處理飛灰的方法
【專利摘要】提供了用于處理飛灰的方法。例如，所述方法可以包括用HCl浸提飛灰以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，并將固體與浸提液分離；使浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有AlCl3形式的鋁離子的沉淀物，并將沉淀物與液體分離；以及在有效將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al2O3的條件下加熱沉淀物并且任選地回收所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl。
【專利說明】處理飛灰的方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)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的優(yōu)先權(quán)。這些文獻(xiàn)在此通過引用全部并入。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本公開涉及在用于處理工業(yè)廢料的方法的領(lǐng)域中的改進(jìn)。例如，其涉及處理飛灰 的方法。例如，這些方法可以有效地從飛灰中提取諸如氧化鋁和各種金屬氧化物、二氧化硅 和稀土等的各種材料。
[0004] 發(fā)明背景
[0005] 飛灰是燃燒中產(chǎn)生的殘留物之一。其包含與煙道氣一起上升的細(xì)顆粒。未上升的 灰被稱為底灰。飛灰物質(zhì)當(dāng)懸浮在廢氣中時(shí)可以固結(jié)并且通過靜電除塵器或過濾袋來收 集。因?yàn)轭w粒當(dāng)懸浮在廢氣中時(shí)固結(jié)，因此飛灰顆粒通常形狀為球形的，并且尺寸范圍為 0. 5μm-100μm。飛灰可以包含：二氧化硅（SiO2)(其可以兩種形式存在：非結(jié)晶的，其為圓 形且光滑的；和結(jié)晶的，其為鋒利、尖銳且有害的）；氧化鋁（Al2O3)和氧化鐵（Fe2O3)。飛灰 也可以包含氧化鈣（CaO)。飛灰也可為高度異質(zhì)的。其可以包含帶有各種可鑒別的玻璃質(zhì) 顆粒的混合物。
[0006] 例如，飛灰可指在煤燃燒期間產(chǎn)生的灰。根據(jù)被燃燒的煤的來源和組成，飛灰的組 分顯著不同。
[0007] 過去，飛灰通常釋放到大氣中，但是在近幾十年里強(qiáng)制執(zhí)行的污染控制設(shè)備現(xiàn)在 要求在釋放之前將其捕獲。在煙道氣到達(dá)燃煤發(fā)電廠的煙?之前，通常通過靜電除塵器或 其他顆粒過濾儀器來捕獲飛灰，并且在這種情況下飛灰連同與從爐底部去除的底灰共同被 稱為煤灰。例如，在美國，飛灰通常儲(chǔ)存在燃煤發(fā)電廠或置于垃圾填埋場中。大約43%被回 收 [3]，常用于補(bǔ)充混凝土生產(chǎn)中的波特蘭水泥。然而，一些研究者對(duì)此表達(dá)了健康關(guān)注。
[0008] 過去，由煤燃燒產(chǎn)生的飛灰簡單地夾帶在煙道氣中并且分散于大氣中。這引起了 環(huán)境和健康關(guān)注，促使法律已將飛灰排放減小到小于所產(chǎn)生的灰的1%。在世界各地，燃 煤發(fā)電站所產(chǎn)生的飛灰中超過65%被處理在垃圾填埋場和灰池中。由于日益增加的垃圾 填埋費(fèi)用和當(dāng)前對(duì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注，近些年來飛灰的重復(fù)利用已變得越來越受關(guān)注。自 2005年起，美國燃煤發(fā)電廠報(bào)道了生產(chǎn)71，100, 000噸的飛灰，其中29, 100, 000噸被再用于 各種應(yīng)用中。如果約42, 000, 000噸的未使用的飛灰被回收，則會(huì)減少對(duì)大約27, 500英畝 (33, 900,OOOm3)垃圾填埋空間的需求。
[0009] 因此需要用于處理飛灰、重復(fù)利用飛灰和/或穩(wěn)定飛灰價(jià)格的至少一種可替代的 方法。
[0010] 發(fā)明概述
[0011] 根據(jù)一方面，提供了制備氧化鋁和任選的其他產(chǎn)物的方法，該方法包括：
[0012] 用HCl浸提含鋁的物質(zhì)以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，并將所述固體與所述 浸提液分離；
[0013] 使所述浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有AlCl3B式的鋁離子的沉淀物，并將 所述沉淀物與所述液體分離；
[0014] 在有效將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al2O3的條件下加熱所述沉淀物，并回收所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl; 以及
[0015] 通過使所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸而重復(fù)利用所述氣態(tài)HCl以獲得濃度高于HCl 共沸混合物濃度（20. 2重量％ )的組合物并使所述組合物與另外量的含鋁的物質(zhì)反應(yīng)以將 其浸提。
[0016] 根據(jù)另一方面，提供了制備氧化鋁和任選的其他產(chǎn)物的方法，該方法包括：
[0017] 用HCl浸提含鋁的物質(zhì)以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，并將所述固體與所述 浸提液分離；
[0018] 使所述浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有AlCl3B式的鋁離子的沉淀物，并將 所述沉淀物與所述液體分離；
[0019] 在有效將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al2O3的條件下加熱所述沉淀物并且回收所產(chǎn)生的氣態(tài) HCl;以及
[0020] 通過使所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸而重復(fù)利用所述氣態(tài)HCl以獲得濃度為約18 重量％至約45重量％或約25重量％至約45重量％的組合物并使所述組合物與另外量的 含鋁的物質(zhì)反應(yīng)以將其浸提。
[0021] 根據(jù)另一方面，提供了制備氧化鋁和任選的其他產(chǎn)物的方法，該方法包括：
[0022] 用HCl浸提含鋁的物質(zhì)以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，并將所述固體與所述 浸提液分離；
[0023] 使所述浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有AlCl3B式的鋁離子的沉淀物，并將 所述沉淀物與所述液體分離；
[0024] 在有效將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al203的條件下加熱所述沉淀物并回收所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl; 以及
[0025] 通過使所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸而重復(fù)利用所述氣態(tài)HCl以獲得濃度為約18 重量％至約45重量％或約25重量％至約45重量％的組合物并將所述組合物用于浸提所 述含鋁的物質(zhì)。
[0026] 根據(jù)另一方面，提供了制備氧化鋁和任選的其他產(chǎn)物的方法，該方法包括 ：
[0027] 用HCl浸提含鋁的物質(zhì)以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，并將所述固體與所述 浸提液分離；
[0028] 使所述浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有AlCl3B式的鋁離子的沉淀物，并將 所述沉淀物與所述液體分離；
[0029] 在有效將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al203的條件下加熱所述沉淀物并回收所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl; 以及
[0030] 通過使所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與所述浸提液接觸而重復(fù)利用所述氣態(tài)HCl并以 AlCl3 · 6H20形式沉淀鋁離子。
[0031] 根據(jù)另一方面，提供了制備氧化鋁和任選的其他產(chǎn)物的方法，該方法包括：
[0032] 用HCl浸提含鋁的物質(zhì)以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，并將所述固體與所述 浸提液分離；
[0033] 使所述浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有AlCl3B式的鋁離子的沉淀物，并將 所述沉淀物與所述液體分離；以及
[0034] 在有效將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al203的條件下加熱所述沉淀物。
[0035] 根據(jù)另一方面，提供了制備氧化鋁和任選的其他產(chǎn)物的方法，該方法包括：
[0036] 用HCl浸提含鋁的物質(zhì)以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，并將所述固體與所述 浸提液分離；
[0037] 使所述浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有AlCl3B式的鋁離子的沉淀物，并將 所述沉淀物與所述液體分離；以及
[0038] 在有效將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al203的條件下加熱所述沉淀物并且任選地回收所產(chǎn)生的 氣態(tài)HCl。
[0039] 根據(jù)一方面，提供了制備鋁和任選的其他產(chǎn)物的方法，該方法包括：
[0040] 用HCl浸提含鋁的物質(zhì)以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，并將所述固體與所述 浸提液分離；
[0041] 使所述浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有AlCl3B式的鋁離子的沉淀物，并將 所述沉淀物與所述液體分離；
[0042] 在有效將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al203的條件下加熱所述沉淀物；以及
[0043] 將Al2O3轉(zhuǎn)化為鋁。
[0044] 根據(jù)另一方面，提供了制備鋁和任選的其他產(chǎn)物的方法，該方法包括：
[0045] 用HCl浸提含鋁的物質(zhì)以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，并將所述固體與所述 浸提液分離；
[0046] 使所述浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有AlCl3B式的鋁離子的沉淀物，并將 所述沉淀物與所述液體分離；
[0047] 在有效將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al203的條件下加熱所述沉淀物并且任選地回收所產(chǎn)生的 氣態(tài)HCl;以及
[0048] 將Al2O3轉(zhuǎn)化為鋁。
[0049] 根據(jù)另一方面，提供了制備各種產(chǎn)物的方法，該方法包括：
[0050] 用HCl浸提含有第一金屬的含鋁物質(zhì)以獲得含有第一金屬的離子的浸提液和固 體，并將所述固體與所述浸提液分離；
[0051] 使所述浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有第一金屬的氯化物的沉淀物，并將所 述沉淀物與所述液體分離；以及
[0052] 在有效將第一金屬的氯化物轉(zhuǎn)化為第一金屬的氧化物的條件下加熱所述沉淀物。
[0053] 根據(jù)另一方面，提供了制備各種產(chǎn)物的方法，該方法包括：
[0054] 用酸浸提含有第一金屬的含鋁物質(zhì)以獲得含有第一金屬的離子的浸提液和固體， 并將所述固體與所述浸提液分離；
[0055] 基本選擇性地從所述浸提液去除第一金屬的離子，由此獲得組合物；以及
[0056] 基本選擇性地從所述組合物去除第二金屬的離子。
[0057] 根據(jù)另一方面，提供了處理含鋁物質(zhì)的方法，包括：
[0058] 用酸浸提飛灰以獲得浸提液和固體殘留物，并將所述浸提液與所述固體殘留物分 離；
[0059] 通過使所述浸提液與堿反應(yīng)而在大于10的pH下基本選擇性地沉淀鐵離子，并從 所述浸提液至少部分地去除所沉淀的鐵離子，從而從所述浸提液至少部分去除鐵離子，由 此獲得含有Al3+離子的富含Al的組合物；
[0060] 任選地純化所述Al3+離子；以及
[0061] 將所述Al3+離子轉(zhuǎn)化為氧化鋁。
[0062] 根據(jù)另一方面，存在處理含鋁的物質(zhì)的方法，包括：
[0063] 用酸浸提含鋁的物質(zhì)以獲得浸提液和固體殘留物，并將所述浸提液與所述固體殘 留物分離；
[0064] 通過使所述浸提液與堿反應(yīng)而在約3至約6的pH下基本選擇性地沉淀鐵離子，并 從所述浸提液至少部分地去除所沉淀的鐵離子，從而從所述浸提液至少部分去除鐵離子， 由此獲得含有Al3+離子的富含Al的組合物；
[0065] 任選地純化所述Al3+離子；以及
[0066] 將所述Al3+離子轉(zhuǎn)化為氧化鋁。
[0067] 附圖簡述
[0068] 在下列附圖中，其僅以例示形式表明本公開的各種實(shí)施方案：
[0069]圖1顯示了本公開的制備氧化鋁和各種其他產(chǎn)物的方法的一實(shí)例的框圖；
[0070] 圖2為在本申請(qǐng)的一實(shí)例的方法中Al和Fe的提取曲線，其中提取率表示為浸提 時(shí)間的函數(shù)；
[0071] 圖3顯示了本公開的制備氧化鋁和各種其他產(chǎn)物的方法的另一實(shí)例的框圖；
[0072] 圖4為本公開的純化/濃縮HCl的方法的一實(shí)例的示意圖；
[0073] 圖5為本公開的純化/濃縮HCl的方法的一實(shí)例的示意圖
[0074] 圖6顯示了本公開的制備氧化鋁和各種其他產(chǎn)物的方法的一實(shí)例的另一框圖；
[0075] 圖7顯示了本公開的制備氧化鋁和各種其他產(chǎn)物的方法的一實(shí)例的另一框圖。
[0076] 各實(shí)施方案詳述
[0077] 下列非限制性實(shí)例進(jìn)一步例示本公開所述的技術(shù)。
[0078] 含鋁的物質(zhì)可以例如選自含鋁的礦石（諸如可以使用鋁硅酸鹽礦物、粘土、泥質(zhì) 板巖、霞石、泥石、綠寶石、冰晶石、石榴石、尖晶石、礬土、高嶺土或其混合物）。含鋁的物質(zhì) 也可以為重復(fù)利用的工業(yè)上含鋁的物質(zhì)，諸如爐渣、赤泥或飛灰。
[0079] 例如，本文所用的表述"赤泥"是指氧化鋁生產(chǎn)期間所產(chǎn)生的工業(yè)廢物。例如，此類 廢物可以包含二氧化硅、鋁、鐵、鈣和任選的鈦。其也可包含一些微量組分，諸如Na、K、Cr、V、 Ni、Ba、Cu、Μη、Pb和/或Zn等。例如，赤泥可以包含約15重量％至約80重量％的Fe2O3, 約1重量％至約35重量％的Al2O3，約1重量％至約65重量％的SiO2，約1重量％至約20 重量％的Na2O,約1重量％至約20重量％的CaO,以及0重量％至約35重量％的TiO2。根 據(jù)另一實(shí)例，赤泥可以包含約30重量％至約65重量％的Fe2O3，約10重量％至約20重量％ 的Al2O3，約3重量％至約50重量％的SiO2，約2重量％至約10重量％的Na2O,約2重量％ 至約8重量％的CaO,以及0重量％至約25重量％的TiO2。
[0080] 例如，本文所用的表述"飛灰（flyashes) "或"飛灰（flyash) "是指燃燒時(shí)所產(chǎn) 生的工業(yè)廢物。例如，此類廢物可以包含各種成分，諸如二氧化硅、氧、鋁、鐵、鈣。例如，飛 灰可以包含二氧化硅（SiO2)和氧化鋁（Al2O3)。例如，飛灰還可以包含氧化鈣（CaO)和/或 氧化鐵（Fe2O3)。例如，飛灰可以包含與煙道氣一起上升的細(xì)顆粒。例如，煤燃燒期間可以產(chǎn) 生飛灰。例如，飛灰也可以包含選自砷、鈹、硼、鎘、鉻、鉻VI、鈷、鉛、錳、汞、鑰、硒、鍶、鉈和/ 或釩的至少一種元素。例如，飛灰也可以包含稀土元素和稀有金屬。例如，飛灰可以被認(rèn)為 是含鋁的物質(zhì)。例如，飛灰可以包含約40重量％至約50重量％的SiO2，約20重量％至約 30重量％的Al2O3，約15重量％至約25重量％的Fe2O3，約1重量％至約6重量％的Ca2O, 約0重量％至大約2重量％的MgO,約0 %至約2 %的Na2O和約1 %至約4 %的K20。
[0081] 例如，本文所用的表述"稀土元素"（也稱為"REE"）是指選自鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、 钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、欽、鉺、銩、鐿和镥的稀有元素。例如，如本文所用的表述"稀有金屬" 是指選自銦、鋯、鋰和鎵的稀有金屬。這些稀土元素和稀有金屬可為各種形式，諸如元素形 式（或金屬形式），處于氯化物、氧化物、氫氧化物等形式。本公開中所用的表述"稀土"是 以上所述的"稀土元素和稀有金屬"的同義詞。
