CN107244682A - 一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法 - Google Patents

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Abstract

一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，包括以下步骤：将铝土矿经氯化与分离，分别得到无水氯化铝、无水氯化铁、四氯化硅、四氯化钛、氯化钪和氯化镓；将无水氯化铝和无水氯化铁转化成氯化铝水溶液和氯化铁水溶液；控制电压、电流密度与电解时间，电解相应水溶液，得到氢氧化铝、氢氧化铁、氢气和氯气；将氯气返回氯化段；将氢氧化铝经焙烧获得冶金级/化学品氧化铝；氢氧化铁煅烧得到铁红或其他含铁制品；四氯化硅精馏提纯，生成多晶硅与氯化锌；四氯化钛精制作为海绵钛原料；氯化钪在氯化渣中富集，作为提钪原料。本发明的方法成本低，原料廉价易得，操作过程简单，自动化程度高，产物纯度高，采用的锌和氯气等原料能够循环利用。

Description

一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法
技术领域：
本发明属于铝土矿利用技术领域，具体涉及一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法。
背景技术：
我国绝大多数铝土矿(＞95％)都是一水硬铝石型铝土矿，只有海南等部分地区的铝土矿为三水铝石型，但至今尚未得到工业应用。我国铝土矿的特点是高铝、高硅和低铁(少部分例外)，即氧化铝含量高，氧化硅含量也高，但铝硅比较低(多数在4-7之间)，铝硅比9以上的优质铝土矿资源仅占总储量的18.5％。全国40多个典型矿区铝土矿的加权平均铝硅比仅为6左右。除广西等少数矿区外，大多数铝土矿中氧化铁含量都在5％以下。贵州和山东还有相当数量的高硫铝土矿，该类矿物由于多与煤矿共生或矿层较深从而导致矿物中硫含量过高(＞0.7％)而无法应用于氧化铝生产之中。
目前一些专利公开了铝土矿综合利用的方法。专利CN103663511A公开了一种盐酸处理粉煤灰制备氧化铝的方法。包括下述步骤：将粉煤灰活化；将活化后的粉煤灰与15％～36％浓度的盐酸混合，比例为盐酸中的HCl与粉煤灰中氧化铝和氧化铁的摩尔比为4～9，混合后的浆液送入反应器中，加热至90℃～230℃，反应时间1h～8h；反应降温后固液分离，得到氯化铝液体和高硅渣，蒸发浓缩或干燥后得到结晶氯化铝；结晶氯化铝分解得到粗γ-Al2O3和氯化氢气体；粗γ-Al2O3经拜耳法工艺制备冶金级氧化铝，残渣为高铁渣，可以作为炼铁原料。但该方法采用蒸发浓缩制备结晶氯化铝，能耗较高。
申请号201510566625.9公开了一种低品铝土矿脱硅方法，本发明提供一种低品铝土矿脱硅方法，包括以下步骤：酸浸除铁：向低品铝土矿颗粒中加入盐酸，反应形成酸浸浆液；过滤所述酸浸浆液，得到浸取液和除铁滤渣；干燥所述除铁滤渣得到除铁铝土矿；搅拌捏球：磨碎所述除铁铝土矿，然后加入氟化铵固体进行混合，并捏成颗粒状，得到多个混渣颗粒；焙烧脱硅：在300～700℃对多个所述混渣颗粒进行焙烧处理，以除去所述混渣颗粒中的硅元素得到氟化铝固体残渣。上述方法是一种十分有效地从低品铝土矿中脱除硅的工艺，可以提高低品铝土矿的铝硅比，有利于后续充分利用低品铝土矿。但该方法能耗高，流程长。
专利CN 104030331A公开了一种利用高铝粉煤灰生产氧化铝的方法，包括如下步骤：1)预脱硅处理；2)一次碱溶出反应；3)二次碱溶出反应；4)偏铝酸钠结晶；5)氢氧化铝的种分分解；6)氧化铝产品。本发明在对高铝粉煤灰实施预脱硅后，氧化铝的溶出过程分两步进行，两次碱溶出分别采用了不同碱浓度，能够有效解决了现有技术中只采用一次碱溶出对温度和碱浓度等反应条件要求高的问题，可以充分溶出高铝粉煤灰中的氧化铝，其溶出率达到92％以上。该方法无法实现粉煤灰的综合利用造成浪费。
