量％至约45重量％、约26重量％至约42重量％、约28重量％ 至约40重量％、约30重量％至约38重量％、18重量％至36重量％、19重量％至36重量％、 25重量％至36重量％或约25重量％至约45重量％的组合物，以及任选地将所述组合物用 于浸提物质。
[0102] 例如，所述液体可以包含铁氯化物。铁氯化物可以包括FeCl2、FeCl3及其混合物中 的至少一种。
[0103] 例如，所述液体可以具有至少30重量％的铁氯化物浓度；然后可以在约155°C至 约350 °C的温度下水解。
[0104] 例如，所述液体可以浓缩至铁氯化物的浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后可 以在约155°C至约350°C的温度下使铁氯化物水解，同时维持氯化铁浓度为至少65重量％ 的水平，从而产生含有液体和沉淀的赤铁矿的组合物，并回收赤铁矿。
[0105] 例如，鉴于选择性提取，在循环回路中，与赤铁矿一起的不可水解的成分可以浓缩 回到约0. 125重量％至约52重量％的浓度。
[0106] 例如，所述液体可以浓缩成至少一种铁氯化物的浓度为至少30重量％的浓缩液 体；然后可以在约155°C至约350°C的温度下水解。
[0107] 例如，所述液体可以浓缩成至少一种铁氯化物的浓度为至少30重量％的浓缩液 体；然后在约155°C至约350°C的温度下使所述至少一种铁氯化物水解，同时维持氯化铁 浓度为至少65重量％的水平，从而产生含有液体和沉淀的赤铁矿的组合物，并且回收赤铁 矿。
[0108] 例如，所述液体可以浓缩成至少一种铁氯化物的浓度为至少30重量％的浓缩液 体；然后在约155°C至约350°C的温度下使所述至少一种铁氯化物水解，同时维持氯化铁浓 度为至少65重量％的水平，从而产生含有液体和沉淀的赤铁矿的组合物；回收赤铁矿；并 且从所述液体回收稀土元素和/或稀有金属。
[0109] 例如，可以在约150°C至约175°C、155°C至约170°C或165°C至约170°C的温度下使 至少一种铁氯化物水解。
[0110] 例如，所述液体可以浓缩成铁氯化物的浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后在 约155°C至约350°C的温度下使铁氯化物水解，同时维持氯化铁浓度为至少65重量％的水 平，从而产生含有液体和沉淀的赤铁矿的组合物；回收赤铁矿；并且从所述液体回收稀土 元素和/或稀有金属。
[0111] 例如，所述方法还可以包括在回收稀土元素和/或稀有金属之后，使液体与HCl反 应以导致MgCl2沉淀，并将其回收。
[0112] 例如，所述方法还可以包括将MgCl2煅烧成MgO并且任选地重复利用所产生的 HCl。
[0113] 例如，所述方法还可以包括在回收稀土元素和/或稀有金属之后，使液体与HCl反 应，并基本选择性地沉淀Na2SO4。例如，可以通过使液体与H2SO4反应来沉淀Na2S04。
[0114] 例如，所述方法还可以包括在回收稀土元素和/或稀有金属之后，使液体与HCl反 应，并基本选择性地沉淀K2SO4。例如，可以通过添加H2SO4来沉淀K2S04。
[0115] 例如，所述液体可以浓缩成铁氯化物的浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后在 约155°C至约350°C的温度下使铁氯化物水解，同时维持氯化铁浓度为至少65重量％的水 平，从而产生含有液体和沉淀的赤铁矿的组合物；回收赤铁矿；以及使液体与HCl反应。例 如，此类方法还可以包括使液体与H2SO4反应以基本选择性地沉淀Na2S04。所述方法还可以 包括使液体与H2SO4反应以基本选择性地沉淀K2S04。
[0116] 例如，所述方法可以包括使该方法期间获得的干燥的个别盐（例如Na或K盐）与 H2SO4反应，并回收HCl，同时产生可销售的K#04和Na2S04，并回收约15重量％至约90重 量％的盐酸。
[0117] 例如，所述方法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再生盐 酸。氯化钾可经历与硫酸的化学反应以获得硫酸钾并再生盐酸。氯化钠和氯化钾的盐水溶 液能可替换地作为改良型（adapted)小的氯-碱电解池的进料。在这后一情况下，产生常 见的碱（NaOH和Κ0Η)及漂白剂（NaOCl和K0C1)。
[0118] 例如，所述方法还可以包括在回收稀土元素和/或稀有金属之后，从液体回收 NaCl，使NaCl与H2SO4反应，并基本选择性地沉淀Na2S04。
[0119] 例如，所述方法还可以包括在回收稀土元素和/或稀有金属的下游，从液体回收 KCl，使KCl与H2SO4反应，并且基本选择性地沉淀K2S04。
[0120] 例如，所述方法还可以包括在回收稀土元素和/或稀有金属的下游，从液体回收 NaCl，进行电解以产生NaOH和NaOCl。
[0121] 例如，所述方法还可以包括在回收稀土元素和/或稀有金属的下游，从液体回收 KCl，使KCl反应，进行电解以产生KOH和KOCl。
[0122] 例如，所述液体可以浓缩成至少一种铁氯化物的浓度为至少30重量％的浓缩液 体；然后在约155°C至约350°C的温度下使所述至少一种铁氯化物水解，同时维持氯化铁浓 度为至少65重量％的水平，从而产生含有液体和沉淀的赤铁矿的组合物；回收赤铁矿；并 从所述液体提取NaCl和/或KCl。
[0123] 例如，所述方法还可以包括使NaCl与H2SO4反应以基本选择性地沉淀Na2S04。
[0124] 例如，所述方法还可以包括使KCl与H2SO4反应以基本选择性地沉淀K2S04。
[0125] 例如，所述方法还可以包括进行NaCl的电解以产生NaOH和NaOCl。
[0126] 例如，所述方法还可以包括进行KCl的电解以产生KOH和KOCl。
[0127] 例如，所述方法可以包括将固体与浸提液分离并且洗涤固体以获得纯度为至少 95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、至少99. 5%或至少99. 9%的二氧化硅。
[0128] 例如，AlCl3可以为AlCl3 · 6H20的形式。
[0129] 例如，所述方法可以包括使浸提液与气态HCl反应以获得液体和包含AlCl3 · 6H20 形式的铝离子的沉淀物。
[0130] 例如，所述方法可以包括使浸提液与干燥的气态HCl反应以获得液体和包含 AlCl3 · 6H20形式的铝离子的沉淀物。
[0131] 例如，所述方法可以包括使浸提液与本公开所指出的被回收、再生和/或纯化的 至少30重量％的酸反应以获得液体和包含AlCl3 · 6H20形式的铝离子的沉淀物。
[0132] 例如，所述方法可以包括使浸提液与气态HCl反应以获得液体和包含铝离子的沉 淀物，所述沉淀物是通过AlCl3 · 6H20结晶而形成的。
[0133] 例如，所述方法可以包括使浸提液与干燥的气态HCl反应以获得液体和包含铝离 子的沉淀物，所述沉淀物是通过AlCl3 · 6H20结晶而形成的。
[0134] 例如，铝离子可以在结晶器中例如通过添加浓度为约26重量％至约32重量％或 约24重量％至约26重量％的HCl而以AlCl3形式（例如AlCl3 · 6H20)沉淀。
[0135] 例如，气态HCl可以具有至少85重量％或至少90重量％的HCl浓度。
[0136] 例如，气态HCl可以具有约90重量％或约90重量％至约95重量％的HCl浓度。
[0137] 例如，在AlCl3 ·6Η20结晶期间，可以将液体维持在约25重量％至约35重量％、约 30重量％至约32重量％或约23重量％至约26重量％的HCl浓度。
[0138] 例如，结晶可以在约45°C至约65°C或约50°C至约60°C的温度下进行。
[0139] 例如，HCl可以从所产生的气态HCl中获得。
[0140] 例如，在本公开的方法中，会浸提给定批次或给定量的含铝的物质，然后将其转化 为AlCl3 · 6H20,并且此时，在将AlCl3 · 6H20煅烧成Al2O3期间所产生的HCl将用于例如浸 提另一给定批次或给定量的含铝的物质。
[0141]例如，所述方法可以包括在至少 850°C、900°C、925°C、930°C、1000°C、1100°C、 1200°C或1250°C的温度下加热沉淀物以将AlCl3 · 6H20转化为A1203。
[0142] 例如，将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3可以包括AlCl3的煅烧。
[0143] 例如，煅烧有效将AlCl3 · 6H20转化为β-A1203。
[0144] 例如，煅烧有效将AlCl3 · 6H20转化为α-ΑΙΑ。
[0145] 例如，将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3可包括经由两阶段循环流化床反应器或经由单 级循环流化床，或者经由任何布置的流化床、窑或等离子体系统进行煅烧。
[0146] 例如，将AlCl3转化为Al2O3包括经由包括预热系统的两阶段循环流化床反应器进 行煅烧。
[0147] 例如，将AlCl3 ·6Η20转化为Al2O3包括在例如至少约350°C、至少375°C、约300°C 至约 600°C、约 325°C至约 550°C、约 350°C至约 500°C、约 375°C至约 450°C、约 375°C至约 425°C、或约385°C至约40(TC的低温和/或注入蒸汽下进行煅烧。
[0148] 例如，将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3可以包括在例如至少350°C的低温和/或注入 蒸汽下进行煅烧。
[0149] 例如，将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3可以包括在例如小于600°C的低温和/或注入 蒸汽下进行煅烧。
[0150] 例如，将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3可以包括通过将煤用作燃烧源和通过使用脱气 单元来进行煅烧。
[0151] 例如，可以在约 200psig至约 700psig、约 300psig至约 700psig、约 400psig至约 700psig、约 550psig至约 650psig、约 575psig至约 625psig、或约 590psig至约 610psig 的压力下注入蒸汽（或水蒸气）。
[0152] 例如，可以注入蒸汽（或水蒸气）并且可以将等离子体焰炬用于引起流化。
[0153] 例如，蒸汽（或水蒸气）可以是过热的。
[0154] 例如，蒸汽（或水蒸气）可以处于约300°C至约400°C的温度。
[0155] 例如，来自煅烧期间所产生的废气的酸可以随后经由气相纯化方法处理。
[0156] 例如，将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3可以包括借助一氧化碳（CO)进行煅烧。
[0157] 例如，将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3可以包括借助炼油气燃料气（RFG)进行煅烧。
[0158] 例如，可以通过注入水蒸气或蒸汽和/或通过使用选自化石燃料、一氧化碳、炼油 气燃料气、煤或含氯的气体和/或溶剂的燃烧源进行煅烧。
[0159] 例如，所述方法可以包括通过进行由气体混合物的燃烧所提供的AlCl3 ·6Η20的煅 烧而将AlCl3 · 6Η20转化为Al2O3，所述气体混合物是引入的冶炼气体（incomingsmelter gas)或减压塔废气（reduceroffgas)。
[0160] 例如，所述方法可以包括通过进行由气体混合物的燃烧所提供的AlCl3 ·6Η20的煅 烧而将AlCl3 · 6Η20转化为Al2O3，所述气体混合物包含：
