[发明专利]一种铝土矿微波氯化制备金属铝的方法

权利要求书

1.一种铝土矿微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1，铝土矿微波加热氯化分解：

将铝土矿中加入碳，混合均匀，通入氯气，压力为常压，采用微波流化床加热5~50min，达到300~900℃，恒温10~60min，将铝土矿充分分解，得到含氯化铝的多种氯化混合气体；其中，按质量比，铝土矿：碳=(1:1.5)~(1:3)，铝土矿：氯气=(1:3)~(1:5)；

所述的铝土矿为中低品位铝土矿，霞石，长石，高岭土，明矾石或铁铝共生矿中的一种，其中，每种铝土矿中，氧化铝含量与氧化硅含量的质量比均小于等于7；

所述的微波流化床的微波频率为2.3~2.5GHz，微波流化床加热10~30min，达到800℃，恒温20min；

步骤2，分离净化，沉降氯化铝：

(1)含氯化铝的多种氯化混合气体，经除杂和精制，制得纯度大于99wt.%的无水氯化铝；

(2)向99wt.%的无水氯化铝中，加入氢氧化钠溶液，在40~70℃，搅拌20~40min，搅拌速率为200~300rpm，制得中间产物；其中，氢氧化钠溶液的浓度为100~150g/L，按质量比，100-150g/L氢氧化钠溶液：99 wt.%的无水氯化铝=(5:1)~(7:1)；

(3)将中间产物，沉淀，过滤后，固液分离，得到氢氧化铝沉淀和氯化钠溶液；

(4)将氯化钠电解生成氢氧化钠、氯气及氢气，将氯气返回步骤1循环使用；将氢氧化钠溶液经调整浓度后返回步骤2循环使用；

步骤3，煅烧分解：

将氢氧化铝沉淀，在800~1200℃，煅烧20~50min，分解生成氧化铝；

步骤4，电解：

将冶金级氧化铝，电解，得到金属铝。

2.如权利要求1所述的铝土矿微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述步骤1中，将铝土矿与碳混和均匀是指将铝土矿、碳按比例混合后一并粉碎。

3.如权利要求1所述的铝土矿微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述步骤1中，其中，按质量比，铝土矿：碳=1:2。

4.如权利要求1所述的铝土矿微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述步骤2(1)中，除杂精制过程是将含氯化铝的多种氯化混合气体，经三级冷凝回收装置去除杂质，得到纯度大于99 wt.%的无水氯化铝产品，采用的三级冷凝回收系统是根据氯化后气体的沸点差来进行分离：第一级冷却方式采用隔板干式收尘器或旋风除尘器，控制冷却温度为200~300℃，使FeC1₃、NaCl、KCl、MgC1₂、FeC1₂和CaC1₂杂质以固体的方式除去；第二级冷凝的冷却温度控制在140~160℃，使AlCl₃以固体形式收集；第三级冷凝的冷却温度为80~120℃，使TiCl₄以固体形式除去，同时第二级冷凝中得到的固体AlCl₃，真空升华精制，得到纯度大于99wt.%的无水氯化铝。

5.如权利要求4所述的铝土矿微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述的步骤2(1)中，通过三级冷凝回收装置，在第二级冷凝后，得到的气态物质中，AlCl₃质量百分含量大于等于10%时，进行二次捕集得到AlCl₃，然后进行真空升华精制，得到纯度大于99 wt.%的无水氯化铝产品。

6.如权利要求4所述的铝土矿微波氯化制备金属铝的方法，其特征在于，所述步骤2(1)中，通过三级冷凝回收装置，无水氯化铝精制过程和第三级冷凝回收过程中，排放的气体含有SiCl₄、CO、CO₂、Cl₂、COCl₂，经过布袋收尘装置和尾气吸收池处理后，得到四氯化硅产品，尾气最后排入大气。