JP2015518414A - フライアッシュ処理プロセス - Google Patents

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Abstract

フライアッシュ処理プロセスを提供する。例えば、このプロセスは、フライアッシュをHClで溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、この浸出液から固形物を分離するステップと、浸出液をHClと反応させて液体及びAlCl3の形式のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得るステップと、この液体から沈殿物を分離するステップと、AlCl3をAl2O3に変換するのに効果がある条件の下に沈殿物を加熱するステップと、また随意的にこれにより生じたガス状のHClを回収するステップとを有する。これらプロセスを使用して、様々な他の生成物、例えばヘマタイト、MgO、シリカ及び種々の金属の酸化物、種々の金属の硫酸塩及び塩化物、並びに希土類元素、希少金属、及びアルミニウムを調製することもできる。

Description

関連出願の相互参照
本件出願は、2012年3月29日に出願した米国特許出願第61/617,422号、2012年1月10日に出願した米国特許出願第61/584,937号及び2012年9月26日に出願した米国特許出願第61/706,028号の優先権を主張する。これら文献は参照により全体として本明細書に組込まれるものとする。
本発明は、産業廃棄材料を処理するプロセスの分野における改良に関する。例えば、フライアッシュ(飛散灰)を処理するプロセスに関する。これらプロセスは、フライアッシュから様々な材料、例えばアルミナ及び種々の金属酸化物、シリカ並びに希土類元素等を抽出するのにも効率的である。
フライアッシュは、燃焼で発生する残渣のうちの1つである。フライアッシュは、燃焼排ガスとともに上昇する微粒子で構成される。上昇しないアッシュはボトムアッシュと称される。フライアッシュ材料は、排ガス内に浮遊しながら固化することができ、また静電集塵器又はフィルタバッグによって捕集する。粒子は排ガス中に浮遊しながら固化するので、フライアッシュ粒子は、ほぼ球形形状であり、また0.5μm〜100μmの範囲におけるサイズである。フライアッシュは、二酸化ケイ素(SiO)(これは2つの形態、すなわち、丸く滑らかなアモルファス形態、及び鋭利な尖端を有して危険な結晶形態で存在し得る)、酸化アルミニウム(Al)、及び酸化鉄(Fe)を含むことがあり得る。フライアッシュは、さらに、酸化カルシウム(CaO)を含むことがあり得る。フライアッシュは、さらに、多くの異成分から成るものであり得る。フライアッシュは、種々の識別できるガラス質粒子の混合物を含むことがあり得る。
例えば、フライアッシュは、石炭の燃焼中に発生するアッシュ(灰)と称することができる。燃えている石炭を構成する燃焼源に基づいて、フライアッシュの成分には相当変動がある。
過去において、フライアッシュは一般的に大気中に放出されたが、最近数十年における法律で強制された公害防止設備では、今やフライアッシュを放出前に捕捉することが必要になっている。フライアッシュは、一般的に、燃焼排ガスが石炭火力発電所の煙突に達する前に静電集塵器又は他の粒子濾過設備によって捕捉され、また炉の底部から除去されるボトムアッシュとともに、この場合、石炭アッシュとして知られている。例えば、アメリカ合衆国において、フライアッシュは、石炭火力発電所に貯蔵されるか、又はごみ廃棄場所に捨て置かれるのが一般的である。約43%は再利用され、しばしばコンクリート生産におけるポルトランドセメントの補助材に使用される。しかし、検査者にはこの件に関して健康問題を提起しているものがいる。
過去において、石炭燃焼から生ずるフライアッシュは、単に燃焼排ガス中に随伴し、また大気中に飛散していた。このことが環境問題及び健康問題を引き起こし、フライアッシュ放出を発生する灰の1%未満に減少させるという法律制定を促した。世界的には、石炭火力発電所から生ずるフライアッシュの65%より多い量がごみ廃棄場所及び灰沈殿池に捨て置かれる。フライアッシュの再利用は、ごみ廃棄場所コスト及び持続可能性のある開発への最近の関心が増大することに起因して、近年高まる懸案事項になってきた。2005年度には、アメリカ合衆国の石炭火力発電所は、7110万トンのフライアッシュを産出し、そのうち2910万トンを種々の用途に再利用したことを報告した。約4200万トンの未使用フライアッシュが再利用された場合、約33,900,000m(約27500エーカー・フィート)ものごみ廃棄場所の必要性を減らせることになる。
したがって、少なくとも、フライアッシュを処理し、再利用し、及び/又は価値を高める代替的なプロセスに対する必要性がある。
本発明の一態様によれば、アルミナ及び随意的に他の生成物を調製するプロセスを提供し、このプロセスは、
アルミニウム含有材料をHClにより溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
前記浸出液をHClと反応させ、液体及びAlClの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得て、また前記沈殿物を前記液体から分離するステップと、
AlClをAlに変換するのに効果的な条件の下に前記沈殿物を加熱し、またこれにより副生成物として生じたガス状HClを回収するステップと、及び
副生成物として生じたガス状HClを水と反応させることによってガス状HClを再利用し、HClの共沸性濃度(20.2重量%)より高い濃度を有する組成物を得て、この組成物をさらなる量のアルミニウム含有材料と反応させ、このアルミニウム含有材料を溶脱するステップと