[0161] CH4:0体积％至约1体积％ ;
[0162] C2H6:0体积％至约2体积％ ;
[0163] C3H8:0体积％至约2体积％ ;
[0164] C4H1。: 0体积％至约1体积％ ;
[0165] N2:0体积％至约0· 5体积％ ;
[0166] H2 :约0· 25体积％至约15. 1体积％ ;
[0167] CO:约70体积％至约82. 5体积％ ;以及
[0168] CO2 :约I. 0体积％至约3. 5体积％。
[0169] 例如，O2可基本不存在于该混合物。
[0170] 例如，通过注入水蒸气或蒸汽和/或通过使用选自天然气或丙烷的燃烧源，可以 进行煅烧。
[0171] 例如，通过借助电加热、气体加热、微波加热和等离子体加热提供热量，可以进行 煅烧。
[0172] 可以由软化水洗涤所获得的氧化铝，从而至少部分地去除NaCl和/或KCl。
[0173] 例如，流化床反应器可以包含选自金属氯化物的金属催化剂。
[0174] 例如，流化床反应器可以包含金属催化剂，其为FeCl3、FeCl2或其混合物。
[0175] 例如，流化床反应器可以包含金属催化剂，其为FeCl3。
[0176] 例如，预热系统可以包含等离子体焰炬。
[0177] 例如，蒸汽可以用作流化介质加热。加热也可以为电力的。
[0178] 例如，等离子体焰炬可以用于预热该煅烧反应器。
[0179] 例如，等离子体焰炬可以用于预热进入该煅烧反应器的空气。
[0180] 例如，等离子体焰炬可以用于预热流化床。
[0181] 例如，等离子体焰炬可有效地产生被注入煅烧反应器中的蒸汽。
[0182] 例如，等离子体焰炬可有效地产生在流化床反应器中作为流化介质的蒸汽。
[0183] 例如，在O2(或氧化作用）方面，煅烧介质可以为基本中性的。例如，煅烧介质可 以有利于还原（例如约IOOppm的CO浓度）。
[0184] 例如，煅烧介质有效抑制(：12的形成。
[0185] 例如，所述方法可以包括通过进行由气体混合物的燃烧所提供的AlCl3 ·6Η20的煅 烧而将AlCl3·6Η20转化为Al2O3，所述气体混合物包含：
[0186] CH4:0体积％至约1体积％;
[0187] C2H6:0体积％至约2体积％;
[0188]C3H8:0体积％至约2体积％;
[0189]C4Hltl:0体积％至约1体积％;
[0190]N2:0体积％至约0· 5体积％;
[0191]H2:约0· 25体积％至约15. 1体积％;
[0192]CO:约70体积％至约82. 5体积％;以及
[0193]CO2:约I. 0体积％至约3. 5体积％。
[0194] 此类混合物可有效地使废气体积降低15. 3%至16. 3%;因此，基于循环流化床的 实际操作所证明，产能（capacity)增加15. 3%至16. 3%。因此，对相同的流量，这代表了 0. 65*16. 3% = 10. 6%的运营成本。
[0195] 例如，流化床中空气与天然气的比率（NmVh除以Nm3/h)可以为约9. 5至约10。
[0196] 例如，流化床中空气与CO的比率（Nm3/h除以Nm3/h)可以为约2至约3。
[0197] 例如，所述方法可以包括在浸提含铝的物质之前，预浸提去除任选地包含在含铝 的物质中的氟。
[0198] 例如，所述方法可以包括用HCl浸提含铝的物质以获得含有铝离子的浸提液和 固体，将所述固体与所述浸提液分离；并且进一步处理所述固体以将其中所包含的310 2与 TiO2分离。
[0199] 例如，所述方法可以包括用HCl浸提含铝的物质以获得含有铝离子的浸提液和固 体，将所述固体与所述浸提液分离；并且用HCl进一步处理所述固体以将其中所包含的Si 与Ti分离。
[0200] 例如，所述方法可以包括用HCl浸提含铝的物质以获得含有铝离子的浸提液和固 体，将所述固体与所述浸提液分离；并且在低于85°C的温度下、在MgCl2存在的情况下用浓 度小于20重量％的HCl进一步处理所述固体，以将其中所包含的Si与Ti分离。
[0201] 例如，所述方法可以包括用HCl浸提所述飞灰以获得包含铝离子的浸提液和固 体，将所述固体与所述浸提液分离；并且进一步处理所述固体以将其中所包含的310 2与 TiO2分离。
[0202] 例如，所述方法可以包括用HCl浸提飞灰以获得含有铝离子的浸提液和固体，将 所述固体与所述浸提液分离；并且用HCl进一步处理所述固体以将其中所包含的5102与 TiO2分离。
[0203] 例如，所述方法可以包括用HCl浸提飞灰以获得含有铝离子的浸提液和固体，将 所述固体与所述浸提液分离；并且在低于85°C的温度下、在MgCl2#在的情况下用浓度小 于20重量％的HCl进一步处理所述固体，以将其中所包含的5102与TiO2分离。
[0204] 例如，将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3可以包括进行一步煅烧。
[0205] 例如，所述方法可以包括通过进行AlCl3 · 6H20的煅烧而将AlCl3 · 6H20转化为 Al2O3，所述煅烧包括蒸汽注入。
[0206] 例如，可在不同温度下与蒸汽进行煅烧。施加的过热蒸汽的温度可以为约350°C至 约550°C或约350°C至约940°C或约350°C至约1200°C。
[0207] 例如，可以进行水解器的多级蒸发步骤以大幅减少能量消耗。
[0208] 例如，所述方法可以有效地提供至少93 %、至少94%、至少95 %、约90 %至约 95 %、约92 %至约95 %、或约93 %至约95 %的Al2O3回收率。
[0209] 例如，所述方法可以有效地提供至少98%、至少99%、约98%至约99. 5%、或约 98. 5%至约99. 5%的Fe2O3回收率。
[0210] 例如，所述方法可以有效地提供至少96%、至少97%、至少98%、或约96%至约 98%的MgO回收率。
[0211] 例如，所述方法可以有效地提供至少98%、至少99%、约98%至约99. 9%、或约 98 %至约99. 99 %的HCl回收率。
[0212] 例如，所述方法可以通过使用经由内部浓缩回路的内部过程来有效地提供约75 % 至约96. 5%的稀土元素氯化物（REE-Cl)和稀有金属氯化物（RM-Cl)的回收率。
[0213] 例如，所述方法对于非水解成分可以有效地提供约99. 75%的盐酸回收率。
[0214] 例如，含铝的物质可以为泥质板岩。
[0215] 例如，含铝的物质可以为矾土。
[0216] 例如，含铝的物质可以为赤泥。
[0217] 例如，含铝的物质可以为飞灰。
[0218] 例如，含铝的物质可以选自工业耐火材料。
[0219] 例如，含铝的物质选自铝硅酸盐矿物。
[0220] 例如，所述方法可以有效地避免产生赤泥。
[0221] 例如，氧化铝和其他产物基本不含赤泥。
[0222] 例如，HCl可以被重复利用。例如，此类重复利用的HCl可为经浓缩的和/或纯化 的。
[0223] 例如，借助H2SO4可以浓缩和/或纯化气态HCl。例如，可以用H#04处理气态HCl 以减少在气态HCl中存在的水量。例如，气态HCl可以经过填充柱，其中该气态HCl与H2SO4 逆流相接触。例如，通过进行上述过程，HCl的浓度可以增加了至少50重量％、至少60重 量％、至少70重量％、至少75重量％、至少80重量％、约50重量％至约80重量％、约55 重量％至约75重量％、或约60重量％。例如,可以用诸如聚丙烯（PP)或聚对苯二甲酸丙 二醇酯（PTT)的聚合物来填充该柱。
[0224] 例如，借助CaCl2*LiCl可以浓缩和/或纯化气态HCl。例如，气态HCl可以经过 用CaCl2*LiCl填充的柱。
[0225] 例如，气态HCl的浓度可以从处理之前的低于共沸点的值增加到处理之后的高于 共沸点的值。
[0226] 例如，借助等离子体焰炬可以进一步纯化由本公开的方法获得的各种产物，诸如 氧化铝、赤铁矿、氧化钛、氧化镁、稀土元素和稀有金属。例如，稀土元素和稀有金属一旦分 离，则可以单独地注入等离子体焰炬中以进一步将其纯化。
[0227]例如，酸可以选自HCl、HN03、H2SO4及其混合物。
[0228] 例如，第一金属可为铝或铁。例如，第二金属可为铝或铁。
[0229] 例如，当第一金属为铝时，通过将浸提液与酸（诸如HC1)反应可以从所述浸提液 去除铝离子以获得液体和含所述铝离子（例如AlCl3形式）的沉淀物，并将所述沉淀物与 所述液体分离。然后，可以通过沉淀、水解、纯化等从液体回收铁离子。
[0230] 例如，当第一金属为铁时，通过将浸提液与碱（诸如NaOH或Κ0Η)反应可以从所 述浸提液去除铁离子以获得液体和含所述铁离子的沉淀物，并将所述沉淀物与所述液体分 离。然后，可以通过沉淀、水解、纯化等从液体回收铝离子。
[0231] 例如，所述方法可以包括以Al(OH)3形式沉淀所述Al3+。例如，其中在pH为约7至 约10、约9至约10、约9. 2至约9. 8、约9. 3至约9. 7、约9. 5、约7. 5至约8. 5、约7. 8至约 8. 2或约8的条件下进行以Al(OH)3形式沉淀所述Al3+。
[0232] 例如，在pH大于IUpH大于12、pH为10至IUpH为约11. 5至约12. 5或约11.8 至约12. 0的条件下可以沉淀铁离子。
[0233] 例如，在pH为约3. 0至约5. 5、约3至约5、约3至约4、约3. 0至约3. 5、约3. 5至 约4. 0、约4至约5、约4. 5至约5. 0、约5至约6的条件下，可以通过添加碱来沉淀铁离子。
[0234] 例如，当待去除的第一金属为铁时，可以以如W02008/141423或W02012/065253中 所述的相似方式，并且通过使用例如本公开所述的含铝的物质作为起始物质，从而实施所 述方法。在此通过引用将这些文献全文并入。
[0235] 例如，可以纯化Al3+离子。
[0236] 例如，所述方法还可以包括将氧化铝（Al2O3)转化为铝。例如通过使用 Hall-H6r〇ult法可以进行氧化铝（Al2O3)到铝的转化。参考在各种专利和专利申请中的此 类公知方法,诸如US20100065435 ;US20020056650;US5,876,584;US6,565,733。也可 以借助其他方法如US7, 867, 373;US4, 265, 716;US6, 565, 733中所述的那些法进行转化 (将氧化铝转化为硫化铝，随后将硫化铝转化为铝）。例如，可以通过在低于200°C的温度 下使用还原环境和碳来产生铝。也可以通过使用钾和无水氯化铝的还原来产生铝（Wohler 法）。
[0237] 例如，可以在惰性气体气氛下进行将AlCl3转化为Al203。
[0238] 例如，可以在氮气氛下进行将AlCl3转化为Al203。
[0239] 例如，本公开的方法可以为连续法或半连续法。
[0240] 根据图1所示的一个实例，所述方法可以涉及下列步骤（图1中的参考号对应于 下列步骤）：
[0241] 1-将含铝的物质减小至约50μm至约80μm的平均粒径。
[0242] 2-用盐酸处理经减小和分类的物质，使所述盐酸在预定温度和压力下溶解铝与其 他元素如铁、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 在于原材料中的话）保持为完全不溶解的。
[0243] 3-然后使来自于浸提步骤的母液经历分离、清洗阶段以从金属氯化物溶液中分离 经纯化的二氧化硅。然后使经纯化的二氧化硅任选地经历一个或两个额外的浸提阶段（例 如在约150°C至约160°C的温度下）以使二氧化硅的纯度增加至高于99. 9%。可以通过使用 HCl和MgClJt为浸滤剂组合物而进行浸提，从二氧化硅中分离在二氧化硅中包含的TiO2。
[0244] 4-然后从步骤1获得的废酸（浸提液）通过将其喷射入结晶器而被干燥的高度浓 缩的气态氯化氢浓缩。这导致具有极少其他杂质的氯化铝六水合物（沉淀物）的结晶。根 据该阶段的铁氯化物的浓度，可要求进一步结晶步骤。然后将沉淀物与液体分离。
