[發明專利]一種用低品位鋁土礦生產金屬鋁或鋁鎂合金的方法

有效

• 申請號: 201410484870.0
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104313641B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 李瑞冰;李鑫;吳楠;李景江
• 申請（專利權）人: 沈陽金博新技術產業有限公司
• 主分類號: C25C3/18
• 分類號: C25C3/18;C25C3/36;C22B3/08
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于有色冶金領域，具體涉及一種用低品位鋁土礦生產金屬鋁或鋁鎂合金的方法。

背景技術

傳統的金屬鋁生產方法是霍爾-艾魯特（Hall-Heroult）方法，1886年，美國人Hall和法國人Herout同時發明了冰晶石－氧化鋁熔鹽電解法生產鋁的方法，即用碳素材料做電極材料，以冰晶石做溶劑，氧化鋁做溶質，在950-1000℃溫度下進行熔鹽電解生產鋁的方法。氧化鋁的來源到目前為止主要是用堿浸出的方法獲得的，即用堿（工業燒堿NaOH或純堿Na₂CO₃）處理鋁土礦，使礦石中的氧化鋁變為可溶的鋁酸鈉。將凈化的鋁酸鈉溶液進行分解析出氫氧化鋁，經分離、洗滌和煅燒后，得到產品氧化鋁。

隨著能源、環保壓力和可持續發展的戰略要求，人們一直在進行著新方法煉鋁的技術研究。目前煉鋁新方法主要包括兩大類：用電弧爐高溫下直接炭還原鋁礦制取鋁硅合金和氯化鋁電解法制取純鋁。

1854年德國Bunsen和法國Deville分別電解熔融AlCl₃·NaCl得到金屬鋁，1973年美國鋁業公司（Alcoa）宣布研制成功氯化鋁融鹽電解法生產鋁（US3893899，US3785941，US3725222）。Alcoa公司的方法是電解槽為多室槽，電極為上下配置的雙極性電極，極間距約是1.3cm，電解質組成為（質量百分含量）：AlCl₃=5%、NaCl=53%、LiCl=40%，電解質還含少量MgCl₂、KCl、CaCl₂。電解槽日產鋁13t，電耗為每千克鋁9.5kW·h，電流效率為87%。專利CA502977、CN93107810.5、US3518172、US3725222、US3103472、US2919234、US4919771公開了類似的內容，這些方法大多是采用以NaCl為主要溶劑，以氯化鋁為溶質，溫度控制在鋁熔點以上進行熔鹽電解。其存在的主要問題是氯化鋁以氣體狀態加入電解質，氯氣氣相中有氯化鋁蒸發物存在，溫度高，熱損失大。專利US1854684公開了電解質成分AlCl₃?82%,?NaCl?18%的方法,其電流密度4.2A/平方吋，3.2V,?160℃。日本專利（《特許公報》昭56-15714，1981年）公布了電解質成分（質量百分比）：AlCl₃?76.3%,?KCl?9.3%,?NaCl?14.5%，恒溫槽保持134-150℃，陽極電流密度0.43A/cm²，極距10mm,?電壓8.2-9.5V的方法。這兩個方法主要特點是電解溫度低，氯化鋁蒸汽容易控制，但金屬是晶體顆粒狀態，收集困難，另外，容易生成枝晶是該方法的存在的一個最大缺陷。

早期的氯化鋁電解的研究氯化鋁來源大多是通過氧化鋁氯化得到的，加上工程上一些困難，一直沒有得到工業化應用。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供用一種用低品位鋁土礦生產金屬鋁或鋁鎂合金的方法，目的是通過以低品位鋁土礦為原料制備出固態氯化鋁，再采用低熔點、高導電率電解質電解氯化鋁生產鋁或鋁鎂合金，實現低溫和低成本制備鋁和鋁鎂合金。

實現本發明目的的技術方案按照以下步驟進行：

（1）低品位鋁土礦酸浸制備氯化鋁：將低品位鋁土礦研磨，與硫酸混合浸出反應后過濾，向濾渣中加水，加熱煮溶，溶出反應物，過濾除去殘渣，得到硫酸鋁溶液，將硫酸鋁溶液蒸發結晶或將硫酸鋁溶液濃縮，與鹽酸混合，然后通入HCl氣體，析出AlCl₃·6H₂O晶體，經干燥脫水制得無水AlCl₃；