[0082] 本文所用的表述"至少一種鐵氯化物"是指FeCl2、FeCl3或其混合物。
[0083] 例如，本文所用的術(shù)語"赤鐵礦"是指包含a-Fe203、Y_Fe203、β-FeO.OH或其混 合物的復(fù)合物。
[0084] 例如，本文所用的表述"鐵離子"是指包含選自Fe離子所有可能形式的至少一種 類型的鐵離子的離子。例如，至少一種類型的鐵離子可以為Fe2+、Fe3+或其混合物。
[0085] 例如，本文所用的表述"鋁離子"是指包含選自Al離子所有可能形式的至少一種 類型的鋁離子的離子。例如，至少一種類型的鋁離子可以為A13+。
[0086] 例如，本文所用的表述"至少一種鋁離子"是指選自Al離子所有可能形式的至少 一種類型的鋁離子。例如，至少一種鋁離子可以為A13+。
[0087]例如，本文所用的表述"至少一種鐵離子"是指選自Fe離子所有可能形式的至少 一種類型的鐵離子。例如，至少一種鐵離子可以為Fe2+、Fe3+或其混合物。
[0088]例如，本文所用的表述"至少一種沉淀的鐵離子"是指以固體形式沉淀的選自Fe離子所有可能形式的至少一種類型的鐵離子。例如，此類沉淀物中存在的至少一種鐵離子 可以為Fe2+、Fe3+或其混合物。
[0089]本文所用的諸如"約"和"近似"的程度術(shù)語意指所修飾的術(shù)語的合理量的偏差，從 而使得最終結(jié)果沒有顯著地改變。這些程度術(shù)語應(yīng)解釋為包括所修飾的術(shù)語的至少±5% 或至少± 10%的偏差，條件是這種偏差沒有否定它所修飾的詞語的意義。
[0090]例如，可以用濃度為約10重量％至約50重量％、約15重量％至約45重量％、約 18重量％至約45重量％、約18重量％至約32重量％、約20重量％至約45重量％、約25 重量％至約45重量％、約26重量％至約42重量％、約28重量％至約40重量％、約30重 量％至約38重量％、或25重量％至36重量％的HCl浸提物質(zhì)。例如，可以使用約18重 量％或約32重量％的HCl。
[0091] 也可以通過將干燥的高濃度的酸（例如85%、90%或95% )以氣相形式加入水溶 液中來進(jìn)行浸提?？蛇x地，也可以通過使用弱酸溶液（例如〈3重量％ )進(jìn)行浸提。
[0092] 例如，可以通過在第一反應(yīng)器中使用濃度為約18重量％至約32重量％的!1(：1，然 后通過在第二反應(yīng)器中使用濃度為約90%至約95%的HCl(氣態(tài)），從而進(jìn)行浸提。
[0093] 例如，可以通過在第一反應(yīng)器中使用濃度為約18重量％至約32重量％的!1(：1，然 后通過在第二反應(yīng)器中使用濃度約90 %至約95 %的HCl(氣態(tài)）；以及通過在第三反應(yīng)器 中使用濃度為約90 %至約95%的HCl(氣態(tài)），從而進(jìn)行浸提。
[0094] 例如，可以在惰性氣體氣氛（例如氬氣或氮?dú)猓┫逻M(jìn)行浸提。
[0095] 例如，可以在NH3氣氛下進(jìn)行浸提。
[0096] 例如，可以在約125°C至約225°C、約150°C至約200°C、約160°C至約190°C、約 185°C至約190°C、約160°C至約180°C、大約160°C至約175°C、或約165°C至約170°C的溫度 下浸提物質(zhì)。
[0097] 例如，在約4巴至約10巴、約4巴至約8巴、或約5巴至約6巴的壓力下浸提物質(zhì)。
[0098] 在高壓釜中于壓力下（例如大于大氣壓）進(jìn)行浸提。例如，可以在約5KPa至約 850KPa、約 50KPa至約 800KPa、約IOOKPa至約 750KPa、約 150KPa至約 700KPa、約 200KPa至 約600KPa、或約250KPa至約500KPa的壓力下進(jìn)行浸提?？梢栽谥辽?0°C、至少90°C或約 KKTC至約IKTC的溫度下進(jìn)行浸提。在某些情況下，可以在更高的溫度下進(jìn)行浸提。
[0099] 也可以在壓力下進(jìn)行浸提。例如，該壓力可以為約IOOpsig至約300psig或約 150psig至約200psig。浸提可以進(jìn)行約30分鐘至約5小時(shí)?？梢栽诩s60°C至約200°C的 溫度下進(jìn)行浸提。
[0100] 例如，所述方法還可以包括通過使所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸而重復(fù)利用所述氣 態(tài)HCl以獲得濃度為約18重量％至約45重量％或25重量％至約45重量％的組合物。
[0101] 例如，所述方法還可以包括通過使所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸而重復(fù)利用所述氣 態(tài)HCl以獲得濃度為約18重量％至約45重量％、約26重量％至約42重量％、約28重量％ 至約40重量％、約30重量％至約38重量％、18重量％至36重量％、19重量％至36重量％、 25重量％至36重量％或約25重量％至約45重量％的組合物，以及任選地將所述組合物用 于浸提物質(zhì)。
[0102] 例如，所述液體可以包含鐵氯化物。鐵氯化物可以包括FeCl2、FeCl3及其混合物中 的至少一種。
[0103] 例如，所述液體可以具有至少30重量％的鐵氯化物濃度；然后可以在約155°C至 約350 °C的溫度下水解。
[0104] 例如，所述液體可以濃縮至鐵氯化物的濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后可 以在約155°C至約350°C的溫度下使鐵氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃度為至少65重量％ 的水平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀的赤鐵礦的組合物，并回收赤鐵礦。
[0105] 例如，鑒于選擇性提取，在循環(huán)回路中，與赤鐵礦一起的不可水解的成分可以濃縮 回到約0. 125重量％至約52重量％的濃度。
[0106] 例如，所述液體可以濃縮成至少一種鐵氯化物的濃度為至少30重量％的濃縮液 體；然后可以在約155°C至約350°C的溫度下水解。
[0107] 例如，所述液體可以濃縮成至少一種鐵氯化物的濃度為至少30重量％的濃縮液 體；然后在約155°C至約350°C的溫度下使所述至少一種鐵氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵 濃度為至少65重量％的水平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀的赤鐵礦的組合物，并且回收赤鐵 礦。
[0108] 例如，所述液體可以濃縮成至少一種鐵氯化物的濃度為至少30重量％的濃縮液 體；然后在約155°C至約350°C的溫度下使所述至少一種鐵氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃 度為至少65重量％的水平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀的赤鐵礦的組合物；回收赤鐵礦；并 且從所述液體回收稀土元素和/或稀有金屬。
[0109] 例如，可以在約150°C至約175°C、155°C至約170°C或165°C至約170°C的溫度下使 至少一種鐵氯化物水解。
[0110] 例如，所述液體可以濃縮成鐵氯化物的濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后在 約155°C至約350°C的溫度下使鐵氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃度為至少65重量％的水 平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀的赤鐵礦的組合物；回收赤鐵礦；并且從所述液體回收稀土 元素和/或稀有金屬。
[0111] 例如，所述方法還可以包括在回收稀土元素和/或稀有金屬之后，使液體與HCl反 應(yīng)以導(dǎo)致MgCl2沉淀，并將其回收。
[0112] 例如，所述方法還可以包括將MgCl2煅燒成MgO并且任選地重復(fù)利用所產(chǎn)生的 HCl。
[0113] 例如，所述方法還可以包括在回收稀土元素和/或稀有金屬之后，使液體與HCl反 應(yīng)，并基本選擇性地沉淀Na2SO4。例如，可以通過使液體與H2SO4反應(yīng)來沉淀Na2S04。
[0114] 例如，所述方法還可以包括在回收稀土元素和/或稀有金屬之后，使液體與HCl反 應(yīng)，并基本選擇性地沉淀K2SO4。例如，可以通過添加H2SO4來沉淀K2S04。
[0115] 例如，所述液體可以濃縮成鐵氯化物的濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后在 約155°C至約350°C的溫度下使鐵氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃度為至少65重量％的水 平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀的赤鐵礦的組合物；回收赤鐵礦；以及使液體與HCl反應(yīng)。例 如，此類方法還可以包括使液體與H2SO4反應(yīng)以基本選擇性地沉淀Na2S04。所述方法還可以 包括使液體與H2SO4反應(yīng)以基本選擇性地沉淀K2S04。
[0116] 例如，所述方法可以包括使該方法期間獲得的干燥的個(gè)別鹽（例如Na或K鹽）與 H2SO4反應(yīng)，并回收HCl，同時(shí)產(chǎn)生可銷售的K#04和Na2S04，并回收約15重量％至約90重 量％的鹽酸。
[0117] 例如，所述方法中產(chǎn)生的氯化鈉可經(jīng)歷與硫酸的化學(xué)反應(yīng)以獲得硫酸鈉并再生鹽 酸。氯化鉀可經(jīng)歷與硫酸的化學(xué)反應(yīng)以獲得硫酸鉀并再生鹽酸。氯化鈉和氯化鉀的鹽水溶 液能可替換地作為改良型（adapted)小的氯-堿電解池的進(jìn)料。在這后一情況下，產(chǎn)生常 見的堿（NaOH和Κ0Η)及漂白劑（NaOCl和K0C1)。
[0118] 例如，所述方法還可以包括在回收稀土元素和/或稀有金屬之后，從液體回收 NaCl，使NaCl與H2SO4反應(yīng)，并基本選擇性地沉淀Na2S04。
[0119] 例如，所述方法還可以包括在回收稀土元素和/或稀有金屬的下游，從液體回收 KCl，使KCl與H2SO4反應(yīng)，并且基本選擇性地沉淀K2S04。
[0120] 例如，所述方法還可以包括在回收稀土元素和/或稀有金屬的下游，從液體回收 NaCl，進(jìn)行電解以產(chǎn)生NaOH和NaOCl。
[0121] 例如，所述方法還可以包括在回收稀土元素和/或稀有金屬的下游，從液體回收 KCl，使KCl反應(yīng)，進(jìn)行電解以產(chǎn)生KOH和KOCl。
[0122] 例如，所述液體可以濃縮成至少一種鐵氯化物的濃度為至少30重量％的濃縮液 體；然后在約155°C至約350°C的溫度下使所述至少一種鐵氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃 度為至少65重量％的水平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀的赤鐵礦的組合物；回收赤鐵礦；并 從所述液體提取NaCl和/或KCl。
[0123] 例如，所述方法還可以包括使NaCl與H2SO4反應(yīng)以基本選擇性地沉淀Na2S04。
[0124] 例如，所述方法還可以包括使KCl與H2SO4反應(yīng)以基本選擇性地沉淀K2S04。
[0125] 例如，所述方法還可以包括進(jìn)行NaCl的電解以產(chǎn)生NaOH和NaOCl。
[0126] 例如，所述方法還可以包括進(jìn)行KCl的電解以產(chǎn)生KOH和KOCl。
[0127] 例如，所述方法可以包括將固體與浸提液分離并且洗滌固體以獲得純度為至少 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可以為AlCl3 · 6H20的形式。
[0129] 例如，所述方法可以包括使浸提液與氣態(tài)HCl反應(yīng)以獲得液體和包含AlCl3 · 6H20 形式的鋁離子的沉淀物。
[0130] 例如，所述方法可以包括使浸提液與干燥的氣態(tài)HCl反應(yīng)以獲得液體和包含 AlCl3 · 6H20形式的鋁離子的沉淀物。
[0131] 例如，所述方法可以包括使浸提液與本公開所指出的被回收、再生和/或純化的 至少30重量％的酸反應(yīng)以獲得液體和包含AlCl3 · 6H20形式的鋁離子的沉淀物。
[0132] 例如，所述方法可以包括使浸提液與氣態(tài)HCl反應(yīng)以獲得液體和包含鋁離子的沉 淀物，所述沉淀物是通過AlCl3 · 6H20結(jié)晶而形成的。
[0133] 例如，所述方法可以包括使浸提液與干燥的氣態(tài)HCl反應(yīng)以獲得液體和包含鋁離 子的沉淀物，所述沉淀物是通過AlCl3 · 6H20結(jié)晶而形成的。
[0134] 例如，鋁離子可以在結(jié)晶器中例如通過添加濃度為約26重量％至約32重量％或 約24重量％至約26重量％的HCl而以AlCl3形式（例如AlCl3 · 6H20)沉淀。
[0135] 例如，氣態(tài)HCl可以具有至少85重量％或至少90重量％的HCl濃度。
[0136] 例如，氣態(tài)HCl可以具有約90重量％或約90重量％至約95重量％的HCl濃度。
[0137] 例如，在AlCl3 ·6Η20結(jié)晶期間，可以將液體維持在約25重量％至約35重量％、約 30重量％至約32重量％或約23重量％至約26重量％的HCl濃度。
[0138] 例如，結(jié)晶可以在約45°C至約65°C或約50°C至約60°C的溫度下進(jìn)行。
[0139] 例如，HCl可以從所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl中獲得。
[0140] 例如，在本公開的方法中，會(huì)浸提給定批次或給定量的含鋁的物質(zhì)，然后將其轉(zhuǎn)化 為AlCl3 · 6H20,并且此時(shí)，在將AlCl3 · 6H20煅燒成Al2O3期間所產(chǎn)生的HCl將用于例如浸 提另一給定批次或給定量的含鋁的物質(zhì)。
[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的溫度下加熱沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為A1203。
[0142] 例如，將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3可以包括AlCl3的煅燒。
[0143] 例如，煅燒有效將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為β-A1203。
[0144] 例如，煅燒有效將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為α-ΑΙΑ。
[0145] 例如，將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3可包括經(jīng)由兩階段循環(huán)流化床反應(yīng)器或經(jīng)由單 級(jí)循環(huán)流化床，或者經(jīng)由任何布置的流化床、窯或等離子體系統(tǒng)進(jìn)行煅燒。
[0146] 例如，將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al2O3包括經(jīng)由包括預(yù)熱系統(tǒng)的兩階段循環(huán)流化床反應(yīng)器進(jìn) 行煅燒。
[0147] 例如，將AlCl3 ·6Η20轉(zhuǎn)化為Al2O3包括在例如至少約350°C、至少375°C、約300°C 至約 600°C、約 325°C至約 550°C、約 350°C至約 500°C、約 375°C至約 450°C、約 375°C至約 425°C、或約385°C至約40(TC的低溫和/或注入蒸汽下進(jìn)行煅燒。
[0148] 例如，將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3可以包括在例如至少350°C的低溫和/或注入 蒸汽下進(jìn)行煅燒。
[0149] 例如，將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3可以包括在例如小于600°C的低溫和/或注入 蒸汽下進(jìn)行煅燒。
[0150] 例如，將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3可以包括通過將煤用作燃燒源和通過使用脫氣 單元來進(jìn)行煅燒。
[0151] 例如，可以在約 200psig至約 700psig、約 300psig至約 700psig、約 400psig至約 700psig、約 550psig至約 650psig、約 575psig至約 625psig、或約 590psig至約 610psig 的壓力下注入蒸汽（或水蒸氣）。
[0152] 例如，可以注入蒸汽（或水蒸氣）并且可以將等離子體焰炬用于引起流化。
[0153] 例如，蒸汽（或水蒸氣）可以是過熱的。
[0154] 例如，蒸汽（或水蒸氣）可以處于約300°C至約400°C的溫度。
[0155] 例如，來自煅燒期間所產(chǎn)生的廢氣的酸可以隨后經(jīng)由氣相純化方法處理。