[0245] 5-然后在高温下煅烧氯化铝六水合物（例如借助回转窑、流化床等）以获得氧化 铝形式。然后回收高度浓缩的气态氯化氢，并且使过量的该气态氯化氢成为可能在酸浸提 步骤中使用（重复利用）的最高浓度的水溶液形式。也可以直接将气相的酸送到酸纯化阶 段以将HCl浓度从约30重量％增加到约95重量％。这可以例如在干燥阶段完成。
[0246] 6-然后，鉴于Fe2O3(赤铁矿形式）提取以及从其水解中回收酸，将铁氯化物（步骤 4获得的液体）预浓缩并且在低温下水解。从煅烧步骤（步骤5)、浸提部分放热反应（步 骤1)和所述方法的其他部分回收的热量均被回收入预浓缩器中。
[0247] 10-在去除赤铁矿之后，可以处理富含稀土元素和/或稀有金属的溶液。如图3所 见，可以进行内部再循环（去除赤铁矿之后），并可以将富含稀土元素和/或稀有金属的溶 液用于结晶阶段4。可以如PCT/CA2012/000253和/或PCT/CA2012000419所述的那样进行 稀土元素和/或稀有金属的提取。在此通过引用将这两篇文献全文并入。
[0248] 然后诸如MgCl2等的其他不可水解的金属氯化物（Me-Cl)经历下列步骤：
[0249] 7-然后富含氯化镁和其他不可水解的产物的溶液在低温下通过将其喷射入结晶 器而被干燥的高度浓缩的气态氯化氢浓缩。这导致氯化镁以六水合物形式沉淀，例如在去 除氯化钠和氯化钾之后。
[0250] 8-然后煅烧氯化镁六水合物（通过回转窑、流化床等），从而再生非常高浓度的盐 酸并使其返回到浸提步骤。
[0251] 9-使其他Me-Cl经历标准的高温水解步骤，其中可以产生混合氧化物（Me-O)并且 再生处于共沸点的盐酸（20. 2重量％ )。
[0252] NaCl可经历与H2SO4的化学反应以产生Na2SOJP浓度等于或高于共沸浓度的HC1。 而且，KCl可经历与H2SO4的化学反应以产生K2SOJP浓度高于共沸浓度的HC1。氯化钠和 氯化钾的盐水溶液可以作为改良型小的氯-碱电解池的进料。在这后一种情况下，产生常 见的碱（NaOH和Κ0Η)和漂白剂（NaOCl和K0C1)及HCl。
[0253] 例如，液体可以浓缩成铁氯化物的浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后可以在 约155°C至约350°C的温度下使铁氯化物水解，同时维持氯化铁浓度为至少65重量％的水 平，从而产生含有液体和沉淀的赤铁矿的组合物，并回收赤铁矿。
[0254] 例如，液体可以浓缩成铁氯化物的浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后可以在 约155°C至约350°C的温度下使铁氯化物水解，同时维持氯化铁浓度为至少65重量％的水 平，从而产生含有液体和沉淀的赤铁矿的组合物；回收赤铁矿；以及从液体回收稀土元素 和/或稀有金属。例如，所述方法还可以包括在回收稀土元素和/或稀有金属之后，使液体 与HCl反应以导致MgCl2沉淀，并将其回收。
[0255] 然而，本领域技术人员应理解连续法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（例如低至约15%)，而且仍然在经济上和技术上是可行的。可 以对Al2O3获得令人满意的产率（>93-95% )，并且对稀土元素和/或稀有金属可以获得大 于75%、85%或90%的产率。在绝大多数情况下不要求预热处理。本公开中所披露的方法 涉及对浸提和非常高强度的酸回收的特殊技术，因此提供了与碱性方法相比的诸多优势。
[0256] 步骤1中，将无论是否经热处理的矿物压碎、磨碎、干燥并且分类为具有约50μm 至约80μm的平均粒径。
[0257] 步骤2中，将磨碎的原材料引入到反应器并经历浸提阶段。
[0258] 步骤2中所用的浸提盐酸可以是来自步骤5、6、8、9、10和11的重复利用的或再生 的酸（参见图3)，其浓度可为15重量％至45重量％。可以使用膜分离、低温冷冻和/或 高压方法来获得高浓度。可以在压力和接近其沸点的温度下进行酸浸提，从而允许最少的 消化时间和扩展的反应程度（90% -100%)。可以以半连续模式完成浸提（步骤2)，其中 在反应的某阶段中于增压之后由高度浓缩的酸来替换具有残留的游离盐酸的废酸，或允许 降低的酸/矿物比率，由此减少反应时间并且改进反应动力学。例如，动力学常数k可为 0· 5-0. 75g/摩尔·L或0· 65-0. 82g/摩尔·L。
[0259] 如前所示，碱金属、铁、镁、钠、钙、钾、稀土元素和其他元素也可在不同阶段为氯化 物形式。二氧化硅和任选的钛可保持为不溶解的，并且将经历（步骤3)液体/固体分离和 清洗阶段。本公开的方法倾向于回收在溶液中的最大量的剩余游离盐酸和氯化物以使盐 酸回收率最大化，使用诸如耙式分类、带式过滤器浸提、离心等技术。用纳米水（纯度最低 99%)清洗纯SiO2(-个附加浸提阶段）。然后，将没有二氧化硅的母液称为废酸（各种金 属氯化物和水）并且使其进入结晶步骤（步骤4)。
[0260] 步骤4中，然后用从步骤5获得或重复利用的干燥的高度浓缩气态氯化氢或用HCl 水溶液（>30重量％ )使含有大量氯化铝的废酸（或浸提液）饱和，这导致了氯化铝六水合 物（AlCl3 · 6H20)的沉淀。然后，保留的沉淀物在被供给到煅烧阶段（步骤5)之前被洗涤 和浸提或离心。然后，将来自步骤4的剩余的废酸处理至酸回收系统（步骤6至8)，其中可 获得纯的次级产物。
[0261] 步骤5中，从高温条件直接获得铝氧化物（氧化铝）。获得的气态形式的高度浓 缩的氯化氢可以供应给步骤4和7以用于结晶，其中可以将其通过疏水膜来处理。吸收 过量的氯化氢并且以再生酸形式用于浸提步骤2作为高度浓缩的酸，高于共沸点的浓度 (>20. 2% )。例如，此浓度可为约18重量％至约45重量％、约25重量％至约45重量％或 25重量％至36重量％。也可以将气相的酸（>30重量％ )直接转向至酸纯化。
[0262] 步骤4后，各种氯化物衍生物（主要是铁，以及镁和稀土元素和稀有金属）接下来 经历铁提取步骤。例如通过使用WO2009/153321所公开的技术可以进行此步骤，在此通过 引用将其全文并入。而且，可以向赤铁矿加入晶种（seeded)以用于晶体生长。例如，加入 赤铁矿晶种可以包括再循环地加入晶种。
[0263] 步骤6中，进行低温（155°C至350°C)水解，并同时产生纯Fe2O3 (赤铁矿）并同时 再生至少15%浓度的盐酸。WO2009/153321所述的方法通过一系列步骤处理氯化亚铁和 氯化铁、其可能的混合物和游离盐酸的溶液，所述一系列步骤为预浓缩步骤、其中氯化亚铁 被氧化为三价铁形式的氧化步骤、以及最终通过在称为水解器的操作单元中的水解步骤， 其中氯化铁浓度维持在65重量％并产生富气体流，其中浓缩确保获得15%至20. 2%的氯 化氢浓度和经历物理分离步骤的纯赤铁矿。将冷凝的潜热回收至预浓缩，并且与来自煅烧 阶段（步骤5)的过量热一起用作热量输入。
[0264] 可以将来自水解器（步骤6)的母液部分地再循环到第一步骤结晶过程，其中观察 到不可水解的成分的浓度增加。去除铁之后，该液体富含其他不可水解的成分并且主要包 含氯化镁或可能的其他成分的混合物（各种氯化物）及稀土元素和稀有金属。
[0265] 氯化物形式的稀土元素和稀有金属在水解器操作单元（步骤6)中成比例 地高度浓缩，并且提取自母液（步骤10)，其中可以应用各种已知的技术来提取一系 列单独的RE-0 (稀土氧化物）。此外，本公开的方法允许在水解器中将下列成分浓 缩至高浓度：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)及其混合物。例如，可以在Zhou等人的RARE METALS,Vol. 27，No. 3, 2008,p223-227 和US2004/0042945 中找到用于提取稀土元素和 / 或 稀有金属的技术，在此通过引用将其全文并入。本领域技术人员还应理解也可以使用常用 于提取来自拜耳法的稀土元素和/或稀有金属的各种其他方法。例如，可以使用各种溶剂 提取技术。对某些元素而言，可以使用涉及辛基苯基酸式磷酸酯（OPAP)和甲苯的技术。HCl 可以用作剥离剂。这可有效地回收Ce203、Sc203、Er203等。例如，可以使用将草酸和金属铁 用于氯化铁分离的不同顺序。
[0266] 将来自步骤6和10的富含增值金属（主要是镁）的废酸液处理至步骤7。用来 自步骤5的干燥的高度浓缩的气态氯化氢使溶液饱和，这导致氯化镁六水合物的沉淀。例 如，这可以通过超过30wt%的水溶液形式的HCl来完成。保留的沉淀物被供应给煅烧阶段 步骤8,其中获得纯Mg0(>98重量％ )，并再生高度浓缩的盐酸（例如为至少38% )并转移 到浸提步骤（步骤2)。用于步骤7的供替代的途径是使用来自步骤8的干燥的气态盐酸。
[0267] 步骤9中，将未转化的金属氯化物处理至高温水解步骤（700°C至900°C)以产生 混合的氧化物并且其中可以回收15重量％至20. 2重量％浓度的盐酸。
[0268] 根据图3所示的另一实例，所述方法可以与图1所示的实例相似，但是可以包括下 文所讨论的一些变化。
[0269] 实际上，如图3所示，所述方法可以包括（在步骤6之后或就在步骤10之前）内 部再循环回到结晶步骤4。在这种情况下，可以将来自水解器（步骤6)的母液完全地或部 分地再循环至步骤4的结晶，其中对于包括稀土元素和/或稀有金属的不可水解的成分，会 发生浓度增加。
[0270] 此类步骤可用于显著地增加稀土元素和/或稀有金属的的浓度，由此促进在步骤 10中将其提取。
[0271] 对于步骤7,如先前所讨论的，然后，在低温下，使富含氯化镁和其他不可水解的产 物的溶液通过将其喷射入结晶器而被干燥的高度浓缩的气态氯化氢浓缩。这可以导致氯化 镁以六水合物形式的沉淀（例如，在氯化钠和氯化钾去除之后）。这也可以通过水溶液形式 的HCl来完成。
[0272] 如图3所示，可以增加额外的步骤11。氯化钠可以经历与硫酸的化学反应以获得 硫酸钠并再生浓度等于或高于共沸点的盐酸。氯化钾可以经历与硫酸的化学反应以获得硫 酸钾并再生浓度高于共沸浓度的盐酸。氯化钠和氯化钾的盐水溶液可以作为改良型小的 氯-碱电解池的进料。在这后一情况下，产生常见的碱（NaOH和Κ0Η)及漂白剂（NaOCl和 K0C1)，并且可以在一定程度上再用于本公开的所述方法的其他部分中（洗涤器等）。
[0273] 下列为非限制性实施例。
[0274] 实施例1
[0275] 氧化铝和各种其他产物的制备
[0276] 作为起始物质，自加拿大魁北克的GrandeVall6e区域获得粘土样品。
[0277] 这些结果代表80个试验的平均值，用约900kg样品进行每个试验。
[0278] 处于新近开采状态的未处理粘土在研磨和分类后具有下列组成：
[0279] Al2O3:15 % 至 26%;
[0280] SiO2:45%至 50%;
[0281] Fe2O3:8%至9%;
[0282] MgO: 1%至2%;
[0283] 稀土元素和/或稀有金属：0. 04%至0. 07%;
[0284]LOI: 5 % 至 10%。
[0285] 此后，在140°C至170°C下，两阶段程序中用18重量％至32重量％HCl浸提这种 物质。基于去除粘土中酸可浸提的成分所必需的化学计量，以10%至20%的化学计量过量 来使用HCl溶液。在半连续操作的第一浸提阶段（步骤2)中，粘土与需要量的或总量之某 一比例的盐酸接触2. 5小时。去除废酸之后，在相同的温度和压力下，将粘土再次与最低18 重量％的盐酸溶液接触约1. 5小时。
[0286] 单阶段浸提的对铁和铝所获得的典型提取曲线示于图2中。
[0287] 将浸提液过滤，并用水洗涤固体，并使用常规分析技术分析（参见图1的步骤3)。 所获得的二氧化硅的纯度为95. 4%并且其不含任何氯化物和HCl。
[0288] 在另一实施中，通过额外的浸提步骤的二氧化硅的纯度为99. 67%。
[0289] 浸提及去除二氧化硅之后，各种金属氯化物的浓度为：
[0290]AlCl3:15%至 20%;
