[發明專利]一種含鋁礦物和粉煤灰混合氯化并低溫電解制備鋁硅合金的方法

有效

• 申請號: 201310554158.9
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103572323A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 張軍玲;陳仕謀;何宏艷;高潔;康艷紅;石朝輝;郎海燕;張鎖江
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C25C1/24
• 分類號: C25C1/24;C22B7/00;C22B21/00
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1.一種含鋁礦物和粉煤灰混合氯化并低溫電解制備鋁硅合金的方法，其特征在于該過程將含鋁礦物和粉煤灰的混合物采用碳熱氯化的方法獲得無水氯化物，含鋁礦物較粉煤灰氯化溫度低，生成的無水氯化物對粉煤灰的氯化具有催化作用，有效提高了反應的效率。無水氯化物經分離除雜后在離子液體中電解獲得鋁硅合金，包括：

（1）將含鋁礦物和粉煤灰分別破碎成粉后混合，得到混合原料；

（2）將混合原料加入還原劑后的固體混合物料用氣態氯化劑在沸騰氯化爐中進行碳熱沸騰氯化；

（3）氯化產物經過濾凈化后快速冷凝收集，將混合氯化產物溶解在離子液體中，獲得澄清透明的電解液；

（4）對電解液進行預處理，電解液中的氯化鐵在陰極析出實現氯化物的分離，同時獲得金屬鐵副產物，電解液提純后更換陰極并改變槽壓或電流密度，陰極上獲得鋁硅合金，預處理與電解過程中在惰性陽極表面析出氯氣。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟（1）所述的含鋁礦物為鋁土礦、煤矸石、高嶺石、高嶺土、紅柱石或藍晶石中的一種，粉煤灰和含鋁礦物的組成中粉煤灰的質量分數為10%～50%。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟（2）所述的還原劑為石油焦、活性炭和焦炭中的一種或幾種的混合物，固體混合物中還原劑的質量分數為20%～40%，還原劑的粒度為含鋁原料的1～1.4倍，氣態氯化劑為Cl₂、COCl₂和CCl₄中的一種或幾種的混合氣體，氣體的流速為0.0015m/s～0.02m/s，沸騰氯化的溫度控制在600℃～1000℃，氣態產物冷卻溫度為10℃～40℃。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟（3）所述的氯化產物包括氯化鋁、氯化鐵、氯化硅、氯化鈣和氯化鎂，其中氯化鋁的質量分數為50%～90%，氯化硅的質量分數為5%～40%，氯化物總物質的量與離子液體的物質的量之比為1.2～2，所述的離子液體其陽離子包括烷基、烷氧基、氟原子和氫原子取代的咪唑型、吡啶型、季銨型、季鏻型和吡咯型一價陽離子中的一種，其陰離子為F^-、Cl^-、Br^-、I^-、CN^-、[N(CF₃SO₂)₂]^-和[N(CN)₂]^-中的一種。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟（4）所述的電解液預處理采用恒電流或恒電壓的方式，恒電流電解的電流密度在100～800A/m²，恒電壓電解時電壓控制在1.0V～3.0V，陽極為惰性材料，包括玻璃碳、高純石墨、高純碳纖維電極、鉑網和抗腐蝕釕、鈦、鉬、鉭金屬電極，陰極為固體銅、鋁、鐵、石墨材料，極距為10～20mm，體系溫度為40℃～110℃。

6.根據權利要求1或5所述的方法，其特征在于電解制備合金的過程采用恒電流或恒電壓的方式，恒電流電解的電流密度在100～700A/m²，恒電壓電解時電壓控制在2.5～5.0V。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟（4）所述的陽極產生的氯氣用于含鋁原料的氯化，實現氯氣的循環，離子液體在長時間電解處理后也進行循環使用。