公开号CN103936047A本发明公开了一种无水氯化铝的制备方法，采用粉煤灰或含氧化铝大于25％的含铝矿为原料，用硫酸浸出得到硫酸铝溶液，然后浓缩结晶，得到硫酸铝晶体，在高于80℃温度下预热30分钟以上脱去结晶水得到硫酸铝。将硫酸铝和固体碳混合后加入温度为高于600℃，压力为常压或微负压的氯化炉中通入氯气，生成质量百分含量大于30％的无水氯化铝混合气体，经过精制除杂得到纯度99％以上的无水氯化铝。氯化尾气用水洗后再用碱溶液吸收后排放。但该方法采用湿法生产氯化铝，流程用水量大，造成水资源的浪费，同时增加了工艺流程，采用普通氯化炉，能耗增加，生产成本增加。
公开号CN104773746A公布一种无水氯化铝的生产方法，将制铝原料浸入盐酸中得到氯化铝溶液；将制得的氯化铝溶液直接浓缩结晶，得到六水氯化铝晶体；将六水氯化铝晶体煅烧，得到初氧化铝；将初氧化铝与碳混合加入氯化炉中，通入氯气并加热，氧化铝与氯气反应生成气态氯化铝，经过精制除杂得到纯净的无水氯化铝。但该方法中不能利用粉煤灰资源，工艺流程长，前端流程工艺复杂，对于设备要求高，能耗高，生产成本高，不利于非传统铝资源的综合利用。
发明内容：
本发明的目的是，针对现有技术中存在的流程长、能耗高以及无法综合利用的技术难题，本发明提供了一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，目的是通过将铝土矿经氯化、分离、提纯，可分别得到无水氯化铝、无水氯化铁、四氯化硅、四氯化钛、氯化钪、氯化镓产品；将无水氯化铝和氯化铁转化成相应的氯化物水溶液分别直接电解，得到氢氧化铝、氢氧化铁产品及氢气产品和氯气；电解产生的氯气返回氯化段；氢氧化铝经焙烧可获得冶金级氧化铝或化学品氧化铝；氢氧化铁煅烧得到铁红或其他含铁制品；四氯化硅进一步提纯，用高纯锌还原可制备多晶硅，副产品氯化锌经电解可得到锌和氯气，锌循环还原四氯化硅，氯气返回氯化段，实现锌和氯气的循环使用；四氯化钛经精制可作为海绵钛的原料；钪在氯化渣中富集，可作为提钪原料。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，包括以下步骤：
(1)铝土矿氯化分离：
将铝土矿经氯化与分离，分别得到无水氯化铝、无水氯化铁、四氯化硅、四氯化钛、氯化钪和氯化镓；
(2)氯化物水溶液转化：
将步骤(1)的无水氯化铝和无水氯化铁转化成氯化铝水溶液和氯化铁水溶液；其中，所述的氯化铝水溶液的浓度≤200g/L，所述的氯化铁水溶液浓度为饱和氯化铁水溶液浓度的20～30％；
(3)氯化物水溶液电解：
分别电解氯化铝水溶液和氯化铁水溶液，其中：电解氯化铝水溶液的电解电压≥2.2V，电流密度为0.1～0.6A/cm2，得到氢氧化铝、氢气和氯气；电解氯化铁水溶液的的电解电压≥2.2V，电流密度为0.1～0.6A/cm2，得到氢氧化铁、氢气和氯气；
(4)氯气循环利用：
将步骤(3)中电解产生的氯气返回氯化段；
(5)氢氧化铝焙烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铝经焙烧获得冶金级氧化铝或化学品氧化铝；
(6)氢氧化铁煅烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铁煅烧得到铁红或其他含铁制品；
(7)四氯化硅提纯：
将步骤(1)中得到的四氯化硅进一步提纯，所述的提纯方式为精馏，具体过程为：按照化学计量配比，向四氯化硅中加入锌，发生还原反应生成多晶硅与副产品氯化锌；
(8)四氯化钛处理：
将步骤(1)中得到的四氯化钛经精制作为海绵钛的原料；
(9)氯化钪处理：
步骤(1)中获得的氯化钪在氯化渣中富集，作为提钪原料。
所述的步骤(1)中，铝土矿是指三水铝土矿、一水铝土矿、高铁铝土矿、高硫铝土矿、低品位铝土矿等多种铝土矿资源。
所述的步骤(1)中，铝土矿氯化过程为：向铝土矿中加入碳混合后，通入氯气，进行氯化反应；其中，添加量按质量比，铝土矿∶碳＝1∶(0.2～0.5)，氯化反应温度为600～1000℃，氯化反应时间5～60min。
