技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于鋁土礦利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁土礦造球氯化電解綜合利用的方法。

背景技術(shù)：
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我國絕大多數(shù)鋁土礦(＞95％)都是一水硬鋁石型鋁土礦，只有海南等部分地區(qū)的鋁土礦為三水鋁石型，但至今尚未得到工業(yè)應(yīng)用。我國鋁土礦的特點是高鋁、高硅和低鐵(少部分例外)，即氧化鋁含量高，氧化硅含量也高，但鋁硅比較低(多數(shù)在4-7之間)，鋁硅比9以上的優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源僅占總儲量的18.5％。全國40多個典型礦區(qū)鋁土礦的加權(quán)平均鋁硅比僅為6左右。除廣西等少數(shù)礦區(qū)外，大多數(shù)鋁土礦中氧化鐵含量都在5％以下。貴州和山東還有相當數(shù)量的高硫鋁土礦，該類礦物由于多與煤礦共生或礦層較深從而導致礦物中硫含量過高(＞0.7％)而無法應(yīng)用于氧化鋁生產(chǎn)之中。

目前一些專利公開了鋁土礦綜合利用的方法。專利cn103663511a公開了一種鹽酸處理粉煤灰制備氧化鋁的方法。包括下述步驟：將粉煤灰活化；將活化后的粉煤灰與15％～36％濃度的鹽酸混合，比例為鹽酸中的hcl與粉煤灰中氧化鋁和氧化鐵的摩爾比為4～9，混合后的漿液送入反應(yīng)器中，加熱至90℃～230℃，反應(yīng)時間1h～8h；反應(yīng)降溫后固液分離，得到氯化鋁液體和高硅渣，蒸發(fā)濃縮或干燥后得到結(jié)晶氯化鋁；結(jié)晶氯化鋁分解得到粗γ-al2o3和氯化氫氣體；粗γ-al2o3經(jīng)拜耳法工藝制備冶金級氧化鋁，殘渣為高鐵渣，可以作為煉鐵原料。但該方法采用蒸發(fā)濃縮制備結(jié)晶氯化鋁，能耗較高。

申請?zhí)?01510566625.9公開了一種低品鋁土礦脫硅方法，本發(fā)明提供一種低品鋁土礦脫硅方法，包括以下步驟：酸浸除鐵：向低品鋁土礦顆粒中加入鹽酸，反應(yīng)形成酸浸漿液；過濾所述酸浸漿液，得到浸取液和除鐵濾渣；干燥所述除鐵濾渣得到除鐵鋁土礦；攪拌捏球：磨碎所述除鐵鋁土礦，然后加入氟化銨固體進行混合，并捏成顆粒狀，得到多個混渣顆粒；焙燒脫硅：在300～700℃對多個所述混渣顆粒進行焙燒處理，以除去所述混渣顆粒中的硅元素得到氟化鋁固體殘渣。上述方法是一種十分有效地從低品鋁土礦中脫除硅的工藝，可以提高低品鋁土礦的鋁硅比，有利于后續(xù)充分利用低品鋁土礦。但該方法能耗高，流程長。

專利cn104030331a公開了一種利用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，包括如下步驟：1)預脫硅處理；2)一次堿溶出反應(yīng)；3)二次堿溶出反應(yīng)；4)偏鋁酸鈉結(jié)晶；5)氫氧化鋁的種分分解；6)氧化鋁產(chǎn)品。本發(fā)明在對高鋁粉煤灰實施預脫硅后，氧化鋁的溶出過程分兩步進行，兩次堿溶出分別采用了不同堿濃度，能夠有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中只采用一次堿溶出對溫度和堿濃度等反應(yīng)條件要求高的問題，可以充分溶出高鋁粉煤灰中的氧化鋁，其溶出率達到92％以上。該方法無法實現(xiàn)粉煤灰的綜合利用造成浪費。