[0291]FeCl2:4%至 6%;
[0292]FeCl3:0. 5%至 2. 0%;
[0293]MgCl2:0.5%至 2.0% ;
[0294]REE_C1:0. 1%至 2%
[0295]游离的HCl: 5g/l至 50g/l
[0296] 然后使用约90%至约98%纯的干燥的气相盐酸在两个阶段中结晶废酸，并且所 形成的氯化铝六水合物中有小于25ppm的铁。含HCl的溶液（水相）的浓度为约22%至 约32%或25%至约32%，允许95. 3%的Al2O3回收。然后在930°C或1250°C下煅烧回收的 结晶物质（具有99. 8%的最低纯度的AlCl3水合物形式），由此获得α形式的氧化铝。在 930°C下加热允许获得β形式的氧化铝而在1250°C下加热允许获得α形式的氧化铝。
[0297] 在低温下进行另一实例（在约350°C下分解和煅烧）并且α形式的氧化铝小于 2%。
[0298] 煅烧阶段排出的气相HCl浓缩物具有大于30%的浓度并且被用于（重复利用于） AlCljPMgCl2的结晶。以用于浸提步骤的需要浓度和目标浓度来吸收过量的盐酸。
[0299] 然后鉴于以纯赤铁矿（Fe2O3)形式提取，将铁氯化物（三价铁形式为约90%至约 99.5%)传送到热液过程。这可以通过用从煅烧、高温水解和浸提阶段回收的全部热量使 用WO2009/153321所述的低温水解的技术而完成。
[0300] 稀土元素和稀有金属提取自水解器的母液，其中已去除二氧化硅、铝、铁和大部分 的水，随后从水解器预浓缩至结晶。经测量，在单程通过水解器（即，没有浓缩回路）时，在 水解器自身之内，稀土元素可浓缩了平均约4. 0至10. 0倍。水解器中已记录了下列浓缩倍 数（单程）：
[0301] Ce>6
[0302] La>9
[0303] Nd>7
[0304] Y>9
[0305] 剩余的氯化镁与干燥的高度浓缩的盐酸一起喷射，然后煅烧成MgO,同时回收高浓 度的酸（例如高达38.4% )。
[0306] 然后，包含其他不可水解的组分的混合氧化物（Me-O)在700°C至800°C下经历高 温水解反应，并且回收的酸（15重量％至20. 2重量％ )例如改程到浸提系统。
[0307] 获得的总产率：
[0308]Al2O3:93. 0 % 至 95. 03 % 回收；
[0309]Fe2O3:92. 65 % 至 99. 5 % 回收；
[0310] 稀土元素：最低95%回收（混合物）；
[0311]Mg0:92. 64%至 98. 00%回收；
[0312] 废弃的物质：最高0%至5% ;
[0313]HCl总体回收：最低99. 75% ;
[0314] 作为浸提的进料的HCl强度15%至32% (水溶液）；95% (气体）
[0315] 赤泥产生：无。
[0316] 实施例2
[0317] 氧化铝和各种其他产物的制备
[0318] 按照实施例1来处理相似的进料（矾土代替粘土）直到浸提阶段，并且显示其在 实施例1中建立的条件下是易于浸提的。其提供了 100%的铁提取率和超过90%至95%的 铝提取率。发现该技术在经济上是可行的，并且没有产生有害的副产物（赤泥）。检测的 样品具有不同浓度的Al2O3(高达51% )、Fe203 (高达27% )和MgO(高达1.5% )。测量到 97.0 %的镓提取。钪提取为95%。
[0319] 实施例3
[0320] HCl气体富集和纯化=H2SO4途径
[0321]H2SO4可以用于进行HCl的纯化。这可以通过使用具有逆向流动的H2SOJ^填充柱 来进行（参见图4)。这允许将回收的HCl转化为浓度高于共沸点（20. 1重量％ )的HC1， 并且将其浓度至少增加了约60 %至约70 %。
[0322] 由H2SO4吸收水，然后应用H2SO4再生，其中使H2SCVK复到约95重量％至约98重 量％的浓度。在这个阶段释放的不含硫的水被再循环回并用于结晶溶解等。柱的填充物可 以包括聚丙烯或聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT)。
[0323] 燃烧能量可以与废气一起执行预热空气和氧富集。富集：+2%代表火焰温度增加 了最大 400°C。
[0324] 实施例4
[0325] HCl气体富集和纯化：氯化钙到氯化钙六水合物（吸收/解吸附方法）
[0326] 如图5所示，CaCl2可以用于干燥HC1。实际上，CaCl2可以用于吸收HCl所含的水。 在这种情况下，将CaCl2R化为其六水合物形式（CaCl2 ·6Η20)，并且一个饱和系统最终转换 成再生模式，其中将从氧化铝的煅烧废气和氧化镁喷雾焙烧回收的热空气引入以再生固定 床。或者，可以使用诸如LiCl的其他吸收剂代替CaCl2。可以在图4见到此类离子/交换 型过程，并且可以使循环逆向以从一个柱转换到另一个柱。
[0327] 本领域技术人员应理解可以以各种不同的方式使用实施例3和4中所述的方法。 例如，这些方法可以与本公开所展现的各种方法组合。例如，此类纯化技术可以整合到图1、 3或6所示的方法中。例如，可以在选自步骤5、6、8、9、10和11的至少一个步骤的下游使用 这些技术（参见图1和3)。也可以在步骤4和/或步骤7的下游使用这些技术。也可以在 选自步骤104-111的至少一个步骤的下游这些技术（参见图6)。
[0328] 实施例5
[0329] 氧化铝和各种其他产物的制备
[0330] 通过使用图6和7所代表的方法进行这一实施例。应该注意，图6和7所代表的 方法不同之处仅在于图7显示了额外的阶段，即阶段112和113。
[0331] 原材料制备
[0332] 在粘土制备设备101的二级粉碎机中处理原材料（例如粘土）。干磨和分类（干 基的）发生在立式辊磨机中（例如Fuller-LoescheLM30. 41)。粘土制备101包括3个滚 磨机；两个以约160tph至180tph的产能运行，并且一个备用。原材料（如果需要的话）可 以减少到85%的原材料小于63微米。然后，已处理的原料在被供应给酸浸提设备102之前 被存储在均化库中。下面表1显示了阶段101期间获得的结果。如果矿石包含氟成分，在 进行102阶段之前可以应用特殊处理。在盐酸存在时，氟可以产生氢氟酸。这种酸腐蚀性 极强并且对人健康造成损害。因此，浸提102之前，可以完成任选的处理一氟分离112。阶 段112可以包括用预浸提处理的酸处理来自阶段101的已处理的原料，以去除氢氟酸。因 此，根据原材料的组成，可以进行氟分离阶段112(或预浸提阶段112)。
[0333] 表 1
[0334]
[0335]

【权利要求】
1. 处理飞灰的方法，所述方法包括： 用HCl浸提飞灰以获得含有铝离子的浸提液和固体，并将所述固体与所述浸提液分 离； 使所述浸提液与HCl反应以获得液体和含有AlCl3B式的铝离子的沉淀物，并将所述 沉淀物与所述液体分离；以及 在有效将AlCl3转化为Al 203的条件下加热所述沉淀物并且任选地回收所产生的气态 HCl。
2. 如权利要求1所述的方法，其中用浓度为约25重量％至约45重量％的HCl浸提所 述飞灰。
3. 如权利要求1所述的方法，其中在约125°C至约225°C的温度下用浓度为约25重 量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
4. 如权利要求1所述的方法，其中在约160°C至约190°C的温度下用浓度为约25重 量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
5. 如权利要求1所述的方法，其中在约160°C至约175°C的温度下用浓度为约25重 量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
6. 如权利要求1所述的方法，其中在约185°C至约190°C的温度下用浓度为约25重 量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
7. 如权利要求1所述的方法，其中用浓度为约18重量％至约45重量％的HCl浸提所 述飞灰。
8. 如权利要求1所述的方法，其中在约125°C至约225°C的温度下用浓度为约18重 量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
9. 如权利要求1所述的方法，其中在约160°C至约190°C的温度下用浓度为约18重 量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
10. 如权利要求1所述的方法,其中在约160°C至约175°C的温度下用浓度为约18重 量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
11. 如权利要求1所述的方法,其中在约185°C至约190°C的温度下用浓度为约18重 量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
12. 如权利要求1所述的方法，其中在约125°C至约225°C的温度下用浓度为约18重 量％至约32重量％的HCl浸提所述飞灰。
13. 如权利要求1所述的方法，其中在约160°C至约190°C的温度下用浓度为约18重 量％至约32重量％的HCl浸提所述飞灰。
14. 如权利要求1所述的方法，其中在约160°C至约175°C的温度下用浓度为约18重 量％至约32重量％的HCl浸提所述飞灰。
15. 如权利要求1所述的方法，其中在约185°C至约190°C的温度下用浓度为约18重 量％至约32重量％的HCl浸提所述飞灰。
16. 如权利要求1至15中任一项所述的方法，其中所述方法还包括通过使所述所产生 的气态HCl与水接触而重复利用所述所产生的气态HCl，获得浓度为约25重量％至约45重 量％的组合物，并且将所述组合物用于浸提所述飞灰。
17. 如权利要求16所述的方法，其中使所述重复利用的所产生的的气态HCl与水接触 以获得浓度为约26重量％至约42重量％的所述组合物，并在约125°C至约225°C的温度下 使所述组合物与所述飞灰反应以将其浸提。
18. 如权利要求16所述的方法，其中使所述重复利用的所产生的气态HCl与水接触以 获得浓度为约28重量％至约40重量％的所述组合物，并在约150°C至约200°C的温度下使 所述组合物与所述飞灰反应以将其浸提。
19. 如权利要求16所述的方法，其中使所述重复利用的所产生的气态HCl与水接触以 获得浓度为约30重量％至约38重量％的所述组合物，并在约150°C至约200°C的温度下使 所述组合物与所述飞灰反应以将其浸提。
20. 如权利要求19所述的方法，其中使所述重复利用的所产生的气态HCl与水接触以 获得浓度为18重量％至36重量％的所述组合物。
21. 如权利要求19所述的方法，其中使所述重复利用的所产生的气态HCl与水接触以 获得浓度为25重量％至36重量％的所述组合物。
22. 如权利要求19所述的方法，其中在约160°C至约180°C的温度下使所述组合物与所 述飞灰反应以将其浸提。
23. 如权利要求19所述的方法，其中在约160°C至约175°C的温度下使所述组合物与所 述飞灰反应以将其浸提。
24. 如权利要求19所述的方法，其中在约165°C至约170°C的温度下使所述组合物与所 述飞灰反应以将其浸提。
25. 如权利要求1至24中任一项所述的方法，其中所述液体包含至少一种铁氯化物。
26. 如权利要求25所述的方法，其中所述至少一种铁氯化物为FeCl 2、FeCl3*其混合 物。
27. 如权利要求25或26所述的方法，其中将所述液体浓缩成所述至少一种铁氯化物的 浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后在约155°C至约350°C的温度下水解。
