[发明专利]制备氧化铝和各种其他产品的工艺

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年9月16日提交的美国61/535,435、于2012年1月10日提交的美国61/584,937、于2012年7月6日提交的美国61/668,646的优先权，这些文献的全部内容在此通过引用方式并入。

技术领域

本公开涉及应用于生产氧化铝的化学领域中的改进。举例来说，其涉及用于经由从含铝材料提取铝而生产氧化铝的工艺。这些工艺还可以有效制备其他产品，例如赤铁矿、MgO、二氧化硅和各种金属氧化物、硫酸盐和其他各种金属的氯化物，以及稀土元素、稀有金属和铝。

背景技术

已知有多种用于生产氧化铝的工艺。它们中的多种使用铝土矿作为起始材料。这些工艺，主要是碱工艺，已经使用了多年。这种碱工艺中的几种工艺的缺点在于，不能高效地分离和提取具有附加值的副产品，因此会产生严重的环境影响。虽然也有开发工作是将盐酸用于浸取步骤，但发现这样的工艺对于除去绝大部分的杂质、尤其是铁是不高效的。例如，特别是当使用连续工艺时，还难以经由适当且经济的技术除去铁。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于制备氧化铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括：

用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，

使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl₃形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离，

在对于将AlCl₃转化为Al₂O₃来说有效的条件下加热所述沉淀物，并回收因此而产生的气态HCl，和

以如下方式再循环因此而产生的气态HCl，即，使其与水接触以获得具有高于HCl共沸浓度(20.2重量％)的组合物，并用所述组合物与又一量的含铝材料反应以对其进行浸取。

根据本发明的另一方面，提供一种用于制备氧化铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括：

用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，

使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl₃形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离，

在对于将AlCl₃转化为Al₂O₃来说有效的条件下加热所述沉淀物，并回收因此而产生的气态HCl，和

以如下方式再循环因此而产生的气态HCl，即，使其与水接触以获得具有约18-约45重量％或约25-约45重量％的浓度的组合物，并用所述组合物与又一量的含铝材料反应以对其进行浸取。

根据本发明的另一方面，提供一种用于制备氧化铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括：

用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，

使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl₃形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离，

在对于将AlCl₃转化为Al₂O₃来说有效的条件下加热所述沉淀物，并回收因此而产生的气态HCl，和

以如下方式再循环因此而产生的气态HCl，即，使其与水接触以获得具有约18-约45重量％或约25-约45重量％的浓度的组合物，并用所述组合物浸取所述含铝材料。

根据本发明的另一方面，提供一种用于制备氧化铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括：

用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，

使所述浸取液与HCl反应以获得液体和以AlCl₃形式包含所述铝离子的沉淀物，并将所述沉淀物和所述液体分离，

在对于将AlCl₃转化为Al₂O₃来说有效的条件下加热所述沉淀物，并回收因此而产生的气态HCl，和

以如下方式再循环因此而产生的气态HCl，即，使其与浸取液接触以以AlCl₃·6H₂O的形式沉淀铝离子。

根据本发明的另一方面，提供一种用于制备氧化铝和任选地其他产品的工艺，所述工艺包括：

用HCl浸取含铝材料以获得包含铝离子的浸取液和固体，并将所述固体和所述浸取液分离，