所述的步骤(1)中，铝土矿氯化后形成无水氯化铝、无水氯化铁、四氯化硅、四氯化钛、氯化钪和氯化镓的混合物，分离方式为：采用精馏装置，根据各物料沸点不同，设置不同冷凝温度，进行分离，获得无水氯化铝、无水氯化铁、四氯化硅、四氯化钛、氯化钪和氯化镓。
所述的步骤(1)中，氯化镓富集后作为电解镓原料。
所述的步骤(3)中，电解过程在阳离子膜电解槽中进行。
所述的步骤(3)中，氢氧化铝的纯度≥98.5％。
所述的步骤(7)中，氯化锌经电解得到锌和氯气，锌循环用于还原四氯化硅，氯气返回步骤(1)的氯化段，实现锌和氯气的循环使用。
本发明的一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法涉及的主要反应如下：
Al2O3+1.5C+3Cl2＝2AlCl3+1.5CO2 (1)
2AlCl3+6H2O＝2Al(OH)3+3H2+3Cl2 (2)
2FeCl3+6H2O＝2Fe(OH)3+3H2+3Cl2 (3)
SiO2+C+2Cl2＝SiCl4+CO2 (4)
SiCl4+2Zn＝Si+2ZnCl2 (5)
ZnCl2＝Zn+Cl2 (6)
本发明的有益效果：
(1)本发明采用采用氯化手段处理铝土矿，极大地减小了铝土矿的处理环节，节约成本；
(2)本发明采用电解氯化铝水溶液的方法，直接生产氢氧化铝产品，并制备氧化铝，其中的电解工艺自动化程度高，产品纯度高，有利于降低生产成本；
(3)本发明的方法以铝土矿为原料，原料价廉易得，极大地降低生产成本，有较高的经济效益和社会效益；
(4)本发明得到的四氯化硅进一步提纯，用高纯锌还原可制备多晶硅，副产品氯化锌经电解可得到锌和氯气，锌循环还原四氯化硅，氯气返回氯化段，实现锌和氯气的循环使用；
(5)本发明得到的四氯化钛经精制可作为海绵钛的原料；钪在氯化渣中富集，可作为提钪原料，实现了铝土矿资源的综合利用；
(6)本发明的方法电解过程产生的氢气和氯气，氢气作为产品，氯气重新用于铝土矿的氯化段，实现氯的循环利用。能够提高资源利用率，减小排放，降低成本。
附图说明：
图1为本发明的铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法工艺流程图。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明实施例1～6中的铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法涉及的主要反应如下：
Al2O3+1.5C+3Cl2＝2AlCl3+1.5CO2 (1)
2AlCl3+6H2O＝2Al(OH)3+3H2+3Cl2 (2)
2FeCl3+6H2O＝2Fe(OH)3+3H2+3Cl2 (3)
SiO2+C+2Cl2＝SiCl4+CO2 (4)
SiCl4+2Zn＝Si+2ZnCl2 (5)
ZnCl2＝Zn+Cl2 (6)
实施例1
一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其工艺流程图如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)铝土矿氯化分离：
向三水铝土矿中加入碳混合后，通入氯气，通过微波加热进行氯化反应；其中，添加量按质量比，三水铝土矿∶碳＝1∶0.2，氯化反应温度为600℃，氯化反应后，采用精馏装置，根据各物料沸点不同，设置不同冷凝温度，进行分离，分别得到无水氯化铝、无水氯化铁、四氯化硅、四氯化钛、氯化钪和氯化镓，同时生成尾气经碱液洗涤排放；其中，分离得到的氯化镓富集后作为电解镓原料；
(2)氯化物水溶液转化：
将步骤(1)的无水氯化铝和无水氯化铁转化成氯化铝水溶液和氯化铁水溶液；其中，氯化铝水溶液的浓度为100g/L，所述的氯化铁水溶液浓度为饱和氯化铁水溶液浓度的20％；