28. 如权利要求25或26所述的方法，其中将所述液体浓缩成所述至少一种铁氯化物的 浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后在约155°C至约350°C的温度下使所述至少一种铁 氯化物水解，同时维持氯化铁浓度为至少65重量％的水平，从而产生含有液体和沉淀的赤 铁矿的组合物，并且回收所述赤铁矿。
29. 如权利要求25或26所述的方法，其中在约165°C至约170°C的温度下使所述至少 一种铁氯化物水解。
30. 如权利要求25或26所述的方法，其中将所述液体浓缩成所述至少一种铁氯化物的 浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后在约155°C至约350°C的温度下使所述至少一种铁 氯化物水解，同时维持氯化铁浓度为至少65重量％的水平，从而产生含有液体和沉淀的赤 铁矿的组合物；回收所述赤铁矿；并且从所述液体回收稀土元素和/或稀有金属。
31. 如权利要求30所述的方法，其中在约155°C至约170°C的温度下使所述至少一种铁 氯化物水解。
32. 如权利要求30或31所述的方法，还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反应以引起MgCl 2沉淀，并将其回收。
33. 如权利要求30或31所述的方法，还包括将MgCl 2煅烧成MgO。
34. 如权利要求30或31所述的方法，还包括将MgCl 2煅烧成MgO,并且通过使所产生 的气态HCl与水接触而重复利用所述所产生的气态HCl，获得浓度为约25重量％至约45重 量％的组合物，并将所述组合物用于浸提所述飞灰。
35. 如权利要求30或31所述的方法，还包括将MgCl 2煅烧成MgO,并且通过使所产生 的气态HCl与水接触而重复利用所述所产生的气态HC1，获得浓度为约18重量％至约45重 量％的组合物，并将所述组合物用于浸提所述飞灰。
36. 如权利要求30至35中任一项所述的方法，还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H 2SO4反应，并且基本选择性地沉淀 Na2SO4O
37. 如权利要求30至36中任一项所述的方法，还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H 2SO4反应，并且基本选择性地沉淀K 2S04。
38. 如权利要求30至35中任一项所述的方法，还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，进行电解以产生NaOH和NaOCl。
39. 如权利要求30至35及38中任一项所述的方法，还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，进行电解以产生KOH和KOCl。
40. 如权利要求25或26所述的方法，其中将所述液体浓缩成所述至少一种铁氯化物的 浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后在约155°C至约350°C的温度下使所述至少一种铁 氯化物水解，同时维持氯化铁浓度为至少65重量％的水平，从而产生含有液体和沉淀的赤 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所述的方法,还包括使所述NaCl与H 2S04反应以基本选择性地沉淀 Na2SO4O
42. 如权利要求40所述的方法，还包括使所述KCl与H 2S04反应以基本选择性地沉淀 K2SO4。
43. 如权利要求40所述的方法，还包括进行所述NaCl的电解以产生NaOH和NaOCl。
44. 如权利要求40所述的方法，还包括进行所述KCl的电解以产生KOH和KOCl。
45. 如权利要求1至44中任一项所述的方法，其中所述方法包括将所述固体与所述浸 提液分离并洗涤所述固体以获得纯度为至少95%的二氧化硅。
46. 如权利要求1至44中任一项所述的方法，其中所述方法包括将所述固体与所述浸 提液分离并洗涤所述固体以获得纯度为至少98%的二氧化硅。
47. 如权利要求1至44中任一项所述的方法，其中所述方法包括将所述固体与所述浸 提液分离并洗涤所述固体以获得纯度为至少99%的二氧化硅。
48. 如权利要求1至47中任一项所述的方法，其中所述方法包括使所述浸提液与气态 HCl反应以获得所述液体和包含所述铝离子的沉淀物，所述沉淀物是通过AlCl3 · 6H20的结 晶而形成的。
49. 如权利要求1至47中任一项所述的方法，其中所述方法包括使所述浸提液与 干燥的气态HCl反应以获得所述液体和包含所述铝离子的沉淀物，所述沉淀物是通过 AlCl3 · 6H20的结晶而形成的。
50. 如权利要求48或49所述的方法，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所述的方法，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所述的方法，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所述的方法，其中所述气态HCl具有约90重量％至约95重 量％的浓度。
54. 如权利要求48至53中任一项所述的方法，其中在所述AlCl 3 · 6H20的结晶期间， 将所述液体维持在约25重量％至约35重量％的HCl浓度。
55. 如权利要求48至53中任一项所述的方法，其中在所述AlCl 3 · 6H20的结晶期间， 将所述液体维持在约30重量％至约32重量％的HCl浓度。
56. 如权利要求48至55中任一项所述的方法，其中所述HCl得自所述所产生的气态 HCl。
57. 如权利要求1至56中任一项所述的方法，其中所述方法包括使所述浸提液与所述 方法期间回收的浓度为至少30%的HCl反应，获得所述液体和包含所述铝离子的所述沉淀 物，所述沉淀物是通过AlCl 3 · 6H20的结晶而形成的。
58. 如权利要求48至57中任一项所述的方法，其中在约45°C至约65°C的温度下进行 所述结晶。
59. 如权利要求48至57中任一项所述的方法，其中在约50°C至约60°C的温度下进行 所述结晶。
60. 如权利要求1至59中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过进行AlCl 3 ·6Η20 的煅烧而将AlCl3 · 6Η20转化为Al2O3。
61. 如权利要求1至60中任一项所述的方法，其中所述方法包括在至少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至60中任一项所述的方法，其中所述方法包括在至少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至60中任一项所述的方法，其中所述方法包括在至少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至63中任一项所述的方法，其中所述方法包括将AlCl 3 · 6H20转化 为 a -A1203。
65. 如权利要求1至60中任一项所述的方法，其中所述方法包括在至少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至60中任一项所述的方法，其中所述方法包括在约350°C至约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至60中任一项所述的方法，其中所述方法包括在约375°C至约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至60中任一项所述的方法，其中所述方法包括在约375°C至约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至60中任一项所述的方法，其中所述方法包括在约385°C至约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至70中任一项所述的方法，其中所述方法包括将AlCl 3 · 6H20转化 为 β -A1203。
71. 如权利要求1至70中任一项所述的方法，其中将AlCl 3 · 6H20转化为Al2O3包括经 由两阶段循环流化床反应器进行煅烧。
72. 如权利要求1至70中任一项所述的方法，其中将AlCl 3 · 6H20转化为Al2O3包括经 由包含预热系统的两阶段循环流化床反应器进行煅烧。
73. 如权利要求72所述的方法，其中所述预热系统包括等离子体焰炬。
74. 如权利要求73所述的方法，其中所述等离子体焰炬有效地将进入煅烧反应器的空 气预热。
75. 如权利要求73所述的方法，其中所述等离子体焰炬有效地产生注入煅烧反应器的 蒸汽。
76. 如权利要求73所述的方法，其中所述等离子体焰炬有效地产生作为流化床反应器 中的流化介质的蒸汽。
77. 如权利要求1至76中任一项所述的方法，其中将AlCl 3 · 6H20转化为Al2O3包括进 行一步煅烧。
78. 如权利要求1至77中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过进行AlCl 3 ·6Η20 的煅烧而将AlCl3 · 6Η20转化为Al2O3，所述煅烧包括蒸汽注入。
79. 如权利要求78所述的方法，其中在约200psig至约700psig的压力下注入蒸汽。
80. 如权利要求78所述的方法，其中在约300psig至约700psig的压力下注入蒸汽。
81. 如权利要求78所述的方法，其中在约400psig至约700psig的压力下注入蒸汽。
82. 如权利要求78所述的方法，其中在约550psig至约650psig的压力下注入蒸汽。
83. 如权利要求78所述的方法，其中在约575psig至约625psig的压力下注入蒸汽。
84. 如权利要求78所述的方法，其中在约590psig至约610psig的压力下注入蒸汽。
85. 如权利要求78至84中任一项所述的方法，其中注入蒸汽并且使用等离子体焰炬。
86. 如权利要求78至84中任一项所述的方法，其中注入蒸汽并且将等离子体焰炬用于 进行流化。
87. 如权利要求78至86中任一项所述的方法，其中所述蒸汽为过热的。
88. 如权利要求1至87中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过进行AlCl 3 ·6Η20 的煅烧而将AlCl3 · 6Η20转化为Al2O3，并且由化石燃料、一氧化碳、丙烷、天然气、炼油气燃 料气、煤、或含氯的气体和/或溶剂的燃烧提供所述煅烧。
89. 如权利要求1至87中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过进行由气体混合 物的燃烧所提供的AlCl3 · 6Η20的煅烧而将AlCl3 · 6Η20转化为Al2O3，所述气体混合物是引 入的冶炼气体或减压塔废气。
90. 如权利要求1至87中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过进行由气体混合 物的燃烧所提供的AlCl3 · 6Η20的煅烧而将AlCl3 · 6Η20转化为Al2O3，所述气体混合物包 含： CH4:0体积％至约1体积％ ; C2H6 = O体积％至约2体积％ ; C3H8 = O体积％至约2体积％ ; C4Hltl = O体积％至约1体积％ ; N2:0体积％至约0.5体积％ ; H2:约0. 25体积％至约15. 1体积％ ; CO:约70体积％至约82. 5体积％ ;以及 CO2:约I. 0体积％至约3. 5体积％。
91. 如权利要求90所述的方法，其中0 2基本不存在于所述混合物中。
92. 如权利要求1至87中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过进行由电加热、气 体加热、微波加热所提供的AlCl3 · 6H20的煅烧而将AlCl3 · 6H20转化为Al2O315