公開號cn104773747a公布一種無水氯化鋁的生產(chǎn)方法，以高鋁粉煤灰(氧化鋁含量≥25％)為原料，配以碳值還原劑，并通入氯氣進行氯化反應(yīng)，氯化爐出來的混合氣體通過冷卻和蒸餾、精餾處理后，制得符合國家標準的無水氯化鋁產(chǎn)品。本發(fā)明具有原料價廉易得、產(chǎn)品純度高、易于工業(yè)大型化生產(chǎn)等特點。但該方法中采用普通流化床作為反應(yīng)裝置，對于設(shè)備要求高，能耗高，生產(chǎn)成本高。

公開號cn103936047a本發(fā)明公開了一種無水氯化鋁的制備方法，采用粉煤灰或含氧化鋁大于25％的含鋁礦為原料，用硫酸浸出得到硫酸鋁溶液，然后濃縮結(jié)晶，得到硫酸鋁晶體，在高于80℃溫度下預熱30分鐘以上脫去結(jié)晶水得到硫酸鋁。將硫酸鋁和固體碳混合后加入溫度為高于600℃，壓力為常壓或微負壓的氯化爐中通入氯氣，生成質(zhì)量百分含量大于30％的無水氯化鋁混合氣體，經(jīng)過精制除雜得到純度99％以上的無水氯化鋁。氯化尾氣用水洗后再用堿溶液吸收后排放。但該方法采用濕法生產(chǎn)氯化鋁，流程用水量大，造成水資源的浪費，同時增加了工藝流程，采用普通氯化爐，能耗增加，生產(chǎn)成本增加。

公開號cn104773746a公布一種無水氯化鋁的生產(chǎn)方法，將制鋁原料浸入鹽酸中得到氯化鋁溶液；將制得的氯化鋁溶液直接濃縮結(jié)晶，得到六水氯化鋁晶體；將六水氯化鋁晶體煅燒，得到初氧化鋁；將初氧化鋁與碳混合加入氯化爐中，通入氯氣并加熱，氧化鋁與氯氣反應(yīng)生成氣態(tài)氯化鋁，經(jīng)過精制除雜得到純凈的無水氯化鋁。但該方法中不能利用粉煤灰資源，工藝流程長，前端流程工藝復雜，對于設(shè)備要求高，能耗高，生產(chǎn)成本高，不利于非傳統(tǒng)鋁資源的綜合利用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的流程長、能耗高以及無法綜合利用的技術(shù)難題，本發(fā)明提供了一種鋁土礦造球氯化電解制備氧化鋁及綜合利用的方法，目的是鋁土礦通過配料，造球；球團經(jīng)氯化、分離，可分別得到無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦、氯化鈧、氯化鎵產(chǎn)品；將無水氯化鋁和氯化鐵轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氯化物溶液分別直接電解，得到氫氧化鋁、氫氧化鐵產(chǎn)品及氫氣產(chǎn)品和氯氣；電解產(chǎn)生的氯氣返回氯化段；氫氧化鋁經(jīng)焙燒可獲得冶金級氧化鋁或化學品氧化鋁；氫氧化鐵煅燒得到鐵紅或其他含鐵制品；四氯化硅進一步提純，用高純鋅還原可制備多晶硅，副產(chǎn)品氯化鋅經(jīng)電解可得到鋅和氯氣，鋅循環(huán)還原四氯化硅，氯氣返回氯化段，實現(xiàn)鋅和氯氣的循環(huán)使用；四氯化鈦經(jīng)精制可作為海綿鈦的原料；鈧在氯化渣中富集，可作為提鈧原料。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鋁土礦造球氯化電解制備氧化鋁及綜合利用的方法，包括以下步驟：

(1)配料：

按照質(zhì)量比，鋁土礦∶焦煤∶高嶺土＝1∶(0.2～0.5)∶(0.01～0.05)配料，混合均勻，形成混合物料，向混合物料中添加混合物料總質(zhì)量1.0～2.0％的粘結(jié)劑和混合物料總質(zhì)量2.0～5.0％的水；

(2)造球：

將混合物料、粘結(jié)劑和水混合均勻，造球，得到粒徑為5～20mm的球團，將球團自然風干10～24h：

(3)球團氯化與分離：

將球團經(jīng)氯化、分離與提純，分別得到無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦、氯化鈧和氯化鎵；