[0156] 例如，將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3可以包括借助一氧化碳（CO)進(jìn)行煅燒。
[0157] 例如，將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3可以包括借助煉油氣燃料氣（RFG)進(jìn)行煅燒。
[0158] 例如，可以通過注入水蒸氣或蒸汽和/或通過使用選自化石燃料、一氧化碳、煉油 氣燃料氣、煤或含氯的氣體和/或溶劑的燃燒源進(jìn)行煅燒。
[0159] 例如，所述方法可以包括通過進(jìn)行由氣體混合物的燃燒所提供的AlCl3 ·6Η20的煅 燒而將AlCl3 · 6Η20轉(zhuǎn)化為Al2O3，所述氣體混合物是引入的冶煉氣體（incomingsmelter gas)或減壓塔廢氣（reduceroffgas)。
[0160] 例如，所述方法可以包括通過進(jìn)行由氣體混合物的燃燒所提供的AlCl3 ·6Η20的煅 燒而將AlCl3 · 6Η20轉(zhuǎn)化為Al2O3，所述氣體混合物包含：
[0161] CH4:0體積％至約1體積％ ;
[0162] C2H6:0體積％至約2體積％ ;
[0163] C3H8:0體積％至約2體積％ ;
[0164] C4H1。: 0體積％至約1體積％ ;
[0165] N2:0體積％至約0· 5體積％ ;
[0166] H2 :約0· 25體積％至約15. 1體積％ ;
[0167] CO:約70體積％至約82. 5體積％ ;以及
[0168] CO2 :約I. 0體積％至約3. 5體積％。
[0169] 例如，O2可基本不存在于該混合物。
[0170] 例如，通過注入水蒸氣或蒸汽和/或通過使用選自天然氣或丙烷的燃燒源，可以 進(jìn)行煅燒。
[0171] 例如，通過借助電加熱、氣體加熱、微波加熱和等離子體加熱提供熱量，可以進(jìn)行 煅燒。
[0172] 可以由軟化水洗滌所獲得的氧化鋁，從而至少部分地去除NaCl和/或KCl。
[0173] 例如，流化床反應(yīng)器可以包含選自金屬氯化物的金屬催化劑。
[0174] 例如，流化床反應(yīng)器可以包含金屬催化劑，其為FeCl3、FeCl2或其混合物。
[0175] 例如，流化床反應(yīng)器可以包含金屬催化劑，其為FeCl3。
[0176] 例如，預(yù)熱系統(tǒng)可以包含等離子體焰炬。
[0177] 例如，蒸汽可以用作流化介質(zhì)加熱。加熱也可以為電力的。
[0178] 例如，等離子體焰炬可以用于預(yù)熱該煅燒反應(yīng)器。
[0179] 例如，等離子體焰炬可以用于預(yù)熱進(jìn)入該煅燒反應(yīng)器的空氣。
[0180] 例如，等離子體焰炬可以用于預(yù)熱流化床。
[0181] 例如，等離子體焰炬可有效地產(chǎn)生被注入煅燒反應(yīng)器中的蒸汽。
[0182] 例如，等離子體焰炬可有效地產(chǎn)生在流化床反應(yīng)器中作為流化介質(zhì)的蒸汽。
[0183] 例如，在O2(或氧化作用）方面，煅燒介質(zhì)可以為基本中性的。例如，煅燒介質(zhì)可 以有利于還原（例如約IOOppm的CO濃度）。
[0184] 例如，煅燒介質(zhì)有效抑制(：12的形成。
[0185] 例如，所述方法可以包括通過進(jìn)行由氣體混合物的燃燒所提供的AlCl3 ·6Η20的煅 燒而將AlCl3·6Η20轉(zhuǎn)化為Al2O3，所述氣體混合物包含：
[0186] CH4:0體積％至約1體積％;
[0187] C2H6:0體積％至約2體積％;
[0188]C3H8:0體積％至約2體積％;
[0189]C4Hltl:0體積％至約1體積％;
[0190]N2:0體積％至約0· 5體積％;
[0191]H2:約0· 25體積％至約15. 1體積％;
[0192]CO:約70體積％至約82. 5體積％;以及
[0193]CO2:約I. 0體積％至約3. 5體積％。
[0194] 此類混合物可有效地使廢氣體積降低15. 3%至16. 3%;因此，基于循環(huán)流化床的 實(shí)際操作所證明，產(chǎn)能（capacity)增加15. 3%至16. 3%。因此，對(duì)相同的流量，這代表了 0. 65*16. 3% = 10. 6%的運(yùn)營成本。
[0195] 例如，流化床中空氣與天然氣的比率（NmVh除以Nm3/h)可以為約9. 5至約10。
[0196] 例如，流化床中空氣與CO的比率（Nm3/h除以Nm3/h)可以為約2至約3。
[0197] 例如，所述方法可以包括在浸提含鋁的物質(zhì)之前，預(yù)浸提去除任選地包含在含鋁 的物質(zhì)中的氟。
[0198] 例如，所述方法可以包括用HCl浸提含鋁的物質(zhì)以獲得含有鋁離子的浸提液和 固體，將所述固體與所述浸提液分離；并且進(jìn)一步處理所述固體以將其中所包含的310 2與 TiO2分離。
[0199] 例如，所述方法可以包括用HCl浸提含鋁的物質(zhì)以獲得含有鋁離子的浸提液和固 體，將所述固體與所述浸提液分離；并且用HCl進(jìn)一步處理所述固體以將其中所包含的Si 與Ti分離。
[0200] 例如，所述方法可以包括用HCl浸提含鋁的物質(zhì)以獲得含有鋁離子的浸提液和固 體，將所述固體與所述浸提液分離；并且在低于85°C的溫度下、在MgCl2存在的情況下用濃 度小于20重量％的HCl進(jìn)一步處理所述固體，以將其中所包含的Si與Ti分離。
[0201] 例如，所述方法可以包括用HCl浸提所述飛灰以獲得包含鋁離子的浸提液和固 體，將所述固體與所述浸提液分離；并且進(jìn)一步處理所述固體以將其中所包含的310 2與 TiO2分離。
[0202] 例如，所述方法可以包括用HCl浸提飛灰以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，將 所述固體與所述浸提液分離；并且用HCl進(jìn)一步處理所述固體以將其中所包含的5102與 TiO2分離。
[0203] 例如，所述方法可以包括用HCl浸提飛灰以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，將 所述固體與所述浸提液分離；并且在低于85°C的溫度下、在MgCl2#在的情況下用濃度小 于20重量％的HCl進(jìn)一步處理所述固體，以將其中所包含的5102與TiO2分離。
[0204] 例如，將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3可以包括進(jìn)行一步煅燒。
[0205] 例如，所述方法可以包括通過進(jìn)行AlCl3 · 6H20的煅燒而將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為 Al2O3，所述煅燒包括蒸汽注入。
[0206] 例如，可在不同溫度下與蒸汽進(jìn)行煅燒。施加的過熱蒸汽的溫度可以為約350°C至 約550°C或約350°C至約940°C或約350°C至約1200°C。
[0207] 例如，可以進(jìn)行水解器的多級(jí)蒸發(fā)步驟以大幅減少能量消耗。
[0208] 例如，所述方法可以有效地提供至少93 %、至少94%、至少95 %、約90 %至約 95 %、約92 %至約95 %、或約93 %至約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%、約98%至約99. 5%、或約 98. 5%至約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%、或約96%至約 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%、約98%至約99. 9%、或約 98 %至約99. 99 %的HCl回收率。
[0212] 例如，所述方法可以通過使用經(jīng)由內(nèi)部濃縮回路的內(nèi)部過程來有效地提供約75 % 至約96. 5%的稀土元素氯化物（REE-Cl)和稀有金屬氯化物（RM-Cl)的回收率。
[0213] 例如，所述方法對(duì)于非水解成分可以有效地提供約99. 75%的鹽酸回收率。
[0214] 例如，含鋁的物質(zhì)可以為泥質(zhì)板巖。
[0215] 例如，含鋁的物質(zhì)可以為礬土。
[0216] 例如，含鋁的物質(zhì)可以為赤泥。
[0217] 例如，含鋁的物質(zhì)可以為飛灰。
[0218] 例如，含鋁的物質(zhì)可以選自工業(yè)耐火材料。
[0219] 例如，含鋁的物質(zhì)選自鋁硅酸鹽礦物。
[0220] 例如，所述方法可以有效地避免產(chǎn)生赤泥。
[0221] 例如，氧化鋁和其他產(chǎn)物基本不含赤泥。
[0222] 例如，HCl可以被重復(fù)利用。例如，此類重復(fù)利用的HCl可為經(jīng)濃縮的和/或純化 的。
[0223] 例如，借助H2SO4可以濃縮和/或純化氣態(tài)HCl。例如，可以用H#04處理氣態(tài)HCl 以減少在氣態(tài)HCl中存在的水量。例如，氣態(tài)HCl可以經(jīng)過填充柱，其中該氣態(tài)HCl與H2SO4 逆流相接觸。例如，通過進(jìn)行上述過程，HCl的濃度可以增加了至少50重量％、至少60重 量％、至少70重量％、至少75重量％、至少80重量％、約50重量％至約80重量％、約55 重量％至約75重量％、或約60重量％。例如,可以用諸如聚丙烯（PP)或聚對(duì)苯二甲酸丙 二醇酯（PTT)的聚合物來填充該柱。
[0224] 例如，借助CaCl2*LiCl可以濃縮和/或純化氣態(tài)HCl。例如，氣態(tài)HCl可以經(jīng)過 用CaCl2*LiCl填充的柱。
[0225] 例如，氣態(tài)HCl的濃度可以從處理之前的低于共沸點(diǎn)的值增加到處理之后的高于 共沸點(diǎn)的值。
[0226] 例如，借助等離子體焰炬可以進(jìn)一步純化由本公開的方法獲得的各種產(chǎn)物，諸如 氧化鋁、赤鐵礦、氧化鈦、氧化鎂、稀土元素和稀有金屬。例如，稀土元素和稀有金屬一旦分 離，則可以單獨(dú)地注入等離子體焰炬中以進(jìn)一步將其純化。
[0227]例如，酸可以選自HCl、HN03、H2SO4及其混合物。
[0228] 例如，第一金屬可為鋁或鐵。例如，第二金屬可為鋁或鐵。
[0229] 例如，當(dāng)?shù)谝唤饘贋殇X時(shí)，通過將浸提液與酸（諸如HC1)反應(yīng)可以從所述浸提液 去除鋁離子以獲得液體和含所述鋁離子（例如AlCl3形式）的沉淀物，并將所述沉淀物與 所述液體分離。然后，可以通過沉淀、水解、純化等從液體回收鐵離子。
[0230] 例如，當(dāng)?shù)谝唤饘贋殍F時(shí)，通過將浸提液與堿（諸如NaOH或Κ0Η)反應(yīng)可以從所 述浸提液去除鐵離子以獲得液體和含所述鐵離子的沉淀物，并將所述沉淀物與所述液體分 離。然后，可以通過沉淀、水解、純化等從液體回收鋁離子。
[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為約7至 約10、約9至約10、約9. 2至約9. 8、約9. 3至約9. 7、約9. 5、約7. 5至約8. 5、約7. 8至約 8. 2或約8的條件下進(jìn)行以Al(OH)3形式沉淀所述Al3+。
[0232] 例如，在pH大于IUpH大于12、pH為10至IUpH為約11. 5至約12. 5或約11.8 至約12. 0的條件下可以沉淀鐵離子。
[0233] 例如，在pH為約3. 0至約5. 5、約3至約5、約3至約4、約3. 0至約3. 5、約3. 5至 約4. 0、約4至約5、約4. 5至約5. 0、約5至約6的條件下，可以通過添加堿來沉淀鐵離子。
[0234] 例如，當(dāng)待去除的第一金屬為鐵時(shí)，可以以如W02008/141423或W02012/065253中 所述的相似方式，并且通過使用例如本公開所述的含鋁的物質(zhì)作為起始物質(zhì)，從而實(shí)施所 述方法。在此通過引用將這些文獻(xiàn)全文并入。
[0235] 例如，可以純化Al3+離子。
[0236] 例如，所述方法還可以包括將氧化鋁（Al2O3)轉(zhuǎn)化為鋁。例如通過使用 Hall-H6r〇ult法可以進(jìn)行氧化鋁（Al2O3)到鋁的轉(zhuǎn)化。參考在各種專利和專利申請(qǐng)中的此 類公知方法,諸如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中所述的那些法進(jìn)行轉(zhuǎn)化 (將氧化鋁轉(zhuǎn)化為硫化鋁，隨后將硫化鋁轉(zhuǎn)化為鋁）。例如，可以通過在低于200°C的溫度 下使用還原環(huán)境和碳來產(chǎn)生鋁。也可以通過使用鉀和無水氯化鋁的還原來產(chǎn)生鋁（Wohler 法）。
[0237] 例如，可以在惰性氣體氣氛下進(jìn)行將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al203。
[0238] 例如，可以在氮?dú)夥障逻M(jìn)行將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al203。
[0239] 例如，本公開的方法可以為連續(xù)法或半連續(xù)法。
[0240] 根據(jù)圖1所示的一個(gè)實(shí)例，所述方法可以涉及下列步驟（圖1中的參考號(hào)對(duì)應(yīng)于 下列步驟）：
[0241] 1-將含鋁的物質(zhì)減小至約50μm至約80μm的平均粒徑。
[0242] 2-用鹽酸處理經(jīng)減小和分類的物質(zhì)，使所述鹽酸在預(yù)定溫度和壓力下溶解鋁與其 他元素如鐵、鎂和包括稀土元素和/或稀有金屬在內(nèi)的其他金屬。二氧化硅和鈦（如果存 在于原材料中的話）保持為完全不溶解的。
[0243] 3-然后使來自于浸提步驟的母液經(jīng)歷分離、清洗階段以從金屬氯化物溶液中分離 經(jīng)純化的二氧化硅。然后使經(jīng)純化的二氧化硅任選地經(jīng)歷一個(gè)或兩個(gè)額外的浸提階段（例 如在約150°C至約160°C的溫度下）以使二氧化硅的純度增加至高于99. 9%。可以通過使用 HCl和MgClJt為浸濾劑組合物而進(jìn)行浸提，從二氧化硅中分離在二氧化硅中包含的TiO2。
[0244] 4-然后從步驟1獲得的廢酸（浸提液）通過將其噴射入結(jié)晶器而被干燥的高度濃 縮的氣態(tài)氯化氫濃縮。這導(dǎo)致具有極少其他雜質(zhì)的氯化鋁六水合物（沉淀物）的結(jié)晶。根 據(jù)該階段的鐵氯化物的濃度，可要求進(jìn)一步結(jié)晶步驟。然后將沉淀物與液體分離。
[0245] 5-然后在高溫下煅燒氯化鋁六水合物（例如借助回轉(zhuǎn)窯、流化床等）以獲得氧化 鋁形式。然后回收高度濃縮的氣態(tài)氯化氫，并且使過量的該氣態(tài)氯化氫成為可能在酸浸提 步驟中使用（重復(fù)利用）的最高濃度的水溶液形式。也可以直接將氣相的酸送到酸純化階 段以將HCl濃度從約30重量％增加到約95重量％。這可以例如在干燥階段完成。
[0246] 6-然后，鑒于Fe2O3(赤鐵礦形式）提取以及從其水解中回收酸，將鐵氯化物（步驟 4獲得的液體）預(yù)濃縮并且在低溫下水解。從煅燒步驟（步驟5)、浸提部分放熱反應(yīng)（步 驟1)和所述方法的其他部分回收的熱量均被回收入預(yù)濃縮器中。
[0247] 10-在去除赤鐵礦之后，可以處理富含稀土元素和/或稀有金屬的溶液。如圖3所 見，可以進(jìn)行內(nèi)部再循環(huán)（去除赤鐵礦之后），并可以將富含稀土元素和/或稀有金屬的溶 液用于結(jié)晶階段4?？梢匀鏟CT/CA2012/000253和/或PCT/CA2012000419所述的那樣進(jìn)行 稀土元素和/或稀有金屬的提取。在此通過引用將這兩篇文獻(xiàn)全文并入。
[0248] 然后諸如MgCl2等的其他不可水解的金屬氯化物（Me-Cl)經(jīng)歷下列步驟：
[0249] 7-然后富含氯化鎂和其他不可水解的產(chǎn)物的溶液在低溫下通過將其噴射入結(jié)晶 器而被干燥的高度濃縮的氣態(tài)氯化氫濃縮。這導(dǎo)致氯化鎂以六水合物形式沉淀，例如在去 除氯化鈉和氯化鉀之后。
[0250] 8-然后煅燒氯化鎂六水合物（通過回轉(zhuǎn)窯、流化床等），從而再生非常高濃度的鹽 酸并使其返回到浸提步驟。
[0251] 9-使其他Me-Cl經(jīng)歷標(biāo)準(zhǔn)的高溫水解步驟，其中可以產(chǎn)生混合氧化物（Me-O)并且 再生處于共沸點(diǎn)的鹽酸（20. 2重量％ )。
[0252] NaCl可經(jīng)歷與H2SO4的化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生Na2SOJP濃度等于或高于共沸濃度的HC1。 而且，KCl可經(jīng)歷與H2SO4的化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生K2SOJP濃度高于共沸濃度的HC1。氯化鈉和 氯化鉀的鹽水溶液可以作為改良型小的氯-堿電解池的進(jìn)料。在這后一種情況下，產(chǎn)生常 見的堿（NaOH和Κ0Η)和漂白劑（NaOCl和K0C1)及HCl。
[0253] 例如，液體可以濃縮成鐵氯化物的濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后可以在 約155°C至約350°C的溫度下使鐵氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃度為至少65重量％的水 平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀的赤鐵礦的組合物，并回收赤鐵礦。