(3)氯化物水溶液电解：
分别在阳离子膜电解槽中，电解氯化铝水溶液和氯化铁水溶液，其中：电解氯化铝水溶液的电解直流电压为3V，电流密度为0.15A/cm2，得到氢氧化铝、氢气和氯气；电解氯化铁水溶液的电解直流电压为3V，电流密度为0.15A/cm2，得到氢氧化铁、氢气和氯气；获得的氢氧化铝的纯度为98.5％；
(4)氯气循环利用：
将步骤(3)中电解产生的氯气返回氯化段；
(5)氢氧化铝焙烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铝经焙烧获得冶金级氧化铝，其中：焙烧温度为900℃，焙烧时间为60min；
(6)氢氧化铁煅烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铁煅烧得到铁红或其他含铁制品；
(7)四氯化硅提纯：
将步骤(1)中得到的四氯化硅进一步提纯，提纯方式为精馏，具体过程为：按照化学计量配比，向四氯化硅中加入锌，发生还原反应生成多晶硅与副产品氯化锌，氯化锌经电解得到锌和氯气，锌循环用于还原四氯化硅，氯气返回步骤(1)的氯化段，实现锌和氯气的循环使用；
(8)四氯化钛处理：
将步骤(1)中得到的四氯化钛经精制作为海绵钛的原料；
(9)氯化钪处理：
步骤(1)中获得的氯化钪在氯化渣中富集，作为提钪原料。
实施例2
一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其工艺流程图如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)铝土矿氯化分离：
向三水铝土矿中加入碳混合后，通入氯气，通过微波加热进行氯化反应；其中，添加量按质量比，三水铝土矿∶碳＝1∶0.2，氯化反应温度为700℃，氯化反应后，采用精馏装置，根据各物料沸点不同，设置不同冷凝温度，进行分离，分别得到无水氯化铝、无水氯化铁、四氯化硅、四氯化钛、氯化钪和氯化镓，同时生成尾气经碱液洗涤排放；其中，分离得到的氯化镓富集后作为电解镓原料；
(2)氯化物水溶液转化：
将步骤(1)的无水氯化铝和无水氯化铁转化成氯化铝水溶液和氯化铁水溶液；其中，氯化铝水溶液的浓度为145g/L，所述的氯化铁水溶液浓度为饱和氯化铁水溶液浓度的22％；
(3)氯化物水溶液电解：
分别在阳离子膜电解槽中，电解氯化铝水溶液和氯化铁水溶液，其中：电解氯化铝水溶液的电解直流电压为10V，电流密度为0.3A/cm2，得到氢氧化铝、氢气和氯气；电解氯化铁水溶液的电解直流电压为10V，电流密度为0.3A/cm2，得到氢氧化铁、氢气和氯气；获得的氢氧化铝的纯度为98.5％；
(4)氯气循环利用：
将步骤(3)中电解产生的氯气返回氯化段；
(5)氢氧化铝焙烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铝经焙烧获得冶金级氧化铝，其中：焙烧温度为1000℃，焙烧时间为30min；
(6)氢氧化铁煅烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铁煅烧得到铁红或其他含铁制品；
(7)四氯化硅提纯：
将步骤(1)中得到的四氯化硅进一步提纯，提纯方式为精馏，具体过程为：按照化学计量配比，向四氯化硅中加入锌，发生还原反应生成多晶硅与副产品氯化锌，氯化锌经电解得到锌和氯气，锌循环用于还原四氯化硅，氯气返回步骤(1)的氯化段，实现锌和氯气的循环使用；
(8)四氯化钛处理：
将步骤(1)中得到的四氯化钛经精制作为海绵钛的原料；
(9)氯化钪处理
步骤(1)中获得的氯化钪在氯化渣中富集，作为提钪原料。
实施例3
一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其工艺流程图如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)铝土矿氯化分离：