93. 如权利要求1至92中任一项所述的方法，其中将AlCl 3 · 6H20转化为Al2O3包括借 助于流化床反应器进行煅烧。
94. 如权利要求93所述的方法，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所述的方法，其中所述流化床反应器包括FeCl 3、FeCl2或其混合物。
96. 如权利要求93所述的方法，其中所述流化床反应器包括FeCl 3。
97. 如权利要求1至96中任一项所述的方法，其中所述方法为半连续法。
98. 如权利要求1至96中任一项所述的方法，其中所述方法为连续法。
99. 如权利要求1至98中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供至少93%的 Al2O3回收率。
100. 如权利要求1至98中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供约90%至约 95%的Al2O3回收率。
101. 如权利要求1至100中任一项所述的方法,其中所述方法有效地提供至少98%的 Fe2O3回收率。
102. 如权利要求1至100中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供约98%至约 99. 5%的Fe2O3回收率。
103. 如权利要求1至102中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供至少96%的 MgO回收率。
104. 如权利要求1至102中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供约96%至约 98%的MgO回收率。
105. 如权利要求1至104中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供至少98%的 HCl回收率。
106. 如权利要求1至104中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供至少99%的 HCl回收率。
107. 如权利要求1至104中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供约98%至约 99. 9%的HCl回收率。
108. 如权利要求1至107中任一项所述的方法，其中在约4巴至约10巴的压力下浸提 所述飞灰。
109. 如权利要求1至107中任一项所述的方法，其中在约4巴至约8巴的压力下浸提 所述飞灰。
110. 如权利要求1至107中任一项所述的方法，其中在约5巴至约6巴的压力下浸提 所述飞灰。
111. 如权利要求1至110中任一项所述的方法，还包括在浸提所述飞灰之前，预浸提去 除在所述飞灰中任选包含的氟。
112. 如权利要求1至111中任一项所述的方法，包括用HCl浸提所述飞灰以获得包含 铝离子的所述浸提液和所述固体，将所述固体与所述浸提液分离；并且进一步处理所述固 体以将其中所包含的310 2与TiO 2分离。
113. 如权利要求1至111中任一项所述的方法，包括用HCl浸提所述飞灰以获得包含 铝离子的所述浸提液和所述固体，将所述固体与所述浸提液分离；并且用HCl进一步处理 所述固体以将其中所包含的3;[〇 2与TiO2分离。
114. 如权利要求1至111中任一项所述的方法，包括用HCl浸提所述飞灰以获得包含 铝离子的所述浸提液和所述固体，将所述固体与所述浸提液分离；并且在低于85°C的温度 下、在MgCl的存在下用浓度小于20重量％的HCl进一步处理所述固体以将其中所包含的 510 2与TiO2分离。
115. 如权利要求1至114中任一项所述的方法，其中所述方法有效地避免产生赤泥。
116. 如权利要求1至115中任一项所述的方法，其中纯化和/或浓缩所述回收的HC1。
117. 如权利要求116所述的方法，其中借助于膜蒸馏法纯化所述回收的HC1。
118. 如权利要求116所述的方法，其中所述回收的HCl为气态HCl并且用H2SO4处理 以减少在所述气态HCl中存在的水量。
119. 如权利要求118所述的方法，其中所述回收的HCl为气态HCl并且经过填充柱以 与&504逆流接触，从而减少在所述气态HCl中存在的水量。
120. 如权利要求119所述的方法，其中用聚丙烯或聚对苯二甲酸丙二醇酯填充所述 柱。
121. 如权利要求116及118至120中任一项所述的方法，其中所述气态HCl的浓度增 加了至少50%。
122. 如权利要求116及118至120中任一项所述的方法，其中所述气态HCl的浓度增 加了至少60%。
123. 如权利要求116及118至120中任一项所述的方法，其中所述气态HCl的浓度增 加了至少70%。
124. 如权利要求116所述的方法，其中所述回收的HCl为气态HCl并且用CaCl2*LiCl 处理以减少在所述气态HCl中存在的水量。
125. 如权利要求124所述的方法，其中所述回收的HCl为气态HCl并且经过用CaCl 2 或LiCl填充的柱，从而减少在所述气态HCl中存在的水量。
126. 如权利要求116至125中任一项所述的方法，其中所述气态HCl的浓度从处理之 前低于共沸点的值增加到处理之后高于共沸点的值。
127. 用于制备铝的方法，所述方法包括： 用HCl浸提飞灰以获得含有铝离子的浸提液和固体，并将所述固体与所述浸提液分 离； 使所述浸提液与HCl反应以获得液体和含有AlCl3B式的铝离子的沉淀物，并将所述 沉淀物与所述液体分离； 在有效将AlCl3转化为Al 203的条件下加热所述沉淀物并且任选地回收所产生的气态 HCl ;以及 将所述Al2O3转化为铝。
128. 如权利要求127所述的方法，其中用浓度为约25重量％至约45重量％的HCl浸 提所述飞灰。
129. 如权利要求127所述的方法，其中在约125°C至约225°C的温度下用浓度为约25 重量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
130. 如权利要求127所述的方法，其中在约160°C至约190°C的温度下用浓度为约25 重量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
131. 如权利要求127所述的方法，其中在约160°C至约175°C的温度下用浓度为约25 重量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
132. 如权利要求127所述的方法，其中在约185°C至约190°C的温度下用浓度为约25 重量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
133. 如权利要求127所述的方法，其中用浓度为约18重量％至约45重量％的HCl浸 提所述飞灰。
134. 如权利要求127所述的方法，其中在约125°C至约225°C的温度下用浓度为约18 重量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
135. 如权利要求127所述的方法，其中在约160°C至约190°C的温度下用浓度为约18 重量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
136. 如权利要求127所述的方法，其中在约160°C至约175°C的温度下用浓度为约18 重量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
137. 如权利要求127所述的方法，其中在约185°C至约190°C的温度下用浓度为约18 重量％至约45重量％的HCl浸提所述飞灰。
138. 如权利要求127所述的方法，其中在约125°C至约225°C的温度下用浓度为约18 重量％至约32重量％的HCl浸提所述飞灰。
139. 如权利要求127所述的方法，其中在约160°C至约190°C的温度下用浓度为约18 重量％至约32重量％的HCl浸提所述飞灰。
140. 如权利要求127所述的方法，其中在约160°C至约175°C的温度下用浓度为约18 重量％至约32重量％的HCl浸提所述飞灰。
141. 如权利要求127所述的方法，其中在约185°C至约190°C的温度下用浓度为约18 重量％至约32重量％的HCl浸提所述飞灰。
142. 如权利要求127至141中任一项所述的方法，其中所述方法还包括通过使所述所 产生的气态HCl与水接触而重复利用所述所产生的气态HC1，获得浓度为约25重量％至约 45重量％的组合物，并将所述组合物用于浸提所述飞灰。
143. 如权利要求142所述的方法，其中使所述重复利用的所产生的气态HCl与水接触 以获得浓度为约26重量％至约42重量％的所述组合物，并在约125°C至约225°C的温度下 使所述组合物与所述飞灰反应以将其浸提。
144. 如权利要求142所述的方法，其中使所述重复利用的所产生的气态HCl与水接触 以获得浓度为约28重量％至约40重量％的所述组合物，并在约150°C至约200°C的温度下 使所述组合物与所述飞灰反应以将其浸提。
145. 如权利要求142所述的方法，其中使所述重复利用的所产生的气态HCl与水接触 以获得浓度为约30重量％至约38重量％的所述组合物，并在约150°C至约200°C的温度下 使所述组合物与所述飞灰反应以将其浸提。
146. 如权利要求145所述的方法，其中使所述重复利用的所产生的气态HCl与水接触 以获得浓度为18重量％至36重量％的所述组合物。
147. 如权利要求145所述的方法，其中使所述重复利用的所产生的气态HCl与水接触 以获得浓度为25重量％至36重量％的所述组合物。
148. 如权利要求145所述的方法，其中在约160°C至约180°C的温度下使所述组合物与 所述飞灰反应以将其浸提。
149. 如权利要求145所述的方法，其中在约160°C至约175°C的温度下使所述组合物与 所述飞灰反应以将其浸提。
150. 如权利要求145所述的方法，其中在约165°C至约170°C的温度下使所述组合物与 所述飞灰反应以将其浸提。
151. 如权利要求1至150中任一项所述的方法，其中所述液体包含至少一种铁氯化物。
152. 如权利要求151所述的方法，其中所述至少一种铁氯化物为FeCl 2、FeCl3或其混 合物。
153. 如权利要求151或152所述的方法，其中将所述液体浓缩成所述至少一种铁氯化 物的浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后在约155°C至约350°C的温度下水解。
154. 如权利要求151或152所述的方法，其中将所述液体浓缩成所述至少一种铁氯化 物的浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后在约155°C至约350°C的温度下使所述至少一 种铁氯化物水解，同时维持氯化铁浓度为至少65重量％的水平，从而产生含有液体和沉淀 的赤铁矿的组合物，并且回收所述赤铁矿。
155. 如权利要求151或152所述的方法，其中在约165°C至约170°C的温度下使所述至 少一种铁氯化物水解。
156. 如权利要求151或152所述的方法，其中将所述液体浓缩成所述至少一种铁氯化 物的浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后在约155°C至约350°C的温度下使所述至少一 种铁氯化物水解，同时维持氯化铁浓度为至少65重量％的水平，从而产生含有液体和沉淀 的赤铁矿的组合物；回收所述赤铁矿；并且从所述液体中回收稀土元素和/或稀有金属。
157. 如权利要求156所述的方法，其中在约155°C至约170°C的温度下使所述至少一种 铁氯化物水解。