[0254] 例如，液體可以濃縮成鐵氯化物的濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后可以在 約155°C至約350°C的溫度下使鐵氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃度為至少65重量％的水 平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀的赤鐵礦的組合物；回收赤鐵礦；以及從液體回收稀土元素 和/或稀有金屬。例如，所述方法還可以包括在回收稀土元素和/或稀有金屬之后，使液體 與HCl反應(yīng)以導(dǎo)致MgCl2沉淀，并將其回收。
[0255] 然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解連續(xù)法可以處理高百分比的二氧化硅（>55% )和雜 質(zhì)以及相對(duì)低百分比的鋁（例如低至約15%)，而且仍然在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上是可行的?？?以對(duì)Al2O3獲得令人滿意的產(chǎn)率（>93-95% )，并且對(duì)稀土元素和/或稀有金屬可以獲得大 于75%、85%或90%的產(chǎn)率。在絕大多數(shù)情況下不要求預(yù)熱處理。本公開中所披露的方法 涉及對(duì)浸提和非常高強(qiáng)度的酸回收的特殊技術(shù)，因此提供了與堿性方法相比的諸多優(yōu)勢(shì)。
[0256] 步驟1中，將無論是否經(jīng)熱處理的礦物壓碎、磨碎、干燥并且分類為具有約50μm 至約80μm的平均粒徑。
[0257] 步驟2中，將磨碎的原材料引入到反應(yīng)器并經(jīng)歷浸提階段。
[0258] 步驟2中所用的浸提鹽酸可以是來自步驟5、6、8、9、10和11的重復(fù)利用的或再生 的酸（參見圖3)，其濃度可為15重量％至45重量％?？梢允褂媚し蛛x、低溫冷凍和/或 高壓方法來獲得高濃度?？梢栽趬毫徒咏浞悬c(diǎn)的溫度下進(jìn)行酸浸提，從而允許最少的 消化時(shí)間和擴(kuò)展的反應(yīng)程度（90% -100%)?？梢砸园脒B續(xù)模式完成浸提（步驟2)，其中 在反應(yīng)的某階段中于增壓之后由高度濃縮的酸來替換具有殘留的游離鹽酸的廢酸，或允許 降低的酸/礦物比率，由此減少反應(yīng)時(shí)間并且改進(jìn)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。例如，動(dòng)力學(xué)常數(shù)k可為 0· 5-0. 75g/摩爾·L或0· 65-0. 82g/摩爾·L。
[0259] 如前所示，堿金屬、鐵、鎂、鈉、鈣、鉀、稀土元素和其他元素也可在不同階段為氯化 物形式。二氧化硅和任選的鈦可保持為不溶解的，并且將經(jīng)歷（步驟3)液體/固體分離和 清洗階段。本公開的方法傾向于回收在溶液中的最大量的剩余游離鹽酸和氯化物以使鹽 酸回收率最大化，使用諸如耙式分類、帶式過濾器浸提、離心等技術(shù)。用納米水（純度最低 99%)清洗純SiO2(-個(gè)附加浸提階段）。然后，將沒有二氧化硅的母液稱為廢酸（各種金 屬氯化物和水）并且使其進(jìn)入結(jié)晶步驟（步驟4)。
[0260] 步驟4中，然后用從步驟5獲得或重復(fù)利用的干燥的高度濃縮氣態(tài)氯化氫或用HCl 水溶液（>30重量％ )使含有大量氯化鋁的廢酸（或浸提液）飽和，這導(dǎo)致了氯化鋁六水合 物（AlCl3 · 6H20)的沉淀。然后，保留的沉淀物在被供給到煅燒階段（步驟5)之前被洗滌 和浸提或離心。然后，將來自步驟4的剩余的廢酸處理至酸回收系統(tǒng)（步驟6至8)，其中可 獲得純的次級(jí)產(chǎn)物。
[0261] 步驟5中，從高溫條件直接獲得鋁氧化物（氧化鋁）。獲得的氣態(tài)形式的高度濃 縮的氯化氫可以供應(yīng)給步驟4和7以用于結(jié)晶，其中可以將其通過疏水膜來處理。吸收 過量的氯化氫并且以再生酸形式用于浸提步驟2作為高度濃縮的酸，高于共沸點(diǎn)的濃度 (>20. 2% )。例如，此濃度可為約18重量％至約45重量％、約25重量％至約45重量％或 25重量％至36重量％。也可以將氣相的酸（>30重量％ )直接轉(zhuǎn)向至酸純化。
[0262] 步驟4后，各種氯化物衍生物（主要是鐵，以及鎂和稀土元素和稀有金屬）接下來 經(jīng)歷鐵提取步驟。例如通過使用WO2009/153321所公開的技術(shù)可以進(jìn)行此步驟，在此通過 引用將其全文并入。而且，可以向赤鐵礦加入晶種（seeded)以用于晶體生長。例如，加入 赤鐵礦晶種可以包括再循環(huán)地加入晶種。
[0263] 步驟6中，進(jìn)行低溫（155°C至350°C)水解，并同時(shí)產(chǎn)生純Fe2O3 (赤鐵礦）并同時(shí) 再生至少15%濃度的鹽酸。WO2009/153321所述的方法通過一系列步驟處理氯化亞鐵和 氯化鐵、其可能的混合物和游離鹽酸的溶液，所述一系列步驟為預(yù)濃縮步驟、其中氯化亞鐵 被氧化為三價(jià)鐵形式的氧化步驟、以及最終通過在稱為水解器的操作單元中的水解步驟， 其中氯化鐵濃度維持在65重量％并產(chǎn)生富氣體流，其中濃縮確保獲得15%至20. 2%的氯 化氫濃度和經(jīng)歷物理分離步驟的純赤鐵礦。將冷凝的潛熱回收至預(yù)濃縮，并且與來自煅燒 階段（步驟5)的過量熱一起用作熱量輸入。
[0264] 可以將來自水解器（步驟6)的母液部分地再循環(huán)到第一步驟結(jié)晶過程，其中觀察 到不可水解的成分的濃度增加。去除鐵之后，該液體富含其他不可水解的成分并且主要包 含氯化鎂或可能的其他成分的混合物（各種氯化物）及稀土元素和稀有金屬。
[0265] 氯化物形式的稀土元素和稀有金屬在水解器操作單元（步驟6)中成比例 地高度濃縮，并且提取自母液（步驟10)，其中可以應(yīng)用各種已知的技術(shù)來提取一系 列單獨(dú)的RE-0 (稀土氧化物）。此外，本公開的方法允許在水解器中將下列成分濃 縮至高濃度：鈧（Sc)、鎵（Ga)、釔（Y)、鏑（Dy)、鈰（Ce)、鐠（Pr)、釹（Nd)、銪（Eu)、鑭 (La)、釤（Sm)、釓（Gd)、鉺（Er)、鋯（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 稀有金屬的技術(shù)，在此通過引用將其全文并入。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解也可以使用常用 于提取來自拜耳法的稀土元素和/或稀有金屬的各種其他方法。例如，可以使用各種溶劑 提取技術(shù)。對(duì)某些元素而言，可以使用涉及辛基苯基酸式磷酸酯（OPAP)和甲苯的技術(shù)。HCl 可以用作剝離劑。這可有效地回收Ce203、Sc203、Er203等。例如，可以使用將草酸和金屬鐵 用于氯化鐵分離的不同順序。
[0266] 將來自步驟6和10的富含增值金屬（主要是鎂）的廢酸液處理至步驟7。用來 自步驟5的干燥的高度濃縮的氣態(tài)氯化氫使溶液飽和，這導(dǎo)致氯化鎂六水合物的沉淀。例 如，這可以通過超過30wt%的水溶液形式的HCl來完成。保留的沉淀物被供應(yīng)給煅燒階段 步驟8,其中獲得純Mg0(>98重量％ )，并再生高度濃縮的鹽酸（例如為至少38% )并轉(zhuǎn)移 到浸提步驟（步驟2)。用于步驟7的供替代的途徑是使用來自步驟8的干燥的氣態(tài)鹽酸。
[0267] 步驟9中，將未轉(zhuǎn)化的金屬氯化物處理至高溫水解步驟（700°C至900°C)以產(chǎn)生 混合的氧化物并且其中可以回收15重量％至20. 2重量％濃度的鹽酸。
[0268] 根據(jù)圖3所示的另一實(shí)例，所述方法可以與圖1所示的實(shí)例相似，但是可以包括下 文所討論的一些變化。
[0269] 實(shí)際上，如圖3所示，所述方法可以包括（在步驟6之后或就在步驟10之前）內(nèi) 部再循環(huán)回到結(jié)晶步驟4。在這種情況下，可以將來自水解器（步驟6)的母液完全地或部 分地再循環(huán)至步驟4的結(jié)晶，其中對(duì)于包括稀土元素和/或稀有金屬的不可水解的成分，會(huì) 發(fā)生濃度增加。
[0270] 此類步驟可用于顯著地增加稀土元素和/或稀有金屬的的濃度，由此促進(jìn)在步驟 10中將其提取。
[0271] 對(duì)于步驟7,如先前所討論的，然后，在低溫下，使富含氯化鎂和其他不可水解的產(chǎn) 物的溶液通過將其噴射入結(jié)晶器而被干燥的高度濃縮的氣態(tài)氯化氫濃縮。這可以導(dǎo)致氯化 鎂以六水合物形式的沉淀（例如，在氯化鈉和氯化鉀去除之后）。這也可以通過水溶液形式 的HCl來完成。
[0272] 如圖3所示，可以增加額外的步驟11。氯化鈉可以經(jīng)歷與硫酸的化學(xué)反應(yīng)以獲得 硫酸鈉并再生濃度等于或高于共沸點(diǎn)的鹽酸。氯化鉀可以經(jīng)歷與硫酸的化學(xué)反應(yīng)以獲得硫 酸鉀并再生濃度高于共沸濃度的鹽酸。氯化鈉和氯化鉀的鹽水溶液可以作為改良型小的 氯-堿電解池的進(jìn)料。在這后一情況下，產(chǎn)生常見的堿（NaOH和Κ0Η)及漂白劑（NaOCl和 K0C1)，并且可以在一定程度上再用于本公開的所述方法的其他部分中（洗滌器等）。
[0273] 下列為非限制性實(shí)施例。
[0274] 實(shí)施例1
[0275] 氧化鋁和各種其他產(chǎn)物的制備
[0276] 作為起始物質(zhì)，自加拿大魁北克的GrandeVall6e區(qū)域獲得粘土樣品。
[0277] 這些結(jié)果代表80個(gè)試驗(yàn)的平均值，用約900kg樣品進(jìn)行每個(gè)試驗(yàn)。
[0278] 處于新近開采狀態(tài)的未處理粘土在研磨和分類后具有下列組成：
[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/或稀有金屬：0. 04%至0. 07%;
[0284]LOI: 5 % 至 10%。
[0285] 此后，在140°C至170°C下，兩階段程序中用18重量％至32重量％HCl浸提這種 物質(zhì)。基于去除粘土中酸可浸提的成分所必需的化學(xué)計(jì)量，以10%至20%的化學(xué)計(jì)量過量 來使用HCl溶液。在半連續(xù)操作的第一浸提階段（步驟2)中，粘土與需要量的或總量之某 一比例的鹽酸接觸2. 5小時(shí)。去除廢酸之后，在相同的溫度和壓力下，將粘土再次與最低18 重量％的鹽酸溶液接觸約1. 5小時(shí)。
[0286] 單階段浸提的對(duì)鐵和鋁所獲得的典型提取曲線示于圖2中。
[0287] 將浸提液過濾，并用水洗滌固體，并使用常規(guī)分析技術(shù)分析（參見圖1的步驟3)。 所獲得的二氧化硅的純度為95. 4%并且其不含任何氯化物和HCl。
[0288] 在另一實(shí)施中，通過額外的浸提步驟的二氧化硅的純度為99. 67%。
[0289] 浸提及去除二氧化硅之后，各種金屬氯化物的濃度為：
[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]游離的HCl: 5g/l至 50g/l
[0296] 然后使用約90%至約98%純的干燥的氣相鹽酸在兩個(gè)階段中結(jié)晶廢酸，并且所 形成的氯化鋁六水合物中有小于25ppm的鐵。含HCl的溶液（水相）的濃度為約22%至 約32%或25%至約32%，允許95. 3%的Al2O3回收。然后在930°C或1250°C下煅燒回收的 結(jié)晶物質(zhì)（具有99. 8%的最低純度的AlCl3水合物形式），由此獲得α形式的氧化鋁。在 930°C下加熱允許獲得β形式的氧化鋁而在1250°C下加熱允許獲得α形式的氧化鋁。
[0297] 在低溫下進(jìn)行另一實(shí)例（在約350°C下分解和煅燒）并且α形式的氧化鋁小于 2%。
[0298] 煅燒階段排出的氣相HCl濃縮物具有大于30%的濃度并且被用于（重復(fù)利用于） AlCljPMgCl2的結(jié)晶。以用于浸提步驟的需要濃度和目標(biāo)濃度來吸收過量的鹽酸。
[0299] 然后鑒于以純赤鐵礦（Fe2O3)形式提取，將鐵氯化物（三價(jià)鐵形式為約90%至約 99.5%)傳送到熱液過程。這可以通過用從煅燒、高溫水解和浸提階段回收的全部熱量使 用WO2009/153321所述的低溫水解的技術(shù)而完成。
[0300] 稀土元素和稀有金屬提取自水解器的母液，其中已去除二氧化硅、鋁、鐵和大部分 的水，隨后從水解器預(yù)濃縮至結(jié)晶。經(jīng)測量，在單程通過水解器（即，沒有濃縮回路）時(shí)，在 水解器自身之內(nèi)，稀土元素可濃縮了平均約4. 0至10. 0倍。水解器中已記錄了下列濃縮倍 數(shù)（單程）：
[0301] Ce>6
[0302] La>9
[0303] Nd>7
[0304] Y>9
[0305] 剩余的氯化鎂與干燥的高度濃縮的鹽酸一起噴射，然后煅燒成MgO,同時(shí)回收高濃 度的酸（例如高達(dá)38.4% )。
[0306] 然后，包含其他不可水解的組分的混合氧化物（Me-O)在700°C至800°C下經(jīng)歷高 溫水解反應(yīng)，并且回收的酸（15重量％至20. 2重量％ )例如改程到浸提系統(tǒng)。
[0307] 獲得的總產(chǎn)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] 廢棄的物質(zhì)：最高0%至5% ;
[0313]HCl總體回收：最低99. 75% ;
[0314] 作為浸提的進(jìn)料的HCl強(qiáng)度15%至32% (水溶液）；95% (氣體）
[0315] 赤泥產(chǎn)生：無。
[0316] 實(shí)施例2
[0317] 氧化鋁和各種其他產(chǎn)物的制備
[0318] 按照實(shí)施例1來處理相似的進(jìn)料（礬土代替粘土）直到浸提階段，并且顯示其在 實(shí)施例1中建立的條件下是易于浸提的。其提供了 100%的鐵提取率和超過90%至95%的 鋁提取率。發(fā)現(xiàn)該技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上是可行的，并且沒有產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物（赤泥）。檢測的 樣品具有不同濃度的Al2O3(高達(dá)51% )、Fe203 (高達(dá)27% )和MgO(高達(dá)1.5% )。測量到 97.0 %的鎵提取。鈧提取為95%。
[0319] 實(shí)施例3
[0320] HCl氣體富集和純化=H2SO4途徑
[0321]H2SO4可以用于進(jìn)行HCl的純化。這可以通過使用具有逆向流動(dòng)的H2SOJ^填充柱 來進(jìn)行（參見圖4)。這允許將回收的HCl轉(zhuǎn)化為濃度高于共沸點(diǎn)（20. 1重量％ )的HC1， 并且將其濃度至少增加了約60 %至約70 %。
[0322] 由H2SO4吸收水，然后應(yīng)用H2SO4再生，其中使H2SCVK復(fù)到約95重量％至約98重 量％的濃度。在這個(gè)階段釋放的不含硫的水被再循環(huán)回并用于結(jié)晶溶解等。柱的填充物可 以包括聚丙烯或聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯（PTT)。
[0323] 燃燒能量可以與廢氣一起執(zhí)行預(yù)熱空氣和氧富集。富集：+2%代表火焰溫度增加 了最大 400°C。
[0324] 實(shí)施例4
[0325] HCl氣體富集和純化：氯化鈣到氯化鈣六水合物（吸收/解吸附方法）
[0326] 如圖5所示，CaCl2可以用于干燥HC1。實(shí)際上，CaCl2可以用于吸收HCl所含的水。 在這種情況下，將CaCl2R化為其六水合物形式（CaCl2 ·6Η20)，并且一個(gè)飽和系統(tǒng)最終轉(zhuǎn)換 成再生模式，其中將從氧化鋁的煅燒廢氣和氧化鎂噴霧焙燒回收的熱空氣引入以再生固定 床?；蛘撸梢允褂弥T如LiCl的其他吸收劑代替CaCl2?？梢栽趫D4見到此類離子/交換 型過程，并且可以使循環(huán)逆向以從一個(gè)柱轉(zhuǎn)換到另一個(gè)柱。
[0327] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解可以以各種不同的方式使用實(shí)施例3和4中所述的方法。 例如，這些方法可以與本公開所展現(xiàn)的各種方法組合。例如，此類純化技術(shù)可以整合到圖1、 3或6所示的方法中。例如，可以在選自步驟5、6、8、9、10和11的至少一個(gè)步驟的下游使用 這些技術(shù)（參見圖1和3)。也可以在步驟4和/或步驟7的下游使用這些技術(shù)。也可以在 選自步驟104-111的至少一個(gè)步驟的下游這些技術(shù)（參見圖6)。
[0328] 實(shí)施例5
[0329] 氧化鋁和各種其他產(chǎn)物的制備
[0330] 通過使用圖6和7所代表的方法進(jìn)行這一實(shí)施例。應(yīng)該注意，圖6和7所代表的 方法不同之處僅在于圖7顯示了額外的階段，即階段112和113。
[0331] 原材料制備
[0332] 在粘土制備設(shè)備101的二級(jí)粉碎機(jī)中處理原材料（例如粘土）。干磨和分類（干 基的）發(fā)生在立式輥磨機(jī)中（例如Fuller-LoescheLM30. 41)。粘土制備101包括3個(gè)滾 磨機(jī)；兩個(gè)以約160tph至180tph的產(chǎn)能運(yùn)行，并且一個(gè)備用。原材料（如果需要的話）可 以減少到85%的原材料小于63微米。然后，已處理的原料在被供應(yīng)給酸浸提設(shè)備102之前 被存儲(chǔ)在均化庫中。下面表1顯示了階段101期間獲得的結(jié)果。如果礦石包含氟成分，在 進(jìn)行102階段之前可以應(yīng)用特殊處理。在鹽酸存在時(shí)，氟可以產(chǎn)生氫氟酸。這種酸腐蝕性 極強(qiáng)并且對(duì)人健康造成損害。因此，浸提102之前，可以完成任選的處理一氟分離112。階 段112可以包括用預(yù)浸提處理的酸處理來自階段101的已處理的原料，以去除氫氟酸。因 此，根據(jù)原材料的組成，可以進(jìn)行氟分離階段112(或預(yù)浸提階段112)。