向一水铝土矿中加入碳混合后，通入氯气，通过微波加热进行氯化反应；其中，添加量按质量比，一水铝土矿∶碳＝1∶0.3，氯化反应温度为750℃，氯化反应后，采用精馏装置，根据各物料沸点不同，设置不同冷凝温度，进行分离，分别得到无水氯化铝、无水氯化铁、四氯化硅、四氯化钛、氯化钪和氯化镓，同时生成尾气经碱液洗涤排放；其中，分离得到的氯化镓富集后作为电解镓原料；
(2)氯化物水溶液转化：
将步骤(1)的无水氯化铝和无水氯化铁转化成氯化铝水溶液和氯化铁水溶液；其中，氯化铝水溶液的浓度为130g/L，所述的氯化铁水溶液浓度为饱和氯化铁水溶液浓度的28％；
(3)氯化物水溶液电解：
分别在阳离子膜电解槽中，电解氯化铝水溶液和氯化铁水溶液，其中：电解氯化铝水溶液的电解直流电压为15V，电流密度为0.4A/cm2，得到氢氧化铝、氢气和氯气；电解氯化铁水溶液电解直流电压为15V，电流密度为0.4A/cm2，得到氢氧化铁、氢气和氯气；获得的氢氧化铝的纯度为98.5％；
(4)氯气循环利用：
将步骤(3)中电解产生的氯气返回氯化段；
(5)氢氧化铝焙烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铝经焙烧获得冶金级氧化铝，其中：焙烧温度为800℃，焙烧时间为40min；
(6)氢氧化铁煅烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铁煅烧得到铁红或其他含铁制品；
(7)四氯化硅提纯：
将步骤(1)中得到的四氯化硅进一步提纯，提纯方式为精馏，具体过程为：按照化学计量配比，向四氯化硅中加入锌，发生还原反应生成多晶硅与副产品氯化锌，氯化锌经电解得到锌和氯气，锌循环用于还原四氯化硅，氯气返回步骤(1)的氯化段，实现锌和氯气的循环使用；
(8)四氯化钛处理：
将步骤(1)中得到的四氯化钛经精制作为海绵钛的原料；
(9)氯化钪处理：
步骤(1)中获得的氯化钪在氯化渣中富集，作为提钪原料。
实施例4
一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其工艺流程图如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)铝土矿氯化分离：
向高铁铝土矿中加入碳混合后，通入氯气，通过微波加热进行氯化反应；其中，添加量按质量比，高铁铝土矿∶碳＝1∶0.4，氯化反应温度为900℃，氯化反应后，采用精馏装置，根据各物料沸点不同，设置不同冷凝温度，进行分离，分别得到无水氯化铝、无水氯化铁、四氯化硅、四氯化钛、氯化钪和氯化镓，同时生成尾气经碱液洗涤排放；其中，分离得到的氯化镓富集后作为电解镓原料；
(2)氯化物水溶液转化：
将步骤(1)的无水氯化铝和无水氯化铁转化成氯化铝水溶液和氯化铁水溶液；其中，氯化铝水溶液的浓度为170g/L，所述的氯化铁水溶液浓度为饱和氯化铁水溶液浓度的25％；
(3)氯化物水溶液电解：
分别在阳离子膜电解槽中，电解氯化铝水溶液和氯化铁水溶液，其中：电解氯化铝水溶液电解直流电压为20V，电流密度为0.6A/cm2，得到氢氧化铝、氢气和氯气；电解氯化铁水溶液电解直流电压为20V，电流密度为0.6A/cm2，得到氢氧化铁、氢气和氯气；获得的氢氧化铝的纯度为98.5％；
(4)氯气循环利用：
将步骤(3)中电解产生的氯气返回氯化段；
(5)氢氧化铝焙烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铝经焙烧获得化学品氧化铝，其中：焙烧温度为300℃，焙烧时间为60min；
(6)氢氧化铁煅烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铁煅烧得到铁红或其他含铁制品；
(7)四氯化硅提纯：
将步骤(1)中得到的四氯化硅进一步提纯，提纯方式为精馏，具体过程为：按照化学计量配比，向四氯化硅中加入锌，发生还原反应生成多晶硅与副产品氯化锌，氯化锌经电解得到锌和氯气，锌循环用于还原四氯化硅，氯气返回步骤(1)的氯化段，实现锌和氯气的循环使用；