158. 如权利要求156或157所述的方法,还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反应以引起MgCl 2沉淀，并将其回收。
159. 如权利要求157或158所述的方法，还包括将MgCl 2煅烧成MgO。
160. 如权利要求158或159所述的方法，还包括将MgCl 2煅烧成MgO并且通过使所述 所产生的气态HCl与水接触而重复利用所述所产生的气态HC1，获得浓度为约25重量％至 约45重量％的组合物，并将所述组合物用于浸提所述飞灰。
161. 如权利要求158或159所述的方法，还包括将MgCl 2煅烧成MgO并且通过使所述 所产生的气态HCl与水接触而重复利用所述所产生的气态HC1，获得浓度为约18重量％至 约45重量％的组合物，并将所述组合物用于浸提所述飞灰。
162. 如权利要求156至161中任一项所述的方法,还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，并基本选择性地沉淀 Na2SO4O
163. 如权利要求156至162中任一项所述的方法，还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H 2SO4反应，并基本选择性地沉淀 K2SO4。
164. 如权利要求156至161中任一项所述的方法,还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，进行电解以产生NaOH和NaOCl。
165. 如权利要求156至161及164中任一项所述的方法,还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，进行电解以产生KOH和 KOCl。
166. 如权利要求151或152所述的方法，其中将所述液体浓缩成所述至少一种铁氯化 物的浓度为至少30重量％的浓缩液体；然后在约155°C至约350°C的温度下使所述至少一 种铁氯化物水解，同时维持氯化铁浓度为至少65重量％的水平，从而产生含有液体和沉淀 的赤铁矿的组合物；回收所述赤铁矿；并且从所述液体中提取NaCl和/或KCl。
167. 如权利要求165所述的方法，还包括使所述NaCl与H #04反应以基本选择性地沉 淀 Na2S04。
168. 如权利要求165所述的方法，还包括使所述KCl与H #04反应以基本选择性地沉 淀 K2SO4。
169. 如权利要求165所述的方法，还包括进行所述NaCl的电解以产生NaOH和NaOCl。
170. 如权利要求165所述的方法，还包括进行所述KCl的电解以产生KOH和KOCl。
171. 如权利要求127至170中任一项所述的方法，其中所述方法包括将所述固体与所 述浸提液分离并且洗涤所述固体以获得纯度为至少95%的二氧化硅。
172. 如权利要求127至170中任一项所述的方法，其中所述方法包括将所述固体与所 述浸提液分离并且洗涤所述固体以获得纯度为至少98%的二氧化硅。
173. 如权利要求127至170中任一项所述的方法，其中所述方法包括将所述固体与所 述浸提液分离并且洗涤所述固体以获得纯度为至少99%的二氧化硅。
174. 如权利要求127至173中任一项所述的方法，其中所述方法包括使所述浸提液与 气态HCl反应，获得所述液体和包含所述铝离子的沉淀物，所述沉淀物是通过AlCl 3 · 6H20 的结晶而形成的。
175. 如权利要求127至173中任一项所述的方法，其中所述方法包括使所述浸提液 与干燥的气态HCl反应，获得所述液体和包含所述铝离子的沉淀物，所述沉淀物是通过 AlCl3 · 6H20的结晶而形成的。
176. 如权利要求174或175所述的方法，其中所述气态HCl具有至少85重量％的HCl 浓度。
177. 如权利要求174或175所述的方法，其中所述气态HCl具有至少90重量％的HCl 浓度。
178. 如权利要求174或175所述的方法，其中所述气态HCl具有约90重量％的HCl浓 度。
179. 如权利要求174或175所述的方法，其中所述气态HCl具有约90重量％至约95 重量％的浓度。
180. 如权利要求174至179中任一项所述的方法，其中在所述AlCl 3 · 6H20的结晶期 间，将所述液体维持在约25重量％至约35重量％的HCl浓度。
181. 如权利要求174至179中任一项所述的方法，其中在所述AlCl 3 · 6H20的结晶期 间，将所述液体维持在约30重量％至约32重量％的HCl浓度。
182. 如权利要求174至179中任一项所述的方法，其中所述HCl得自所述所产生的气 态 HC1。
183. 如权利要求125至182中任一项所述的方法，其中所述方法包括使所述浸提液与 所述方法期间回收的浓度为至少30%的HCl反应，获得所述液体与包含所述铝离子的所述 沉淀物，所述沉淀物是通过AlCl 3 · 6H20的结晶而形成的。
184. 如权利要求174至183中任一项所述的方法，其中在约45°C至约65°C的温度下进 行所述结晶。
185. 如权利要求174至183中任一项所述的方法，其中在约50°C至约60°C的温度下进 行所述结晶。
186. 如权利要求127至185中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过进行 AlCl3 · 6H20 的煅烧而将 AlCl3 · 6H20 转化为 A1203。
187. 如权利要求127至185中任一项所述的方法，其中所述方法包括在至少1200°C的 温度下加热所述沉淀物以将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3。
188. 如权利要求127至185中任一项所述的方法，其中所述方法包括在至少1250°C的 温度下加热所述沉淀物以将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3。
189. 如权利要求127至185中任一项所述的方法，其中所述方法包括在至少900°C的 温度下加热所述沉淀物以将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3。
190. 如权利要求127至185中任一项所述的方法，其中所述方法包括将AlCl 3 ·6Η20转 化为 a -Al2O3。
191. 如权利要求127至185中任一项所述的方法，其中所述方法包括在至少350°C的 温度下加热所述沉淀物以将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3。
192. 如权利要求127至185中任一项所述的方法，其中所述方法包括在约350°C至约 500°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl 3 · 6H20转化为Al2O315
193. 如权利要求172至185中任一项所述的方法，其中所述方法包括在约375°C至约 450°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl 3 · 6H20转化为Al2O315
194. 如权利要求127至185中任一项所述的方法，其中所述方法包括在约375°C至约 425°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl 3 · 6H20转化为Al2O315
195. 如权利要求172至185中任一项所述的方法，其中所述方法包括在约385°C至约 400°C的温度下加热所述沉淀物以将AlCl 3 · 6H20转化为Al2O315
196. 如权利要求191至195中任一项所述的方法，其中所述方法包括将AlCl 3 ·6Η20转 化为 β -Al2O3。
197. 如权利要求127至196中任一项所述的方法，其中将AlCl 3 · 6Η20转化为Al2O3包 括经由两阶段循环流化床反应器进行煅烧。
198. 如权利要求127至197中任一项所述的方法，其中将AlCl 3 · 6Η20转化为Al2O3包 括经由包含预热系统的两阶段循环流化床反应器进行煅烧。
199. 如权利要求198所述的方法，其中所述预热系统包括等离子体焰炬。
200. 如权利要求198所述的方法，其中所述等离子体焰炬有效地预热进入煅烧反应器 的空气。
201. 如权利要求198所述的方法，其中所述等离子体焰炬有效地产生注入煅烧反应器 的蒸汽。
202. 如权利要求198所述的方法，其中所述等离子体焰炬有效地产生作为流化床反应 器中的流化介质的蒸汽。
203. 如权利要求127至202中任一项所述的方法，其中将AlCl 3 · 6H20转化为Al2O3包 括进行一步煅烧。
204. 如权利要求127至203中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过进行 AlCl3 · 6H20的煅烧而将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3，所述煅烧包括蒸汽注入。
205. 如权利要求204所述的方法，其中在约200psig至约700psig的压力下注入蒸汽。
206. 如权利要求204所述的方法，其中在约300psig至约700psig的压力下注入蒸汽。
207. 如权利要求204所述的方法，其中在约400psig至约700psig的压力下注入蒸汽。
208. 如权利要求204所述的方法，其中在约550psig至约650psig的压力下注入蒸汽。
209. 如权利要求204所述的方法，其中在约575psig至约625psig的压力下注入蒸汽。
210. 如权利要求204所述的方法，其中在约590psig至约610psig的压力下注入蒸汽。
211. 如权利要求204至210中任一项所述的方法，其中注入蒸汽并且将等离子体焰炬 用于进行流化。
212. 如权利要求204至210中任一项所述的方法，其中注入蒸汽并且将等离子体焰炬 用于进行流化。
213. 如权利要求204至210中任一项所述的方法，其中所述蒸汽为过热的。
214. 如权利要求127至213中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过进行 AlCl3 · 6H20的煅烧而将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3，并且由化石燃料、一氧化碳、丙烷、天然 气、炼油气燃料气、煤、或含氯的气体和/或溶剂的燃烧提供所述煅烧。
215. 如权利要求127至213中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过进行由气体 混合物的燃烧所提供的AlCl3 · 6H20的煅烧而将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3，所述气体混合物 是引入的冶炼气体或减压塔废气。
216. 如权利要求127至213中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过进行由气体 混合物的燃烧所提供的AlCl3 · 6H20的煅烧而将AlCl3 · 6H20转化为Al2O3，所述气体混合物 包含： CH4:0体积％至约1体积％ ; C2H6 = O体积％至约2体积％ ; C3H8 = O体积％至约2体积％ ; C4Hltl = O体积％至约1体积％ ; N2:0体积％至约0.5体积％ ; H2:约0. 25体积％至约15. 1体积％ ; CO:约70体积％至约82. 5体积％ ;以及 CO2:约I. O体积％至约3. 5体积％。
217. 如权利要求216所述的方法，其中O2基本不存在于所述混合物。