[0333] 表 1
[0334]
[0335]

【權(quán)利要求】
1. 處理飛灰的方法，所述方法包括： 用HCl浸提飛灰以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，并將所述固體與所述浸提液分 離； 使所述浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有AlCl3B式的鋁離子的沉淀物，并將所述 沉淀物與所述液體分離；以及 在有效將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al 203的條件下加熱所述沉淀物并且任選地回收所產(chǎn)生的氣態(tài) HCl。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中用濃度為約25重量％至約45重量％的HCl浸提所 述飛灰。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在約125°C至約225°C的溫度下用濃度為約25重 量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在約160°C至約190°C的溫度下用濃度為約25重 量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在約160°C至約175°C的溫度下用濃度為約25重 量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在約185°C至約190°C的溫度下用濃度為約25重 量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中用濃度為約18重量％至約45重量％的HCl浸提所 述飛灰。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在約125°C至約225°C的溫度下用濃度為約18重 量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在約160°C至約190°C的溫度下用濃度為約18重 量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法,其中在約160°C至約175°C的溫度下用濃度為約18重 量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法,其中在約185°C至約190°C的溫度下用濃度為約18重 量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在約125°C至約225°C的溫度下用濃度為約18重 量％至約32重量％的HCl浸提所述飛灰。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在約160°C至約190°C的溫度下用濃度為約18重 量％至約32重量％的HCl浸提所述飛灰。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在約160°C至約175°C的溫度下用濃度為約18重 量％至約32重量％的HCl浸提所述飛灰。
15. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在約185°C至約190°C的溫度下用濃度為約18重 量％至約32重量％的HCl浸提所述飛灰。
16. 如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法還包括通過使所述所產(chǎn)生 的氣態(tài)HCl與水接觸而重復(fù)利用所述所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl，獲得濃度為約25重量％至約45重 量％的組合物，并且將所述組合物用于浸提所述飛灰。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中使所述重復(fù)利用的所產(chǎn)生的的氣態(tài)HCl與水接觸 以獲得濃度為約26重量％至約42重量％的所述組合物，并在約125°C至約225°C的溫度下 使所述組合物與所述飛灰反應(yīng)以將其浸提。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中使所述重復(fù)利用的所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸以 獲得濃度為約28重量％至約40重量％的所述組合物，并在約150°C至約200°C的溫度下使 所述組合物與所述飛灰反應(yīng)以將其浸提。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中使所述重復(fù)利用的所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸以 獲得濃度為約30重量％至約38重量％的所述組合物，并在約150°C至約200°C的溫度下使 所述組合物與所述飛灰反應(yīng)以將其浸提。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中使所述重復(fù)利用的所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸以 獲得濃度為18重量％至36重量％的所述組合物。
21. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中使所述重復(fù)利用的所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸以 獲得濃度為25重量％至36重量％的所述組合物。
22. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中在約160°C至約180°C的溫度下使所述組合物與所 述飛灰反應(yīng)以將其浸提。
23. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中在約160°C至約175°C的溫度下使所述組合物與所 述飛灰反應(yīng)以將其浸提。
24. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中在約165°C至約170°C的溫度下使所述組合物與所 述飛灰反應(yīng)以將其浸提。
25. 如權(quán)利要求1至24中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述液體包含至少一種鐵氯化物。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述至少一種鐵氯化物為FeCl 2、FeCl3*其混合 物。
27. 如權(quán)利要求25或26所述的方法，其中將所述液體濃縮成所述至少一種鐵氯化物的 濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后在約155°C至約350°C的溫度下水解。
28. 如權(quán)利要求25或26所述的方法，其中將所述液體濃縮成所述至少一種鐵氯化物的 濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后在約155°C至約350°C的溫度下使所述至少一種鐵 氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃度為至少65重量％的水平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀的赤 鐵礦的組合物，并且回收所述赤鐵礦。
29. 如權(quán)利要求25或26所述的方法，其中在約165°C至約170°C的溫度下使所述至少 一種鐵氯化物水解。
30. 如權(quán)利要求25或26所述的方法，其中將所述液體濃縮成所述至少一種鐵氯化物的 濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后在約155°C至約350°C的溫度下使所述至少一種鐵 氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃度為至少65重量％的水平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀的赤 鐵礦的組合物；回收所述赤鐵礦；并且從所述液體回收稀土元素和/或稀有金屬。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中在約155°C至約170°C的溫度下使所述至少一種鐵 氯化物水解。
32. 如權(quán)利要求30或31所述的方法，還包括在回收所述稀土元素和/或所述稀有金屬 之后，使所述液體與HCl反應(yīng)以引起MgCl 2沉淀，并將其回收。
33. 如權(quán)利要求30或31所述的方法，還包括將MgCl 2煅燒成MgO。
34. 如權(quán)利要求30或31所述的方法，還包括將MgCl 2煅燒成MgO,并且通過使所產(chǎn)生 的氣態(tài)HCl與水接觸而重復(fù)利用所述所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl，獲得濃度為約25重量％至約45重 量％的組合物，并將所述組合物用于浸提所述飛灰。
35. 如權(quán)利要求30或31所述的方法，還包括將MgCl 2煅燒成MgO,并且通過使所產(chǎn)生 的氣態(tài)HCl與水接觸而重復(fù)利用所述所產(chǎn)生的氣態(tài)HC1，獲得濃度為約18重量％至約45重 量％的組合物，并將所述組合物用于浸提所述飛灰。
36. 如權(quán)利要求30至35中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在回收所述稀土元素和/或稀 有金屬的下游，從所述液體回收NaCl，使所述NaCl與H 2SO4反應(yīng)，并且基本選擇性地沉淀 Na2SO4O
37. 如權(quán)利要求30至36中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在回收所述稀土元素和/或稀有 金屬的下游，從所述液體回收KCl，使所述KCl與H 2SO4反應(yīng)，并且基本選擇性地沉淀K 2S04。
38. 如權(quán)利要求30至35中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在回收所述稀土元素和/或稀有 金屬的下游，從所述液體回收NaCl，進(jìn)行電解以產(chǎn)生NaOH和NaOCl。
39. 如權(quán)利要求30至35及38中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在回收所述稀土元素和/ 或稀有金屬的下游，從所述液體回收KCl，使所述KCl反應(yīng)，進(jìn)行電解以產(chǎn)生KOH和KOCl。
40. 如權(quán)利要求25或26所述的方法，其中將所述液體濃縮成所述至少一種鐵氯化物的 濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后在約155°C至約350°C的溫度下使所述至少一種鐵 氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃度為至少65重量％的水平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀的赤 鐵礦的組合物；回收所述赤鐵礦；并從所述液體提取NaCl和/或KCl。
41. 如權(quán)利要求40所述的方法,還包括使所述NaCl與H 2S04反應(yīng)以基本選擇性地沉淀 Na2SO4O
42. 如權(quán)利要求40所述的方法，還包括使所述KCl與H 2S04反應(yīng)以基本選擇性地沉淀 K2SO4。
43. 如權(quán)利要求40所述的方法，還包括進(jìn)行所述NaCl的電解以產(chǎn)生NaOH和NaOCl。
44. 如權(quán)利要求40所述的方法，還包括進(jìn)行所述KCl的電解以產(chǎn)生KOH和KOCl。
45. 如權(quán)利要求1至44中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括將所述固體與所述浸 提液分離并洗滌所述固體以獲得純度為至少95%的二氧化硅。
46. 如權(quán)利要求1至44中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括將所述固體與所述浸 提液分離并洗滌所述固體以獲得純度為至少98%的二氧化硅。
47. 如權(quán)利要求1至44中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括將所述固體與所述浸 提液分離并洗滌所述固體以獲得純度為至少99%的二氧化硅。
48. 如權(quán)利要求1至47中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括使所述浸提液與氣態(tài) HCl反應(yīng)以獲得所述液體和包含所述鋁離子的沉淀物，所述沉淀物是通過AlCl3 · 6H20的結(jié) 晶而形成的。
49. 如權(quán)利要求1至47中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括使所述浸提液與 干燥的氣態(tài)HCl反應(yīng)以獲得所述液體和包含所述鋁離子的沉淀物，所述沉淀物是通過 AlCl3 · 6H20的結(jié)晶而形成的。
50. 如權(quán)利要求48或49所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl具有至少85重量％的HCl濃 度。
51. 如權(quán)利要求48或49所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl具有至少90重量％的HCl濃 度。
52. 如權(quán)利要求48或49所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl具有約90重量％的HCl濃度。
53. 如權(quán)利要求48或49所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl具有約90重量％至約95重 量％的濃度。
54. 如權(quán)利要求48至53中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述AlCl 3 · 6H20的結(jié)晶期間， 將所述液體維持在約25重量％至約35重量％的HCl濃度。
55. 如權(quán)利要求48至53中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述AlCl 3 · 6H20的結(jié)晶期間， 將所述液體維持在約30重量％至約32重量％的HCl濃度。
56. 如權(quán)利要求48至55中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述HCl得自所述所產(chǎn)生的氣態(tài) HCl。
57. 如權(quán)利要求1至56中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括使所述浸提液與所述 方法期間回收的濃度為至少30%的HCl反應(yīng)，獲得所述液體和包含所述鋁離子的所述沉淀 物，所述沉淀物是通過AlCl 3 · 6H20的結(jié)晶而形成的。
58. 如權(quán)利要求48至57中任一項(xiàng)所述的方法，其中在約45°C至約65°C的溫度下進(jìn)行 所述結(jié)晶。
59. 如權(quán)利要求48至57中任一項(xiàng)所述的方法，其中在約50°C至約60°C的溫度下進(jìn)行 所述結(jié)晶。
60. 如權(quán)利要求1至59中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括通過進(jìn)行AlCl 3 ·6Η20 的煅燒而將AlCl3 · 6Η20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
61. 如權(quán)利要求1至60中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在至少1200°C的溫度 下加熱所述沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
62. 如權(quán)利要求1至60中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在至少1250°C的溫度 下加熱所述沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
63. 如權(quán)利要求1至60中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在至少900°C的溫度 下加熱所述沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