(4)氯化物水溶液轉(zhuǎn)化：

將步驟(3)的無水氯化鋁和無水氯化鐵分別轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液；其中，所述的氯化鋁水溶液濃度≤200g/l，所述的氯化鐵水溶液濃度為飽和氯化鐵水溶液濃度的20～30％；

(5)氯化物水溶液電解：

分別電解氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液，其中：電解氯化鋁水溶液的電解電壓≥2.2v，電流密度為0.1～0.6a/cm²，得到氫氧化鋁、氫氣和氯氣；電解氯化鐵水溶液的電解電壓≥2.2v，電流密度為0.1～0.6a/cm²，得到氫氧化鐵、氫氣和氯氣；

(6)氯氣循環(huán)利用：

將步驟(5)中的電解產(chǎn)生的氯氣返回氯化段；

(7)氫氧化鋁焙燒：

將步驟(5)中的氫氧化鋁經(jīng)焙燒獲得冶金級氧化鋁或化學品氧化鋁；

(8)氫氧化鐵煅燒：

將步驟(5)獲得的氫氧化鐵煅燒得到鐵紅或其他含鐵制品；

(9)四氯化硅提純：

將步驟(3)中得到的四氯化硅進一步提純，其中，所述的提純方式為：按照化學計量配比，向四氯化硅中加入鋅，發(fā)生還原反應(yīng)生成多晶硅與副產(chǎn)品氯化鋅；

(10)四氯化鈦處理：

將步驟(3)中得到的四氯化鈦經(jīng)精制作為海綿鈦的原料；

(11)氯化鈧處理：

步驟(3)中獲得的氯化鈧在氯化渣中富集，作為提鈧原料。

所述的步驟(1)中，鋁土礦是三水鋁土礦、一水鋁土礦、高鐵鋁土礦、高硫鋁土礦或低品位鋁土礦等多種鋁土礦資源中的一種。

所述的步驟(1)中，粘結(jié)劑為水玻璃。

所述的步驟(3)中，球團氯化后形成無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦、氯化鈧和氯化鎵的混合物，分離方式為：采用精餾裝置，根據(jù)各物料沸點不同，設(shè)置不同冷凝溫度，進行分離，獲得無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦、氯化鈧和氯化鎵。

所述的步驟(3)中，球團氯化的同時形成氯化渣，鈧以氯化鈧的形式在氯化渣中富集，作為提鈧原料。

所述的步驟(3)中，分離得到的氯化鎵富集后作為電解鎵原料。

所述的步驟(5)中，電解過程是在陽離子膜電解槽中進行。

所述的步驟(5)中，氫氧化鋁的純度≥98.5％。

所述的步驟(9)中，鋅純度大于98.5％。

所述的步驟(9)中，氯化鋅經(jīng)電解得到鋅和氯氣，其中鋅循環(huán)用于還原四氯化硅，氯氣返回步驟(3)的氯化段，實現(xiàn)鋅和氯氣的循環(huán)使用。

本發(fā)明的一種鋁土礦造球氯化電解制備氧化鋁及綜合利用的方法涉及的主要反應(yīng)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)

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明采用采用氯化手段處理鋁土礦，極大地減小了鋁土礦的處理環(huán)節(jié)，節(jié)約成本；

(2)本發(fā)明采用電解氯化鋁水溶液的方法，直接生產(chǎn)氫氧化鋁產(chǎn)品，并制備氧化鋁，電解工藝自動化程度高，產(chǎn)品純度高，有利于降低生產(chǎn)成本；

(3)本發(fā)明的方法以鋁土礦為原料，原料價廉易得，極大地降低生產(chǎn)成本，有較高的經(jīng)濟效益和社會效益；

(4)本發(fā)明的方法采用鋁土礦、焦煤和高嶺土預先配料，造球，然后將球團進行氯化的方式，改善了原有鋁土礦與石油焦直接配料進行氯化時，由于鋁土礦粒度過小，在流態(tài)化時，鋁土礦易被氣流夾帶出反應(yīng)段，導致氯化反應(yīng)不完全，氯化產(chǎn)物有雜質(zhì)的問題；