(8)四氯化钛处理：
将步骤(1)中得到的四氯化钛经精制作为海绵钛的原料；
(9)氯化钪处理
步骤(1)中获得的氯化钪在氯化渣中富集，作为提钪原料。
实施例5
一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其工艺流程图如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)铝土矿氯化分离：
向高硫铝土矿中加入碳混合后，通入氯气，通过微波加热进行氯化反应；其中，添加量按质量比，高硫铝土矿∶碳＝1∶0.5，氯化反应温度为800℃，氯化反应后，采用精馏装置，根据各物料沸点不同，设置不同冷凝温度，进行分离，分别得到无水氯化铝、无水氯化铁、四氯化硅、四氯化钛、氯化钪和氯化镓，同时生成尾气经碱液洗涤排放；其中，分离得到的氯化镓富集后作为电解镓原料；
(2)氯化物水溶液转化：
将步骤(1)的无水氯化铝和无水氯化铁转化成氯化铝水溶液和氯化铁水溶液；其中，氯化铝水溶液的浓度为185g/L，所述的氯化铁水溶液浓度为饱和氯化铁水溶液浓度的24％；
(3)氯化物水溶液电解：
分别在阳离子膜电解槽中，电解氯化铝水溶液和氯化铁水溶液，其中：电解氯化铝水溶液的电解直流电压为3V，电流密度为0.15A/cm2，得到氢氧化铝、氢气和氯气；电解氯化铁水溶液的电解直流电压为3V，电流密度为0.15A/cm2，得到氢氧化铁、氢气和氯气；获得的氢氧化铝的纯度为98.5％；
(4)氯气循环利用：
将步骤(3)中电解产生的氯气返回氯化段；
(5)氢氧化铝焙烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铝经焙烧获得化学品氧化铝，其中：焙烧温度为250℃，焙烧时间为60min；
(6)氢氧化铁煅烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铁煅烧得到铁红或其他含铁制品；
(7)四氯化硅提纯：
将步骤(1)中得到的四氯化硅进一步提纯，提纯方式为精馏，具体过程为：按照化学计量配比，向四氯化硅中加入锌，发生还原反应生成多晶硅与副产品氯化锌，氯化锌经电解得到锌和氯气，锌循环用于还原四氯化硅，氯气返回步骤(1)的氯化段，实现锌和氯气的循环使用；
(8)四氯化钛处理：
将步骤(1)中得到的四氯化钛经精制作为海绵钛的原料；
(9)氯化钪处理
步骤(1)中获得的氯化钪在氯化渣中富集，作为提钪原料。
实施例6
一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其工艺流程图如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)铝土矿氯化分离：
向低品位铝土矿中加入碳混合后，通入氯气，通过微波加热进行氯化反应；其中，添加量按质量比，低品位铝土矿∶碳＝1∶0.5，氯化反应温度为1000℃，氯化反应后，采用精馏装置，根据各物料沸点不同，设置不同冷凝温度，进行分离，分别得到无水氯化铝、无水氯化铁、四氯化硅、四氯化钛、氯化钪和氯化镓，同时生成尾气经碱液洗涤排放；其中，分离得到的氯化镓富集后作为电解镓原料；
(2)氯化物水溶液转化：
将步骤(1)的无水氯化铝和无水氯化铁转化成氯化铝水溶液和氯化铁水溶液；其中，氯化铝水溶液的浓度为200g/L，所述的氯化铁水溶液浓度为饱和氯化铁水溶液浓度的30％；
(3)氯化物水溶液电解：
分别在阳离子膜电解槽中，电解氯化铝水溶液和氯化铁水溶液，其中：电解氯化铝水溶液的电解直流电压为2.2V，电流密度为0.1A/cm2，得到氢氧化铝、氢气和氯气；电解氯化铁水溶液的电解直流电压为2.2V，电流密度为0.1A/cm2，得到氢氧化铁、氢气和氯气；获得的氢氧化铝的纯度为98.5％；
(4)氯气循环利用：
将步骤(3)中电解产生的氯气返回氯化段；