64. 如權(quán)利要求1至63中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括將AlCl 3 · 6H20轉(zhuǎn)化 為 a -A1203。
65. 如權(quán)利要求1至60中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在至少350°C的溫度 下加熱所述沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
66. 如權(quán)利要求1至60中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在約350°C至約500°C 的溫度下加熱所述沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
67. 如權(quán)利要求1至60中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在約375°C至約450°C 的溫度下加熱所述沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
68. 如權(quán)利要求1至60中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在約375°C至約425°C 的溫度下加熱所述沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
69. 如權(quán)利要求1至60中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在約385°C至約400°C 的溫度下加熱所述沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
70. 如權(quán)利要求66至70中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括將AlCl 3 · 6H20轉(zhuǎn)化 為 β -A1203。
71. 如權(quán)利要求1至70中任一項(xiàng)所述的方法，其中將AlCl 3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3包括經(jīng) 由兩階段循環(huán)流化床反應(yīng)器進(jìn)行煅燒。
72. 如權(quán)利要求1至70中任一項(xiàng)所述的方法，其中將AlCl 3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3包括經(jīng) 由包含預(yù)熱系統(tǒng)的兩階段循環(huán)流化床反應(yīng)器進(jìn)行煅燒。
73. 如權(quán)利要求72所述的方法，其中所述預(yù)熱系統(tǒng)包括等離子體焰炬。
74. 如權(quán)利要求73所述的方法，其中所述等離子體焰炬有效地將進(jìn)入煅燒反應(yīng)器的空 氣預(yù)熱。
75. 如權(quán)利要求73所述的方法，其中所述等離子體焰炬有效地產(chǎn)生注入煅燒反應(yīng)器的 蒸汽。
76. 如權(quán)利要求73所述的方法，其中所述等離子體焰炬有效地產(chǎn)生作為流化床反應(yīng)器 中的流化介質(zhì)的蒸汽。
77. 如權(quán)利要求1至76中任一項(xiàng)所述的方法，其中將AlCl 3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3包括進(jìn) 行一步煅燒。
78. 如權(quán)利要求1至77中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括通過進(jìn)行AlCl 3 ·6Η20 的煅燒而將AlCl3 · 6Η20轉(zhuǎn)化為Al2O3，所述煅燒包括蒸汽注入。
79. 如權(quán)利要求78所述的方法，其中在約200psig至約700psig的壓力下注入蒸汽。
80. 如權(quán)利要求78所述的方法，其中在約300psig至約700psig的壓力下注入蒸汽。
81. 如權(quán)利要求78所述的方法，其中在約400psig至約700psig的壓力下注入蒸汽。
82. 如權(quán)利要求78所述的方法，其中在約550psig至約650psig的壓力下注入蒸汽。
83. 如權(quán)利要求78所述的方法，其中在約575psig至約625psig的壓力下注入蒸汽。
84. 如權(quán)利要求78所述的方法，其中在約590psig至約610psig的壓力下注入蒸汽。
85. 如權(quán)利要求78至84中任一項(xiàng)所述的方法，其中注入蒸汽并且使用等離子體焰炬。
86. 如權(quán)利要求78至84中任一項(xiàng)所述的方法，其中注入蒸汽并且將等離子體焰炬用于 進(jìn)行流化。
87. 如權(quán)利要求78至86中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述蒸汽為過熱的。
88. 如權(quán)利要求1至87中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括通過進(jìn)行AlCl 3 ·6Η20 的煅燒而將AlCl3 · 6Η20轉(zhuǎn)化為Al2O3，并且由化石燃料、一氧化碳、丙烷、天然氣、煉油氣燃 料氣、煤、或含氯的氣體和/或溶劑的燃燒提供所述煅燒。
89. 如權(quán)利要求1至87中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括通過進(jìn)行由氣體混合 物的燃燒所提供的AlCl3 · 6Η20的煅燒而將AlCl3 · 6Η20轉(zhuǎn)化為Al2O3，所述氣體混合物是引 入的冶煉氣體或減壓塔廢氣。
90. 如權(quán)利要求1至87中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括通過進(jìn)行由氣體混合 物的燃燒所提供的AlCl3 · 6Η20的煅燒而將AlCl3 · 6Η20轉(zhuǎn)化為Al2O3，所述氣體混合物包 含： CH4:0體積％至約1體積％ ; C2H6 = O體積％至約2體積％ ; C3H8 = O體積％至約2體積％ ; C4Hltl = O體積％至約1體積％ ; N2:0體積％至約0.5體積％ ; H2:約0. 25體積％至約15. 1體積％ ; CO:約70體積％至約82. 5體積％ ;以及 CO2:約I. 0體積％至約3. 5體積％。
91. 如權(quán)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. 如權(quán)利要求1至87中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括通過進(jìn)行由電加熱、氣 體加熱、微波加熱所提供的AlCl3 · 6H20的煅燒而將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O315
93. 如權(quán)利要求1至92中任一項(xiàng)所述的方法，其中將AlCl 3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3包括借 助于流化床反應(yīng)器進(jìn)行煅燒。
94. 如權(quán)利要求93所述的方法，其中所述流化床反應(yīng)器包括選自金屬氯化物的金屬催 化劑。
95. 如權(quán)利要求93所述的方法，其中所述流化床反應(yīng)器包括FeCl 3、FeCl2或其混合物。
96. 如權(quán)利要求93所述的方法，其中所述流化床反應(yīng)器包括FeCl 3。
97. 如權(quán)利要求1至96中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法為半連續(xù)法。
98. 如權(quán)利要求1至96中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法為連續(xù)法。
99. 如權(quán)利要求1至98中任一項(xiàng)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. 如權(quán)利要求1至98中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法有效地提供約90%至約 95%的Al2O3回收率。
101. 如權(quán)利要求1至100中任一項(xiàng)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. 如權(quán)利要求1至100中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法有效地提供約98%至約 99. 5%的Fe2O3回收率。
103. 如權(quán)利要求1至102中任一項(xiàng)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. 如權(quán)利要求1至102中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法有效地提供約96%至約 98%的MgO回收率。
105. 如權(quán)利要求1至104中任一項(xiàng)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. 如權(quán)利要求1至104中任一項(xiàng)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. 如權(quán)利要求1至104中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法有效地提供約98%至約 99. 9%的HCl回收率。
108. 如權(quán)利要求1至107中任一項(xiàng)所述的方法，其中在約4巴至約10巴的壓力下浸提 所述飛灰。
109. 如權(quán)利要求1至107中任一項(xiàng)所述的方法，其中在約4巴至約8巴的壓力下浸提 所述飛灰。
110. 如權(quán)利要求1至107中任一項(xiàng)所述的方法，其中在約5巴至約6巴的壓力下浸提 所述飛灰。
111. 如權(quán)利要求1至110中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在浸提所述飛灰之前，預(yù)浸提去 除在所述飛灰中任選包含的氟。
112. 如權(quán)利要求1至111中任一項(xiàng)所述的方法，包括用HCl浸提所述飛灰以獲得包含 鋁離子的所述浸提液和所述固體，將所述固體與所述浸提液分離；并且進(jìn)一步處理所述固 體以將其中所包含的310 2與TiO 2分離。
113. 如權(quán)利要求1至111中任一項(xiàng)所述的方法，包括用HCl浸提所述飛灰以獲得包含 鋁離子的所述浸提液和所述固體，將所述固體與所述浸提液分離；并且用HCl進(jìn)一步處理 所述固體以將其中所包含的3;[〇 2與TiO2分離。
114. 如權(quán)利要求1至111中任一項(xiàng)所述的方法，包括用HCl浸提所述飛灰以獲得包含 鋁離子的所述浸提液和所述固體，將所述固體與所述浸提液分離；并且在低于85°C的溫度 下、在MgCl的存在下用濃度小于20重量％的HCl進(jìn)一步處理所述固體以將其中所包含的 510 2與TiO2分離。
115. 如權(quán)利要求1至114中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法有效地避免產(chǎn)生赤泥。
116. 如權(quán)利要求1至115中任一項(xiàng)所述的方法，其中純化和/或濃縮所述回收的HC1。
117. 如權(quán)利要求116所述的方法，其中借助于膜蒸餾法純化所述回收的HC1。
118. 如權(quán)利要求116所述的方法，其中所述回收的HCl為氣態(tài)HCl并且用H2SO4處理 以減少在所述氣態(tài)HCl中存在的水量。
119. 如權(quán)利要求118所述的方法，其中所述回收的HCl為氣態(tài)HCl并且經(jīng)過填充柱以 與&504逆流接觸，從而減少在所述氣態(tài)HCl中存在的水量。
120. 如權(quán)利要求119所述的方法，其中用聚丙烯或聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯填充所述 柱。
121. 如權(quán)利要求116及118至120中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl的濃度增 加了至少50%。
122. 如權(quán)利要求116及118至120中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl的濃度增 加了至少60%。
123. 如權(quán)利要求116及118至120中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl的濃度增 加了至少70%。
124. 如權(quán)利要求116所述的方法，其中所述回收的HCl為氣態(tài)HCl并且用CaCl2*LiCl 處理以減少在所述氣態(tài)HCl中存在的水量。
125. 如權(quán)利要求124所述的方法，其中所述回收的HCl為氣態(tài)HCl并且經(jīng)過用CaCl 2 或LiCl填充的柱，從而減少在所述氣態(tài)HCl中存在的水量。
126. 如權(quán)利要求116至125中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl的濃度從處理之 前低于共沸點(diǎn)的值增加到處理之后高于共沸點(diǎn)的值。
127. 用于制備鋁的方法，所述方法包括： 用HCl浸提飛灰以獲得含有鋁離子的浸提液和固體，并將所述固體與所述浸提液分 離； 使所述浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有AlCl3B式的鋁離子的沉淀物，并將所述 沉淀物與所述液體分離； 在有效將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al 203的條件下加熱所述沉淀物并且任選地回收所產(chǎn)生的氣態(tài) HCl ;以及 將所述Al2O3轉(zhuǎn)化為鋁。
128. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中用濃度為約25重量％至約45重量％的HCl浸 提所述飛灰。
129. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中在約125°C至約225°C的溫度下用濃度為約25 重量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
130. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中在約160°C至約190°C的溫度下用濃度為約25 重量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
131. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中在約160°C至約175°C的溫度下用濃度為約25 重量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
132. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中在約185°C至約190°C的溫度下用濃度為約25 重量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
133. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中用濃度為約18重量％至約45重量％的HCl浸 提所述飛灰。
134. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中在約125°C至約225°C的溫度下用濃度為約18 重量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
135. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中在約160°C至約190°C的溫度下用濃度為約18 重量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
136. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中在約160°C至約175°C的溫度下用濃度為約18 重量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
137. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中在約185°C至約190°C的溫度下用濃度為約18 重量％至約45重量％的HCl浸提所述飛灰。
138. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中在約125°C至約225°C的溫度下用濃度為約18 重量％至約32重量％的HCl浸提所述飛灰。
139. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中在約160°C至約190°C的溫度下用濃度為約18 重量％至約32重量％的HCl浸提所述飛灰。
140. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中在約160°C至約175°C的溫度下用濃度為約18 重量％至約32重量％的HCl浸提所述飛灰。
141. 如權(quán)利要求127所述的方法，其中在約185°C至約190°C的溫度下用濃度為約18 重量％至約32重量％的HCl浸提所述飛灰。
142. 如權(quán)利要求127至141中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法還包括通過使所述所 產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸而重復(fù)利用所述所產(chǎn)生的氣態(tài)HC1，獲得濃度為約25重量％至約 45重量％的組合物，并將所述組合物用于浸提所述飛灰。
143. 如權(quán)利要求142所述的方法，其中使所述重復(fù)利用的所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸 以獲得濃度為約26重量％至約42重量％的所述組合物，并在約125°C至約225°C的溫度下 使所述組合物與所述飛灰反應(yīng)以將其浸提。
144. 如權(quán)利要求142所述的方法，其中使所述重復(fù)利用的所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸 以獲得濃度為約28重量％至約40重量％的所述組合物，并在約150°C至約200°C的溫度下 使所述組合物與所述飛灰反應(yīng)以將其浸提。
145. 如權(quán)利要求142所述的方法，其中使所述重復(fù)利用的所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸 以獲得濃度為約30重量％至約38重量％的所述組合物，并在約150°C至約200°C的溫度下 使所述組合物與所述飛灰反應(yīng)以將其浸提。
146. 如權(quán)利要求145所述的方法，其中使所述重復(fù)利用的所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸 以獲得濃度為18重量％至36重量％的所述組合物。
147. 如權(quán)利要求145所述的方法，其中使所述重復(fù)利用的所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸 以獲得濃度為25重量％至36重量％的所述組合物。
148. 如權(quán)利要求145所述的方法，其中在約160°C至約180°C的溫度下使所述組合物與 所述飛灰反應(yīng)以將其浸提。
149. 如權(quán)利要求145所述的方法，其中在約160°C至約175°C的溫度下使所述組合物與 所述飛灰反應(yīng)以將其浸提。
150. 如權(quán)利要求145所述的方法，其中在約165°C至約170°C的溫度下使所述組合物與 所述飛灰反應(yīng)以將其浸提。
151. 如權(quán)利要求1至150中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述液體包含至少一種鐵氯化物。
152. 如權(quán)利要求151所述的方法，其中所述至少一種鐵氯化物為FeCl 2、FeCl3或其混 合物。
153. 如權(quán)利要求151或152所述的方法，其中將所述液體濃縮成所述至少一種鐵氯化 物的濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后在約155°C至約350°C的溫度下水解。
154. 如權(quán)利要求151或152所述的方法，其中將所述液體濃縮成所述至少一種鐵氯化 物的濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后在約155°C至約350°C的溫度下使所述至少一 種鐵氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃度為至少65重量％的水平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀 的赤鐵礦的組合物，并且回收所述赤鐵礦。
155. 如權(quán)利要求151或152所述的方法，其中在約165°C至約170°C的溫度下使所述至 少一種鐵氯化物水解。
156. 如權(quán)利要求151或152所述的方法，其中將所述液體濃縮成所述至少一種鐵氯化 物的濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后在約155°C至約350°C的溫度下使所述至少一 種鐵氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃度為至少65重量％的水平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀 的赤鐵礦的組合物；回收所述赤鐵礦；并且從所述液體中回收稀土元素和/或稀有金屬。
157. 如權(quán)利要求156所述的方法，其中在約155°C至約170°C的溫度下使所述至少一種 鐵氯化物水解。
158. 如權(quán)利要求156或157所述的方法,還包括在回收所述稀土元素和/或所述稀有 金屬之后，使所述液體與HCl反應(yīng)以引起MgCl 2沉淀，并將其回收。
159. 如權(quán)利要求157或158所述的方法，還包括將MgCl 2煅燒成MgO。
160. 如權(quán)利要求158或159所述的方法，還包括將MgCl 2煅燒成MgO并且通過使所述 所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸而重復(fù)利用所述所產(chǎn)生的氣態(tài)HC1，獲得濃度為約25重量％至 約45重量％的組合物，并將所述組合物用于浸提所述飛灰。
161. 如權(quán)利要求158或159所述的方法，還包括將MgCl 2煅燒成MgO并且通過使所述 所產(chǎn)生的氣態(tài)HCl與水接觸而重復(fù)利用所述所產(chǎn)生的氣態(tài)HC1，獲得濃度為約18重量％至 約45重量％的組合物，并將所述組合物用于浸提所述飛灰。
162. 如權(quán)利要求156至161中任一項(xiàng)所述的方法,還包括在回收所述稀土元素和/或 稀有金屬的下游，從所述液體回收NaCl，使所述NaCl與H2SO4反應(yīng)，并基本選擇性地沉淀 Na2SO4O
163. 如權(quán)利要求156至162中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在回收所述稀土元素和/ 或稀有金屬的下游，從所述液體回收KC1，使所述KCl與H 2SO4反應(yīng)，并基本選擇性地沉淀 K2SO4。
164. 如權(quán)利要求156至161中任一項(xiàng)所述的方法,還包括在回收所述稀土元素和/或 稀有金屬的下游，從所述液體回收NaCl，進(jìn)行電解以產(chǎn)生NaOH和NaOCl。
165. 如權(quán)利要求156至161及164中任一項(xiàng)所述的方法,還包括在回收所述稀土元 素和/或稀有金屬的下游，從所述液體回收KCl，使所述KCl反應(yīng)，進(jìn)行電解以產(chǎn)生KOH和 KOCl。
166. 如權(quán)利要求151或152所述的方法，其中將所述液體濃縮成所述至少一種鐵氯化 物的濃度為至少30重量％的濃縮液體；然后在約155°C至約350°C的溫度下使所述至少一 種鐵氯化物水解，同時(shí)維持氯化鐵濃度為至少65重量％的水平，從而產(chǎn)生含有液體和沉淀 的赤鐵礦的組合物；回收所述赤鐵礦；并且從所述液體中提取NaCl和/或KCl。
167. 如權(quán)利要求165所述的方法，還包括使所述NaCl與H #04反應(yīng)以基本選擇性地沉 淀 Na2S04。
168. 如權(quán)利要求165所述的方法，還包括使所述KCl與H #04反應(yīng)以基本選擇性地沉 淀 K2SO4。
169. 如權(quán)利要求165所述的方法，還包括進(jìn)行所述NaCl的電解以產(chǎn)生NaOH和NaOCl。
170. 如權(quán)利要求165所述的方法，還包括進(jìn)行所述KCl的電解以產(chǎn)生KOH和KOCl。
171. 如權(quán)利要求127至170中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括將所述固體與所 述浸提液分離并且洗滌所述固體以獲得純度為至少95%的二氧化硅。
172. 如權(quán)利要求127至170中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括將所述固體與所 述浸提液分離并且洗滌所述固體以獲得純度為至少98%的二氧化硅。
173. 如權(quán)利要求127至170中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括將所述固體與所 述浸提液分離并且洗滌所述固體以獲得純度為至少99%的二氧化硅。
174. 如權(quán)利要求127至173中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括使所述浸提液與 氣態(tài)HCl反應(yīng)，獲得所述液體和包含所述鋁離子的沉淀物，所述沉淀物是通過AlCl 3 · 6H20 的結(jié)晶而形成的。
175. 如權(quán)利要求127至173中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括使所述浸提液 與干燥的氣態(tài)HCl反應(yīng)，獲得所述液體和包含所述鋁離子的沉淀物，所述沉淀物是通過 AlCl3 · 6H20的結(jié)晶而形成的。
176. 如權(quán)利要求174或175所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl具有至少85重量％的HCl 濃度。
177. 如權(quán)利要求174或175所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl具有至少90重量％的HCl 濃度。
178. 如權(quán)利要求174或175所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl具有約90重量％的HCl濃 度。
179. 如權(quán)利要求174或175所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl具有約90重量％至約95 重量％的濃度。
180. 如權(quán)利要求174至179中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述AlCl 3 · 6H20的結(jié)晶期 間，將所述液體維持在約25重量％至約35重量％的HCl濃度。
181. 如權(quán)利要求174至179中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述AlCl 3 · 6H20的結(jié)晶期 間，將所述液體維持在約30重量％至約32重量％的HCl濃度。
182. 如權(quán)利要求174至179中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述HCl得自所述所產(chǎn)生的氣 態(tài) HC1。
183. 如權(quán)利要求125至182中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括使所述浸提液與 所述方法期間回收的濃度為至少30%的HCl反應(yīng)，獲得所述液體與包含所述鋁離子的所述 沉淀物，所述沉淀物是通過AlCl 3 · 6H20的結(jié)晶而形成的。
184. 如權(quán)利要求174至183中任一項(xiàng)所述的方法，其中在約45°C至約65°C的溫度下進(jìn) 行所述結(jié)晶。
185. 如權(quán)利要求174至183中任一項(xiàng)所述的方法，其中在約50°C至約60°C的溫度下進(jìn) 行所述結(jié)晶。
186. 如權(quán)利要求127至185中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括通過進(jìn)行 AlCl3 · 6H20 的煅燒而將 AlCl3 · 6H20 轉(zhuǎn)化為 A1203。
187. 如權(quán)利要求127至185中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在至少1200°C的 溫度下加熱所述沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
188. 如權(quán)利要求127至185中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在至少1250°C的 溫度下加熱所述沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
189. 如權(quán)利要求127至185中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在至少900°C的 溫度下加熱所述沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
190. 如權(quán)利要求127至185中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括將AlCl 3 ·6Η20轉(zhuǎn) 化為 a -Al2O3。
191. 如權(quán)利要求127至185中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在至少350°C的 溫度下加熱所述沉淀物以將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3。
192. 如權(quán)利要求127至185中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在約350°C至約 500°C的溫度下加熱所述沉淀物以將AlCl 3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O315
193. 如權(quán)利要求172至185中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在約375°C至約 450°C的溫度下加熱所述沉淀物以將AlCl 3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O315
194. 如權(quán)利要求127至185中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在約375°C至約 425°C的溫度下加熱所述沉淀物以將AlCl 3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O315
195. 如權(quán)利要求172至185中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在約385°C至約 400°C的溫度下加熱所述沉淀物以將AlCl 3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O315
196. 如權(quán)利要求191至195中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括將AlCl 3 ·6Η20轉(zhuǎn) 化為 β -Al2O3。
197. 如權(quán)利要求127至196中任一項(xiàng)所述的方法，其中將AlCl 3 · 6Η20轉(zhuǎn)化為Al2O3包 括經(jīng)由兩階段循環(huán)流化床反應(yīng)器進(jìn)行煅燒。
198. 如權(quán)利要求127至197中任一項(xiàng)所述的方法，其中將AlCl 3 · 6Η20轉(zhuǎn)化為Al2O3包 括經(jīng)由包含預(yù)熱系統(tǒng)的兩階段循環(huán)流化床反應(yīng)器進(jìn)行煅燒。
199. 如權(quán)利要求198所述的方法，其中所述預(yù)熱系統(tǒng)包括等離子體焰炬。
200. 如權(quán)利要求198所述的方法，其中所述等離子體焰炬有效地預(yù)熱進(jìn)入煅燒反應(yīng)器 的空氣。
201. 如權(quán)利要求198所述的方法，其中所述等離子體焰炬有效地產(chǎn)生注入煅燒反應(yīng)器 的蒸汽。
202. 如權(quán)利要求198所述的方法，其中所述等離子體焰炬有效地產(chǎn)生作為流化床反應(yīng) 器中的流化介質(zhì)的蒸汽。
203. 如權(quán)利要求127至202中任一項(xiàng)所述的方法，其中將AlCl 3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3包 括進(jìn)行一步煅燒。
204. 如權(quán)利要求127至203中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括通過進(jìn)行 AlCl3 · 6H20的煅燒而將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3，所述煅燒包括蒸汽注入。