(5)本發(fā)明得到的四氯化硅進一步提純，用高純鋅還原可制備多晶硅，副產(chǎn)品氯化鋅經(jīng)電解可得到鋅和氯氣，鋅循環(huán)還原四氯化硅，氯氣返回氯化段，實現(xiàn)鋅和氯氣的循環(huán)使用；

(6)本發(fā)明得到的四氯化鈦經(jīng)精制可作為海綿鈦的原料；鈧在氯化渣中富集，可作為提鈧原料，實現(xiàn)了鋁土礦資源的綜合利用。

(7)本發(fā)明的方法電解過程產(chǎn)生的氫氣和氯氣，重新用于鋁土礦的氯化段，實現(xiàn)氯的循環(huán)利用，氫氣作為產(chǎn)品，能夠提高資源利用率，減小排放，降低成本。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明實施例1～6的鋁土礦造球氯化電解制備氧化鋁及綜合利用的方法的工藝流程圖。

具體實施方式：

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

本發(fā)明實施例1～6的鋁土礦造球氯化電解制備氧化鋁及綜合利用的方法涉及的主要反應(yīng)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)

實施例1

一種鋁土礦造球氯化電解制備氧化鋁及綜合利用的方法，其工藝流程圖如圖1所示，具體包括以下步驟：

(1)配料：

按照質(zhì)量比，三水鋁土礦∶焦煤∶高嶺土＝1∶0.2∶0.01配料，混合均勻，形成混合物料，向混合物料中添加混合物料總質(zhì)量1.0％的水玻璃和混合物料總質(zhì)量2.0％的水；

(2)造球：

將混合物料、粘結(jié)劑和水混合均勻，造球，得到粒徑為5mm的球團，將球團自然風干10h；

(3)球團氯化與分離：

將球團通過微波加熱進行氯化后形成無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦、氯化鈧和氯化鎵的混合物，采用精餾裝置，根據(jù)各物料沸點不同，設(shè)置不同冷凝溫度，進行分離，并提純，分別得到無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦和氯化鎵，同時生成尾氣經(jīng)堿液洗滌排放；其中，氯化鎵富集后作為電解鎵原料；球團氯化的同時形成氯化渣，鈧以氯化鈧的形式在氯化渣中富集，作為提鈧原料；

(4)氯化物水溶液轉(zhuǎn)化：

將步驟(3)的無水氯化鋁和無水氯化鐵分別轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液；其中，氯化鋁水溶液濃度為100g/l，氯化鐵水溶液濃度為飽和氯化鐵水溶液濃度的20％；

(5)氯化物水溶液電解：

分別在陽離子膜電解槽中，電解氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液，其中：電解氯化鋁水溶液的電解槽直流電壓為3v，電流密度為0.15a/cm²，得到氫氧化鋁、氫氣和氯氣；電解氯化鐵水溶液的電解槽直流電壓為3v，電流密度為0.15a/cm²，得到氫氧化鐵、氫氣和氯氣；氫氧化鋁的純度為98.5％；

(6)氯氣循環(huán)利用：

將步驟(5)中的電解產(chǎn)生的氯氣返回氯化段；

(7)氫氧化鋁焙燒：

將步驟(5)中的氫氧化鋁經(jīng)焙燒獲得冶金級氧化鋁，其中，焙燒溫度為1000℃，焙燒時間為60min；

(8)氫氧化鐵煅燒：

將步驟(5)獲得的氫氧化鐵煅燒得到鐵紅或其他含鐵制品；

(9)四氯化硅提純：

將步驟(3)中得到的四氯化硅進一步提純，提純方式為：按照化學計量配比，向四氯化硅中加入純度大于98.5％的鋅，發(fā)生還原反應(yīng)生成多晶硅與副產(chǎn)品氯化鋅，氯化鋅經(jīng)電解得到產(chǎn)物鋅和氯氣，其中產(chǎn)物鋅循環(huán)用于還原四氯化硅，氯氣返回步驟(3)的氯化段，實現(xiàn)鋅和氯氣的循環(huán)使用；