218. 如权利要求127至213中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过进行由电加 热、气体加热、微波加热所提供的AlCl3 · 6H20的煅烧而将AlCl3 · 6H20转化为Al2O315
219. 如权利要求127至218中任一项所述的方法，其中将AlCl 3 · 6H20转化为Al2O3包 括借助于流化床反应器进行煅烧。
220. 如权利要求219所述的方法，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。
221. 如权利要求219所述的方法，其中所述流化床反应器包括FeCl 3、FeCl2*其混合 物。
222. 如权利要求219所述的方法，其中所述流化床反应器包括FeCl 3。
223. 如权利要求127至222中任一项所述的方法，其中所述方法为半连续法。
224. 如权利要求127至222中任一项所述的方法，其中所述方法为连续法。
225. 如权利要求127至224中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供至少93% 的Al2O3回收率。
226. 如权利要求127至224中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供约90%至 约95 %的Al2O3回收率。
227. 如权利要求127至226中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供至少98% 的Fe2O3回收率。
228. 如权利要求127至226中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供约98%至 约99. 5%的Fe2O3回收率。
229. 如权利要求127至228中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供至少96% 的MgO回收率。
230. 如权利要求127至228中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供约96%至 约98%的MgO回收率。
231. 如权利要求127至230中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供至少98% 的HCl回收率。
232. 如权利要求127至230中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供至少99% 的HCl回收率。
233. 如权利要求127至230中任一项所述的方法，其中所述方法有效地提供约98%至 约99. 9%的HCl回收率。
234. 如权利要求127至233中任一项所述的方法，其中在约4巴至约10巴的压力下浸 提所述飞灰。
235. 如权利要求127至233中任一项所述的方法，其中在约4巴至约8巴的压力下浸 提所述飞灰。
236. 如权利要求127至233中任一项所述的方法，其中在约5巴至约6巴的压力下浸 提所述飞灰。
237. 如权利要求127至236中任一项所述的方法，还包括在浸提所述飞灰之前，预浸提 去除在所述飞灰中任选包含的氟。
238. 如权利要求127至237中任一项所述的方法，包括用HCl浸提所述飞灰以获得包 含铝离子的所述浸提液和所述固体，将所述固体与所述浸提液分离；并且进一步处理所述 固体以将其中所包含的310 2与TiO 2分离。
239. 如权利要求127至237中任一项所述的方法，包括用HCl浸提所述飞灰以获得包 含铝离子的所述浸提液和所述固体，将所述固体与所述浸提液分离；并且用HCl进一步处 理所述固体以将其中所包含的310 2与TiO2分离。
240. 如权利要求127至239中任一项所述的方法，包括用HCl浸提所述飞灰以获得包 含铝离子的所述浸提液和所述固体，将所述固体与所述浸提液分离；并且在低于85°C的温 度下、在MgCl的存在下用浓度小于20重量％的HCl进一步处理所述固体以将其中所包含 的310 2与TiO2分离。
241. 如权利要求127至240中任一项所述的方法，其中所述方法有效地避免产生赤泥。
242. 如权利要求127至240中任一项所述的方法，其中纯化和/或浓缩所述回收的 HCl。
243. 如权利要求242所述的方法，其中借助于膜蒸馏法纯化所述回收的HCl。
244. 如权利要求242所述的方法，其中所述回收的HCl为气态HCl并且用H2SO4处理 以减少在所述气态HCl中存在的水量。
245. 如权利要求244所述的方法，其中所述回收的HCl为气态HCl并且经过填充柱以 与&504逆流接触，减少在所述气态HCl中存在的水量。
246. 如权利要求245所述的方法，其中用聚丙烯或聚对苯二甲酸丙二醇酯填充所述 柱。
247. 如权利要求242至246中任一项所述的方法，其中所述气态HCl的浓度增加了至 少 50%。
248. 如权利要求242至246中任一项所述的方法，其中所述气态HCl的浓度增加了至 少 60%。
249. 如权利要求242至246中任一项所述的方法，其中所述气态HCl的浓度增加了至 少 70%。
250. 如权利要求242所述的方法，其中所述回收的HCl为气态HCl并且用CaCl 2处理 以减少在所述气态HCl中存在的水量。
251. 如权利要求242所述的方法，其中所述回收的HCl为气态HCl并且经过用CaCl 2 填充的柱以减少在所述气态HCl中存在的水量。
252. 如权利要求242至251中任一项所述的方法，其中所述气态HCl的浓度从处理之 前低于共沸点的值增加到处理之后高于共沸点的值。
253. 如权利要求127至252中任一项所述的方法，其中借助于Hall-H6roult法进行所 述Al2O 3到铝的转化。
254. 如权利要求127至252中任一项所述的方法，其中在低于200°C的温度下通过使 用还原环境和碳来进行所述Al2O 3到铝的转化。
255. 如权利要求127至254中任一项所述的方法，其中借助于Wohler法进行所述Al 203 到铝的转化。
256. 如权利要求127至254中任一项所述的方法，其中通过将Al 203转化为Al 2S3，然后 将Al2S3转化为铝，从而进行所述Al 203到铝的转化。
257. 处理飞灰的方法，所述方法包括： 用HCl浸提含有第一金属的所述飞灰以获得含有所述第一金属的离子的浸提液和固 体，将所述固体与所述浸提液分离； 使所述浸提液与HCl反应以获得液体和含有所述第一金属的氯化物的沉淀物，并将所 述沉淀物与所述液体分离；以及 在有效地将所述第一金属的氯化物转化为所述第一金属的氧化物的条件下加热所述 沉淀物。
258. 处理飞灰的方法，包括： 用酸浸提飞灰以获得浸提液和固体残留物，将所述浸提液与所述固体残留物分离； 通过使所述浸提液与碱反应在大于10的PH下基本选择性地沉淀铁离子，并从所述浸 提液中至少部分地去除所述沉淀的铁离子，从而从所述浸提液中至少部分地去除铁离子， 由此获得含有Al 3+离子的富含Al的组合物； 任选地纯化所述Al3+离子；以及 将所述Al3+离子转化为氧化铝。
259. 如权利要求258所述的方法，其中所述酸为HCl。
260. 如权利要求258或259所述的方法，其中所述方法包括以Al (OH) 3形式沉淀所述 Al3+离子。
261. 如权利要求260所述的方法，其中在约7至约10的pH下进行以Al (OH) 3形式沉 淀所述A13+。
262. 如权利要求261所述的方法，其中所述pH为约9至约10。
263. 如权利要求261所述的方法，其中所述pH为约9. 2至约9. 8。
264. 如权利要求261所述的方法，其中所述pH为约9. 3至约9. 7。
265. 如权利要求261所述的方法，其中所述pH约为9. 5。
266. 如权利要求261所述的方法，其中所述pH为约7. 5至约8. 5。
267. 如权利要求261所述的方法，其中所述pH为约7. 8至约8. 2。
268. 如权利要求261所述的方法，其中所述pH约为8。
269. 如权利要求258至268中任一项所述的方法，其中在大于11的pH下沉淀所述铁 离子。
270. 如权利要求258至268中任一项所述的方法，其中在大于12的pH下沉淀所述铁 离子。
271. 如权利要求258至268中任一项所述的方法，其中在10至11的pH下沉淀所述铁 离子。
272. 如权利要求258至268中任一项所述的方法，其中在约11. 5至约12. 5的pH下沉 淀所述铁离子。
273. 如权利要求258至268中任一项所述的方法，其中在约11. 8至约12. 0的pH下沉 淀所述铁离子。
274. 处理飞灰的方法，包括： 用酸浸提飞灰以获得浸提液和固体残留物，并将所述浸提液与所述固体残留物分离； 通过使所述浸提液与碱反应在约3至约6的pH下基本选择性地沉淀铁离子，并从所 述浸提液中至少部分地去除所述沉淀的铁离子，从而从所述浸提液中至少部分地去除铁离 子，由此获得含有Al3+离子的富含Al的组合物； 任选地纯化所述Al3+离子；以及 将所述Al3+离子转化为氧化铝。
275. 如权利要求274所述的方法，其中通过添加所述碱在约3. O至约5. 5的pH下基本 选择性地沉淀所述铁离子，从而从所述浸提液中至少部分地去除所述铁离子。
276. 如权利要求274所述的方法，其中通过添加所述碱在约3至约5的pH下基本选择 性地沉淀所述铁离子，从而从所述浸提液中至少部分地去除所述铁离子。
277. 如权利要求274所述的方法，其中通过添加所述碱在约3至约4的pH下基本选择 性地沉淀所述铁离子，从而从所述浸提液中至少部分地去除所述铁离子。
278. 如权利要求274所述的方法，其中通过添加所述碱在约3. O至约3. 5的pH下基本 选择性地沉淀所述铁离子，从而从所述浸提液中至少部分地去除所述铁离子。
279. 如权利要求274所述的方法，其中通过添加所述碱在约3. 5至约4. O的pH下基本 选择性地沉淀所述铁离子，从而从所述浸提液中至少部分地去除所述铁离子。
280. 如权利要求274所述的方法，其中通过添加所述碱在约4至约5的pH下基本选择 性地沉淀所述铁离子，从而从所述浸提液中至少部分地去除所述铁离子。
281. 如权利要求274所述的方法，其中通过添加所述碱在约4. 5至约5. 0的pH下基本 选择性地沉淀所述铁离子，从而从所述浸提液中至少部分地去除所述铁离子。
282. 如权利要求274所述的方法，其中通过添加所述碱在约5至约6的pH下基本选择 性地沉淀所述铁离子，从而从所述浸提液中至少部分地去除所述铁离子。
283. 如权利要求258至282中任一项所述的方法，其中将所述Al 3+纯化。
284. 如权利要求282所述的方法，其中所述方法包括以AlCl 3形式沉淀Al 3+离子以纯 化所述Al3+离子。
285. 如权利要求284所述的方法，其中通过以AlCl 3 ·6Η20形式结晶所述AlCl3来进行 沉淀所述A1C13。
286. 如权利要求258至285中任一项所述的方法，其中所述方法包括将AlCl 3转化为 Al2O3U
287. 如权利要求258至286中任一项所述的方法，其中所述方法包括在惰性气体气氛 下将AlCl3转化为Al 203。
288. 如权利要求258至285中任一项所述的方法，其中所述方法包括在氮气氛下将 AlCl3转化为 Al 203。
289. 制备铝的方法，包括： 获得通过权利要求1至126及258至288中任一项所述的方法所产生的氧化铝；以及 在有效地将所述氧化铝转化为铝的条件下处理所述氧化铝。
【文档编号】C01F7/56GK104520237SQ201380027611
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年3月11日 优先权日:2012年3月29日
【发明者】理查德·鲍德劳尔特, 约耳·弗尔尼尔, 丹尼斯·普里茂 申请人:奥佰特氧化铝有限公司