205. 如權(quán)利要求204所述的方法，其中在約200psig至約700psig的壓力下注入蒸汽。
206. 如權(quán)利要求204所述的方法，其中在約300psig至約700psig的壓力下注入蒸汽。
207. 如權(quán)利要求204所述的方法，其中在約400psig至約700psig的壓力下注入蒸汽。
208. 如權(quán)利要求204所述的方法，其中在約550psig至約650psig的壓力下注入蒸汽。
209. 如權(quán)利要求204所述的方法，其中在約575psig至約625psig的壓力下注入蒸汽。
210. 如權(quán)利要求204所述的方法，其中在約590psig至約610psig的壓力下注入蒸汽。
211. 如權(quán)利要求204至210中任一項(xiàng)所述的方法，其中注入蒸汽并且將等離子體焰炬 用于進(jìn)行流化。
212. 如權(quán)利要求204至210中任一項(xiàng)所述的方法，其中注入蒸汽并且將等離子體焰炬 用于進(jìn)行流化。
213. 如權(quán)利要求204至210中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述蒸汽為過熱的。
214. 如權(quán)利要求127至213中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括通過進(jìn)行 AlCl3 · 6H20的煅燒而將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3，并且由化石燃料、一氧化碳、丙烷、天然 氣、煉油氣燃料氣、煤、或含氯的氣體和/或溶劑的燃燒提供所述煅燒。
215. 如權(quán)利要求127至213中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括通過進(jìn)行由氣體 混合物的燃燒所提供的AlCl3 · 6H20的煅燒而將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3，所述氣體混合物 是引入的冶煉氣體或減壓塔廢氣。
216. 如權(quán)利要求127至213中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括通過進(jìn)行由氣體 混合物的燃燒所提供的AlCl3 · 6H20的煅燒而將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3，所述氣體混合物 包含： CH4:0體積％至約1體積％ ; C2H6 = O體積％至約2體積％ ; C3H8 = O體積％至約2體積％ ; C4Hltl = O體積％至約1體積％ ; N2:0體積％至約0.5體積％ ; H2:約0. 25體積％至約15. 1體積％ ; CO:約70體積％至約82. 5體積％ ;以及 CO2:約I. O體積％至約3. 5體積％。
217. 如權(quán)利要求216所述的方法，其中O2基本不存在于所述混合物。
218. 如權(quán)利要求127至213中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括通過進(jìn)行由電加 熱、氣體加熱、微波加熱所提供的AlCl3 · 6H20的煅燒而將AlCl3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O315
219. 如權(quán)利要求127至218中任一項(xiàng)所述的方法，其中將AlCl 3 · 6H20轉(zhuǎn)化為Al2O3包 括借助于流化床反應(yīng)器進(jìn)行煅燒。
220. 如權(quán)利要求219所述的方法，其中所述流化床反應(yīng)器包括選自金屬氯化物的金屬 催化劑。
221. 如權(quán)利要求219所述的方法，其中所述流化床反應(yīng)器包括FeCl 3、FeCl2*其混合 物。
222. 如權(quán)利要求219所述的方法，其中所述流化床反應(yīng)器包括FeCl 3。
223. 如權(quán)利要求127至222中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法為半連續(xù)法。
224. 如權(quán)利要求127至222中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法為連續(xù)法。
225. 如權(quán)利要求127至224中任一項(xiàng)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. 如權(quán)利要求127至224中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法有效地提供約90%至 約95 %的Al2O3回收率。
227. 如權(quán)利要求127至226中任一項(xiàng)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. 如權(quán)利要求127至226中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法有效地提供約98%至 約99. 5%的Fe2O3回收率。
229. 如權(quán)利要求127至228中任一項(xiàng)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. 如權(quán)利要求127至228中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法有效地提供約96%至 約98%的MgO回收率。
231. 如權(quán)利要求127至230中任一項(xiàng)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. 如權(quán)利要求127至230中任一項(xiàng)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. 如權(quán)利要求127至230中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法有效地提供約98%至 約99. 9%的HCl回收率。
234. 如權(quán)利要求127至233中任一項(xiàng)所述的方法，其中在約4巴至約10巴的壓力下浸 提所述飛灰。
235. 如權(quán)利要求127至233中任一項(xiàng)所述的方法，其中在約4巴至約8巴的壓力下浸 提所述飛灰。
236. 如權(quán)利要求127至233中任一項(xiàng)所述的方法，其中在約5巴至約6巴的壓力下浸 提所述飛灰。
237. 如權(quán)利要求127至236中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在浸提所述飛灰之前，預(yù)浸提 去除在所述飛灰中任選包含的氟。
238. 如權(quán)利要求127至237中任一項(xiàng)所述的方法，包括用HCl浸提所述飛灰以獲得包 含鋁離子的所述浸提液和所述固體，將所述固體與所述浸提液分離；并且進(jìn)一步處理所述 固體以將其中所包含的310 2與TiO 2分離。
239. 如權(quán)利要求127至237中任一項(xiàng)所述的方法，包括用HCl浸提所述飛灰以獲得包 含鋁離子的所述浸提液和所述固體，將所述固體與所述浸提液分離；并且用HCl進(jìn)一步處 理所述固體以將其中所包含的310 2與TiO2分離。
240. 如權(quán)利要求127至239中任一項(xiàng)所述的方法，包括用HCl浸提所述飛灰以獲得包 含鋁離子的所述浸提液和所述固體，將所述固體與所述浸提液分離；并且在低于85°C的溫 度下、在MgCl的存在下用濃度小于20重量％的HCl進(jìn)一步處理所述固體以將其中所包含 的310 2與TiO2分離。
241. 如權(quán)利要求127至240中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法有效地避免產(chǎn)生赤泥。
242. 如權(quán)利要求127至240中任一項(xiàng)所述的方法，其中純化和/或濃縮所述回收的 HCl。
243. 如權(quán)利要求242所述的方法，其中借助于膜蒸餾法純化所述回收的HCl。
244. 如權(quán)利要求242所述的方法，其中所述回收的HCl為氣態(tài)HCl并且用H2SO4處理 以減少在所述氣態(tài)HCl中存在的水量。
245. 如權(quán)利要求244所述的方法，其中所述回收的HCl為氣態(tài)HCl并且經(jīng)過填充柱以 與&504逆流接觸，減少在所述氣態(tài)HCl中存在的水量。
246. 如權(quán)利要求245所述的方法，其中用聚丙烯或聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯填充所述 柱。
247. 如權(quán)利要求242至246中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl的濃度增加了至 少 50%。
248. 如權(quán)利要求242至246中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl的濃度增加了至 少 60%。
249. 如權(quán)利要求242至246中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl的濃度增加了至 少 70%。
250. 如權(quán)利要求242所述的方法，其中所述回收的HCl為氣態(tài)HCl并且用CaCl 2處理 以減少在所述氣態(tài)HCl中存在的水量。
251. 如權(quán)利要求242所述的方法，其中所述回收的HCl為氣態(tài)HCl并且經(jīng)過用CaCl 2 填充的柱以減少在所述氣態(tài)HCl中存在的水量。
252. 如權(quán)利要求242至251中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述氣態(tài)HCl的濃度從處理之 前低于共沸點(diǎn)的值增加到處理之后高于共沸點(diǎn)的值。
253. 如權(quán)利要求127至252中任一項(xiàng)所述的方法，其中借助于Hall-H6roult法進(jìn)行所 述Al2O 3到鋁的轉(zhuǎn)化。
254. 如權(quán)利要求127至252中任一項(xiàng)所述的方法，其中在低于200°C的溫度下通過使 用還原環(huán)境和碳來進(jìn)行所述Al2O 3到鋁的轉(zhuǎn)化。
255. 如權(quán)利要求127至254中任一項(xiàng)所述的方法，其中借助于Wohler法進(jìn)行所述Al 203 到鋁的轉(zhuǎn)化。
256. 如權(quán)利要求127至254中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過將Al 203轉(zhuǎn)化為Al 2S3，然后 將Al2S3轉(zhuǎn)化為鋁，從而進(jìn)行所述Al 203到鋁的轉(zhuǎn)化。
257. 處理飛灰的方法，所述方法包括： 用HCl浸提含有第一金屬的所述飛灰以獲得含有所述第一金屬的離子的浸提液和固 體，將所述固體與所述浸提液分離； 使所述浸提液與HCl反應(yīng)以獲得液體和含有所述第一金屬的氯化物的沉淀物，并將所 述沉淀物與所述液體分離；以及 在有效地將所述第一金屬的氯化物轉(zhuǎn)化為所述第一金屬的氧化物的條件下加熱所述 沉淀物。
258. 處理飛灰的方法，包括： 用酸浸提飛灰以獲得浸提液和固體殘留物，將所述浸提液與所述固體殘留物分離； 通過使所述浸提液與堿反應(yīng)在大于10的PH下基本選擇性地沉淀鐵離子，并從所述浸 提液中至少部分地去除所述沉淀的鐵離子，從而從所述浸提液中至少部分地去除鐵離子， 由此獲得含有Al 3+離子的富含Al的組合物； 任選地純化所述Al3+離子；以及 將所述Al3+離子轉(zhuǎn)化為氧化鋁。
259. 如權(quán)利要求258所述的方法，其中所述酸為HCl。
260. 如權(quán)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+離子。
261. 如權(quán)利要求260所述的方法，其中在約7至約10的pH下進(jìn)行以Al (OH) 3形式沉 淀所述A13+。
262. 如權(quán)利要求261所述的方法，其中所述pH為約9至約10。
263. 如權(quán)利要求261所述的方法，其中所述pH為約9. 2至約9. 8。
264. 如權(quán)利要求261所述的方法，其中所述pH為約9. 3至約9. 7。
265. 如權(quán)利要求261所述的方法，其中所述pH約為9. 5。
266. 如權(quán)利要求261所述的方法，其中所述pH為約7. 5至約8. 5。
267. 如權(quán)利要求261所述的方法，其中所述pH為約7. 8至約8. 2。
268. 如權(quán)利要求261所述的方法，其中所述pH約為8。
269. 如權(quán)利要求258至268中任一項(xiàng)所述的方法，其中在大于11的pH下沉淀所述鐵 離子。
270. 如權(quán)利要求258至268中任一項(xiàng)所述的方法，其中在大于12的pH下沉淀所述鐵 離子。
271. 如權(quán)利要求258至268中任一項(xiàng)所述的方法，其中在10至11的pH下沉淀所述鐵 離子。
272. 如權(quán)利要求258至268中任一項(xiàng)所述的方法，其中在約11. 5至約12. 5的pH下沉 淀所述鐵離子。
273. 如權(quán)利要求258至268中任一項(xiàng)所述的方法，其中在約11. 8至約12. 0的pH下沉 淀所述鐵離子。
274. 處理飛灰的方法，包括： 用酸浸提飛灰以獲得浸提液和固體殘留物，并將所述浸提液與所述固體殘留物分離； 通過使所述浸提液與堿反應(yīng)在約3至約6的pH下基本選擇性地沉淀鐵離子，并從所 述浸提液中至少部分地去除所述沉淀的鐵離子，從而從所述浸提液中至少部分地去除鐵離 子，由此獲得含有Al3+離子的富含Al的組合物； 任選地純化所述Al3+離子；以及 將所述Al3+離子轉(zhuǎn)化為氧化鋁。
275. 如權(quán)利要求274所述的方法，其中通過添加所述堿在約3. O至約5. 5的pH下基本 選擇性地沉淀所述鐵離子，從而從所述浸提液中至少部分地去除所述鐵離子。
276. 如權(quán)利要求274所述的方法，其中通過添加所述堿在約3至約5的pH下基本選擇 性地沉淀所述鐵離子，從而從所述浸提液中至少部分地去除所述鐵離子。
277. 如權(quán)利要求274所述的方法，其中通過添加所述堿在約3至約4的pH下基本選擇 性地沉淀所述鐵離子，從而從所述浸提液中至少部分地去除所述鐵離子。
278. 如權(quán)利要求274所述的方法，其中通過添加所述堿在約3. O至約3. 5的pH下基本 選擇性地沉淀所述鐵離子，從而從所述浸提液中至少部分地去除所述鐵離子。
279. 如權(quán)利要求274所述的方法，其中通過添加所述堿在約3. 5至約4. O的pH下基本 選擇性地沉淀所述鐵離子，從而從所述浸提液中至少部分地去除所述鐵離子。
280. 如權(quán)利要求274所述的方法，其中通過添加所述堿在約4至約5的pH下基本選擇 性地沉淀所述鐵離子，從而從所述浸提液中至少部分地去除所述鐵離子。
281. 如權(quán)利要求274所述的方法，其中通過添加所述堿在約4. 5至約5. 0的pH下基本 選擇性地沉淀所述鐵離子，從而從所述浸提液中至少部分地去除所述鐵離子。
282. 如權(quán)利要求274所述的方法，其中通過添加所述堿在約5至約6的pH下基本選擇 性地沉淀所述鐵離子，從而從所述浸提液中至少部分地去除所述鐵離子。
283. 如權(quán)利要求258至282中任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述Al 3+純化。
284. 如權(quán)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+離子以純 化所述Al3+離子。
285. 如權(quán)利要求284所述的方法，其中通過以AlCl 3 ·6Η20形式結(jié)晶所述AlCl3來進(jìn)行 沉淀所述A1C13。
286. 如權(quán)利要求258至285中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括將AlCl 3轉(zhuǎn)化為 Al2O3U
287. 如權(quán)利要求258至286中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在惰性氣體氣氛 下將AlCl3轉(zhuǎn)化為Al 203。
288. 如權(quán)利要求258至285中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法包括在氮?dú)夥障聦?AlCl3轉(zhuǎn)化為 Al 203。
289. 制備鋁的方法，包括： 獲得通過權(quán)利要求1至126及258至288中任一項(xiàng)所述的方法所產(chǎn)生的氧化鋁；以及 在有效地將所述氧化鋁轉(zhuǎn)化為鋁的條件下處理所述氧化鋁。
【文檔編號(hào)】C01F7/56GK104520237SQ201380027611
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】理查德·鮑德勞爾特, 約耳·弗爾尼爾, 丹尼斯·普里茂 申請(qǐng)人:奧佰特氧化鋁有限公司