(10)四氯化鈦處理：

將步驟(3)中得到的四氯化鈦經(jīng)精制作為海綿鈦的原料；

(11)氯化鈧處理：

步驟(3)中獲得的氯化鈧在氯化渣中富集，作為提鈧原料。

實施例2

一種鋁土礦造球氯化電解制備氧化鋁及綜合利用的方法，其工藝流程圖如圖1所示，具體包括以下步驟：

(1)配料：

按照質(zhì)量比，三水鋁土礦∶焦煤∶高嶺土＝1∶0.3∶0.03配料，混合均勻，形成混合物料，向混合物料中添加混合物料總質(zhì)量1.6％的水玻璃和混合物料總質(zhì)量3.8％的水；

(2)造球：

將混合物料、粘結(jié)劑和水混合均勻，造球，得到粒徑為16mm的球團，將球團自然風干18h；

(3)球團氯化與分離：

將球團通過微波加熱進行氯化后形成無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦、氯化鈧和氯化鎵的混合物，采用精餾裝置，根據(jù)各物料沸點不同，設(shè)置不同冷凝溫度，進行分離，并提純，分別得到無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦和氯化鎵，同時生成尾氣經(jīng)堿液洗滌排放；其中，氯化鎵富集后作為電解鎵原料；球團氯化的同時形成氯化渣，鈧以氯化鈧的形式在氯化渣中富集，作為提鈧原料；

(4)氯化物水溶液轉(zhuǎn)化：

將步驟(3)的無水氯化鋁和無水氯化鐵分別轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液；其中，氯化鋁水溶液濃度為160g/l，氯化鐵水溶液濃度為飽和氯化鐵水溶液濃度的28％；

(5)氯化物水溶液電解：

分別在陽離子膜電解槽中，電解氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液，其中：電解氯化鋁水溶液的電解槽直流電壓為10v，電流密度為0.4a/cm²，得到氫氧化鋁、氫氣和氯氣；電解氯化鐵水溶液的電解槽直流電壓為10v，電流密度為0.4a/cm²，得到氫氧化鐵、氫氣和氯氣；氫氧化鋁的純度為99％；

(6)氯氣循環(huán)利用：

將步驟(5)中的電解產(chǎn)生的氯氣返回氯化段；

(7)氫氧化鋁焙燒：

將步驟(5)中的氫氧化鋁經(jīng)焙燒獲得冶金級氧化鋁，其中，焙燒溫度為950℃，焙燒時間為60min；

(8)氫氧化鐵煅燒：

將步驟(5)獲得的氫氧化鐵煅燒得到鐵紅或其他含鐵制品；

(9)四氯化硅提純：

將步驟(3)中得到的四氯化硅進一步提純，提純方式為：按照化學計量配比，向四氯化硅中加入純度大于98.5％的鋅，發(fā)生還原反應(yīng)生成多晶硅與副產(chǎn)品氯化鋅，氯化鋅經(jīng)電解得到產(chǎn)物鋅和氯氣，其中產(chǎn)物鋅循環(huán)用于還原四氯化硅，氯氣返回步驟(3)的氯化段，實現(xiàn)鋅和氯氣的循環(huán)使用；

(10)四氯化鈦處理：

將步驟(3)中得到的四氯化鈦經(jīng)精制作為海綿鈦的原料；

(11)氯化鈧處理：

步驟(3)中獲得的氯化鈧在氯化渣中富集，作為提鈧原料。

實施例3

一種鋁土礦造球氯化電解制備氧化鋁及綜合利用的方法，其工藝流程圖如圖1所示，具體包括以下步驟：

(1)配料：

按照質(zhì)量比，一水鋁土礦∶焦煤∶高嶺土＝1∶0.2∶0.05配料，混合均勻，形成混合物料，向混合物料中添加混合物料總質(zhì)量1.5％的水玻璃和混合物料總質(zhì)量3.5％的水；