(5)氢氧化铝焙烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铝经焙烧获得化学品氧化铝，其中：焙烧温度为350℃，焙烧时间为50min；
(6)氢氧化铁煅烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铁煅烧得到铁红或其他含铁制品；
(7)四氯化硅提纯：
将步骤(1)中得到的四氯化硅进一步提纯，提纯方式为精馏，具体过程为：按照化学计量配比，向四氯化硅中加入锌，发生还原反应生成多晶硅与副产品氯化锌，氯化锌经电解得到锌和氯气，锌循环用于还原四氯化硅，氯气返回步骤(1)的氯化段，实现锌和氯气的循环使用；
(8)四氯化钛处理：
将步骤(1)中得到的四氯化钛经精制作为海绵钛的原料；
(9)氯化钪处理：
步骤(1)中获得的氯化钪在氯化渣中富集，作为提钪原料。

Claims (7)

1.一种铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铝土矿氯化分离：
将铝土矿经氯化与分离，分别得到无水氯化铝、无水氯化铁、四氯化硅、四氯化钛、氯化钪和氯化镓；
(2)氯化物水溶液转化：
将步骤(1)的无水氯化铝和无水氯化铁转化成氯化铝水溶液和氯化铁水溶液；其中，所述的氯化铝水溶液的浓度≤200g/L，所述的氯化铁水溶液浓度为饱和氯化铁水溶液浓度的20～30％；
(3)氯化物水溶液电解：
分别电解氯化铝水溶液和氯化铁水溶液，其中：电解氯化铝水溶液的电解电压≥2.2V，电流密度为0.1～0.6A/cm2，得到氢氧化铝、氢气和氯气；电解氯化铁水溶液的的电解电压≥2.2V，电流密度为0.1～0.6A/cm2，得到氢氧化铁、氢气和氯气；
(4)氯气循环利用：
将步骤(3)中电解产生的氯气返回氯化段；
(5)氢氧化铝焙烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铝经焙烧获得冶金级氧化铝或化学品氧化铝；
(6)氢氧化铁煅烧：
将步骤(3)中获得的氢氧化铁煅烧得到铁红或其他含铁制品；
(7)四氯化硅提纯：
将步骤(1)中得到的四氯化硅进一步提纯，所述的提纯方式为精馏，具体过程为：按照化学计量配比，向四氯化硅中加入锌，发生还原反应生成多晶硅与副产品氯化锌；
(8)四氯化钛处理：
将步骤(1)中得到的四氯化钛经精制作为海绵钛的原料；
(9)氯化钪处理：
步骤(1)中获得的氯化钪在氯化渣中富集，作为提钪原料。
2.根据权利要求1所述的铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，铝土矿原料是三水铝土矿、一水铝土矿、高铁铝土矿、高硫铝土矿或低品位铝土矿中的一种。
3.根据权利要求1所述的铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，铝土矿氯化过程为：向铝土矿中加入碳混合后，通入氯气，进行氯化反应；其中，添加量按质量比，铝土矿∶碳＝1∶(0.2～0.5)，氯化反应温度为600～1000℃。
4.根据权利要求1所述的铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，分离得到的氯化镓富集后作为电解镓原料。
5.根据权利要求1所述的铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，电解过程在阳离子膜电解槽中进行。
6.根据权利要求1所述的铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，氢氧化铝的纯度≥98.5％。
7.根据权利要求1所述的铝土矿氯化电解制备氧化铝及综合利用的方法，其特征在于，所述的步骤(7)中，氯化锌经电解得到锌和氯气，锌循环用于还原四氯化硅，氯气返回步骤(1)的氯化段，实现锌和氯气的循环使用。
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