(2)造球：

將混合物料、粘結(jié)劑和水混合均勻，造球，得到粒徑為15mm的球團，將球團自然風干16h；

(3)球團氯化與分離：

將球團通過微波加熱進行氯化后形成無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦、氯化鈧和氯化鎵的混合物，采用精餾裝置，根據(jù)各物料沸點不同，設(shè)置不同冷凝溫度，進行分離，并提純，分別得到無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦和氯化鎵，同時生成尾氣經(jīng)堿液洗滌排放；其中，氯化鎵富集后作為電解鎵原料；球團氯化的同時形成氯化渣，鈧以氯化鈧的形式在氯化渣中富集，作為提鈧原料；

(4)氯化物水溶液轉(zhuǎn)化：

將步驟(3)的無水氯化鋁和無水氯化鐵分別轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液；其中，氯化鋁水溶液濃度為150g/l，氯化鐵水溶液濃度為飽和氯化鐵水溶液濃度的25％；

(5)氯化物水溶液電解：

分別在陽離子膜電解槽中，電解氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液，其中：電解氯化鋁水溶液的電解槽直流電壓為15v，電流密度為0.5a/cm²，得到氫氧化鋁、氫氣和氯氣；電解氯化鐵水溶液的電解槽直流電壓為15v，電流密度為0.5a/cm²，得到氫氧化鐵、氫氣和氯氣，氫氧化鋁的純度為99.5％；

(6)氯氣循環(huán)利用：

將步驟(5)中的電解產(chǎn)生的氯氣返回氯化段；

(7)氫氧化鋁焙燒：

將步驟(5)中的氫氧化鋁經(jīng)焙燒獲得冶金級氧化鋁，其中，焙燒溫度為1100℃，焙燒時間為60min；

(8)氫氧化鐵煅燒：

將步驟(5)獲得的氫氧化鐵煅燒得到鐵紅或其他含鐵制品；

(9)四氯化硅提純：

將步驟(3)中得到的四氯化硅進一步提純，提純方式為：按照化學計量配比，向四氯化硅中加入純度大于98.5％的鋅，發(fā)生還原反應(yīng)生成多晶硅與副產(chǎn)品氯化鋅，氯化鋅經(jīng)電解得到產(chǎn)物鋅和氯氣，其中產(chǎn)物鋅循環(huán)用于還原四氯化硅，氯氣返回步驟(3)的氯化段，實現(xiàn)鋅和氯氣的循環(huán)使用；

(10)四氯化鈦處理：

將步驟(3)中得到的四氯化鈦經(jīng)精制作為海綿鈦的原料；

(11)氯化鈧處理：

步驟(3)中獲得的氯化鈧在氯化渣中富集，作為提鈧原料。

實施例4

一種鋁土礦造球氯化電解制備氧化鋁及綜合利用的方法，其工藝流程圖如圖1所示，具體包括以下步驟：

(1)配料：

按照質(zhì)量比，高鐵鋁土礦∶焦煤∶高嶺土＝1∶0.5∶0.05配料，混合均勻，形成混合物料，向混合物料中添加混合物料總質(zhì)量2.0％的水玻璃和混合物料總質(zhì)量5.0％的水；

(2)造球：

將混合物料、粘結(jié)劑和水混合均勻，造球，得到粒徑為20mm的球團，將球團自然風干24h；

(3)球團氯化與分離：

將球團通過微波加熱進行氯化后形成無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦、氯化鈧和氯化鎵的混合物，采用精餾裝置，根據(jù)各物料沸點不同，設(shè)置不同冷凝溫度，進行分離，并提純，分別得到無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦和氯化鎵，同時生成尾氣經(jīng)堿液洗滌排放；其中，氯化鎵富集后作為電解鎵原料；球團氯化的同時形成氯化渣，鈧以氯化鈧的形式在氯化渣中富集，作為提鈧原料；

(4)氯化物水溶液轉(zhuǎn)化：

將步驟(3)的無水氯化鋁和無水氯化鐵分別轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液；其中，氯化鋁水溶液濃度為200g/l，氯化鐵水溶液濃度為飽和氯化鐵水溶液濃度的30％；

(5)氯化物水溶液電解：

分別在陽離子膜電解槽中，電解氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液，其中：電解氯化鋁水溶液的電解槽直流電壓為20v，電流密度為0.6a/cm²，得到氫氧化鋁、氫氣和氯氣；電解氯化鐵水溶液的電解槽直流電壓為20v，電流密度為0.6a/cm²，得到氫氧化鐵、氫氣和氯氣，氫氧化鋁的純度為99％；

(6)氯氣循環(huán)利用：

將步驟(5)中的電解產(chǎn)生的氯氣返回氯化段；

(7)氫氧化鋁焙燒：

將步驟(5)中的氫氧化鋁經(jīng)焙燒獲得化學品氧化鋁，其中，焙燒溫度為350℃，焙燒時間為60min；

(8)氫氧化鐵煅燒：

將步驟(5)獲得的氫氧化鐵煅燒得到鐵紅或其他含鐵制品；

(9)四氯化硅提純：

將步驟(3)中得到的四氯化硅進一步提純，提純方式為：按照化學計量配比，向四氯化硅中加入純度大于98.5％的鋅，發(fā)生還原反應(yīng)生成多晶硅與副產(chǎn)品氯化鋅，氯化鋅經(jīng)電解得到產(chǎn)物鋅和氯氣，其中產(chǎn)物鋅循環(huán)用于還原四氯化硅，氯氣返回步驟(3)的氯化段，實現(xiàn)鋅和氯氣的循環(huán)使用；

(10)四氯化鈦處理：

將步驟(3)中得到的四氯化鈦經(jīng)精制作為海綿鈦的原料；

(11)氯化鈧處理：

步驟(3)中獲得的氯化鈧在氯化渣中富集，作為提鈧原料。

實施例5

一種鋁土礦造球氯化電解制備氧化鋁及綜合利用的方法，其工藝流程圖如圖1所示，具體包括以下步驟：

(1)配料：

按照質(zhì)量比，高硫鋁土礦∶焦煤∶高嶺土＝1∶0.5∶0.01配料，混合均勻，形成混合物料，向混合物料中添加混合物料總質(zhì)量1.8％的水玻璃和混合物料總質(zhì)量4.6％的水；

(2)造球：

將混合物料、粘結(jié)劑和水混合均勻，造球，得到粒徑為18mm的球團，將球團自然風干20h；

(3)球團氯化與分離：

將球團通過微波加熱進行氯化后形成無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦、氯化鈧和氯化鎵的混合物，采用精餾裝置，根據(jù)各物料沸點不同，設(shè)置不同冷凝溫度，進行分離，并提純，分別得到無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦和氯化鎵，同時生成尾氣經(jīng)堿液洗滌排放；其中，氯化鎵富集后作為電解鎵原料；球團氯化的同時形成氯化渣，鈧以氯化鈧的形式在氯化渣中富集，作為提鈧原料；

(4)氯化物水溶液轉(zhuǎn)化：

將步驟(3)的無水氯化鋁和無水氯化鐵分別轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液；其中，氯化鋁水溶液濃度為176g/l，氯化鐵水溶液濃度為飽和氯化鐵水溶液濃度的28％；

(5)氯化物水溶液電解：

分別在陽離子膜電解槽中，電解氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液，其中：電解氯化鋁水溶液的電解槽直流電壓為3v，電流密度為0.2a/cm²，得到氫氧化鋁、氫氣和氯氣；電解氯化鐵水溶液的電解槽直流電壓為3v，電流密度為0.2a/cm²，得到氫氧化鐵、氫氣和氯氣，氫氧化鋁的純度為98.5％；

(6)氯氣循環(huán)利用：

將步驟(5)中的電解產(chǎn)生的氯氣返回氯化段；

(7)氫氧化鋁焙燒：

將步驟(5)中的氫氧化鋁經(jīng)焙燒獲得化學品氧化鋁，其中，焙燒溫度為300℃，焙燒時間為50min；

(8)氫氧化鐵煅燒：

將步驟(5)獲得的氫氧化鐵煅燒得到鐵紅或其他含鐵制品；

(9)四氯化硅提純：

將步驟(3)中得到的四氯化硅進一步提純，提純方式為：按照化學計量配比，向四氯化硅中加入純度大于98.5％的鋅，發(fā)生還原反應(yīng)生成多晶硅與副產(chǎn)品氯化鋅，氯化鋅經(jīng)電解得到產(chǎn)物鋅和氯氣，其中產(chǎn)物鋅循環(huán)用于還原四氯化硅，氯氣返回步驟(3)的氯化段，實現(xiàn)鋅和氯氣的循環(huán)使用；

(10)四氯化鈦處理：

將步驟(3)中得到的四氯化鈦經(jīng)精制作為海綿鈦的原料；

(11)氯化鈧處理：

步驟(3)中獲得的氯化鈧在氯化渣中富集，作為提鈧原料。

實施例6

一種鋁土礦造球氯化電解制備氧化鋁及綜合利用的方法，其工藝流程圖如圖1所示，具體包括以下步驟：

(1)配料：

按照質(zhì)量比，低品位鋁土礦∶焦煤∶高嶺土＝1∶0.2∶0.02配料，混合均勻，形成混合物料，向混合物料中添加混合物料總質(zhì)量1.2％的水玻璃和混合物料總質(zhì)量2.4％的水；

(2)造球：

將混合物料、粘結(jié)劑和水混合均勻，造球，得到粒徑為10mm的球團，將球團自然風干12h；

(3)球團氯化與分離：

將球團通過微波加熱進行氯化后形成無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦、氯化鈧和氯化鎵的混合物，采用精餾裝置，根據(jù)各物料沸點不同，設(shè)置不同冷凝溫度，進行分離，并提純，分別得到無水氯化鋁、無水氯化鐵、四氯化硅、四氯化鈦和氯化鎵，同時生成尾氣經(jīng)堿液洗滌排放；其中，氯化鎵富集后作為電解鎵原料；球團氯化的同時形成氯化渣，鈧以氯化鈧的形式在氯化渣中富集，作為提鈧原料；

(4)氯化物水溶液轉(zhuǎn)化：

將步驟(3)的無水氯化鋁和無水氯化鐵分別轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液；其中，氯化鋁水溶液濃度為120g/l，氯化鐵水溶液濃度為飽和氯化鐵水溶液濃度的22％；

(5)氯化物水溶液電解：

分別在陽離子膜電解槽中，電解氯化鋁水溶液和氯化鐵水溶液，其中：電解氯化鋁水溶液的電解槽直流電壓為2.2v，電流密度為0.1a/cm²，得到氫氧化鋁、氫氣和氯氣；電解氯化鐵水溶液的電解槽直流電壓為2.2v，電流密度為0.1a/cm²，得到氫氧化鐵、氫氣和氯氣，氫氧化鋁的純度為99％；

(6)氯氣循環(huán)利用：

將步驟(5)中的電解產(chǎn)生的氯氣返回氯化段；

(7)氫氧化鋁焙燒：

將步驟(5)中的氫氧化鋁經(jīng)焙燒獲得化學品氧化鋁，其中，焙燒溫度為200℃，煅燒時間為60min；

(8)氫氧化鐵煅燒：

將步驟(5)獲得的氫氧化鐵煅燒得到鐵紅或其他含鐵制品；

(9)四氯化硅提純：

將步驟(3)中得到的四氯化硅進一步提純，提純方式為：按照化學計量配比，向四氯化硅中加入純度大于98.5％的鋅，發(fā)生還原反應(yīng)生成多晶硅與副產(chǎn)品氯化鋅，氯化鋅經(jīng)電解得到產(chǎn)物鋅和氯氣，其中產(chǎn)物鋅循環(huán)用于還原四氯化硅，氯氣返回步驟(3)的氯化段，實現(xiàn)鋅和氯氣的循環(huán)使用；

(10)四氯化鈦處理：

將步驟(3)中得到的四氯化鈦經(jīng)精制作為海綿鈦的原料；

(11)氯化鈧處理：

步驟(3)中獲得的氯化鈧在氯化渣中富集，作為提鈧原料。