を有する。
本発明の他の態様によれば、アルミナ及び随意的に他の生成物を調製するプロセスを提供し、このプロセスは、
アルミニウム含有材料をHClにより溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
前記浸出液をHClと反応させ、液体及びAlClの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得て、また前記沈殿物を前記液体から分離するステップと、
AlClをAlに変換するのに効果的な条件の下に前記沈殿物を加熱し、またこれにより副生成物として生じたガス状HClを回収するステップと、及び
副生成物として生じたガス状HClを水と反応させることによってガス状HClを再利用し、約18〜約45重量%又は約25〜約45重量%の濃度を有する組成物を得て、この組成物をさらなる量のアルミニウム含有材料と反応させ、このアルミニウム含有材料を溶脱するステップと
を有する。
本発明の他の態様によれば、アルミナ及び随意的に他の生成物を調製するプロセスを提供し、このプロセスは、
アルミニウム含有材料をHClにより溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
前記浸出液をHClと反応させ、液体及びAlClの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得て、また前記沈殿物を前記液体から分離するステップと、
AlClをAlに変換するのに効果的な条件の下に前記沈殿物を加熱し、またこれにより副生成物として生じたガス状HClを回収するステップと、及び
副生成物として生じたガス状HClを水と反応させることによってガス状HClを再利用し、約18〜約45重量%又は約25〜約45重量%の濃度を有する組成物を得て、この組成物を、アルミニウム含有材料を溶脱するのに使用するステップと
を有する。
本発明の他の態様によれば、アルミナ及び随意的に他の生成物を調製するプロセスを提供し、このプロセスは、
アルミニウム含有材料をHClにより溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
前記浸出液をHClと反応させ、液体及びAlClの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得て、また前記沈殿物を前記液体から分離するステップと、
AlClをAlに変換するのに効果的な条件の下に前記沈殿物を加熱し、またこれにより副生成物として生じたガス状HClを回収するステップと、及び
副生成物として生じたガス状HClを浸出液と反応させることによってガス状HClを再利用し、AlCl・6HOの形態のアルミニウムイオンを沈殿させるステップと
を有する。
本発明の他の態様によれば、アルミナ及び随意的に他の生成物を調製するプロセスを提供し、このプロセスは、
アルミニウム含有材料をHClにより溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
前記浸出液をHClと反応させ、液体及びAlClの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得て、また前記沈殿物を前記液体から分離するステップと、
AlClをAlに変換するのに効果的な条件の下に前記沈殿物を加熱するステップと
を有する。
本発明の他の態様によれば、アルミナ及び随意的に他の生成物を調製するプロセスを提供し、このプロセスは、
アルミニウム含有材料をHClにより溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
前記浸出液をHClと反応させ、液体及びAlClの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得て、また前記沈殿物を前記液体から分離するステップと、
AlClをAlに変換するのに効果的な条件の下に前記沈殿物を加熱し、また随意的に副生成物として生じたガス状HClを回収するステップと
を有する。
本発明の一態様によれば、アルミニウム及び随意的に他の生成物を調製するプロセスを提供し、このプロセスは、
アルミニウム含有材料をHClにより溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
前記浸出液をHClと反応させ、液体及びAlClの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得て、また前記沈殿物を前記液体から分離するステップと、
AlClをAlに変換するのに効果的な条件の下に前記沈殿物を加熱するステップと、及び
前記Alをアルミニウムに変換するステップと
を有する。
本発明の他の態様によれば、アルミニウム及び随意的に他の生成物を調製するプロセスを提供し、このプロセスは、
アルミニウム含有材料をHClにより溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
前記浸出液をHClと反応させ、液体及びAlClの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得て、また前記沈殿物を前記液体から分離するステップと、
AlClをAlに変換するのに効果的な条件の下に前記沈殿物を加熱し、またこれにより副生成物として生じたガス状HClを随意的に回収するステップと、及び
前記Alをアルミニウムに変換するステップと
を有する。
本発明の他の態様によれば、種々の生成物を調製するプロセスを提供し、このプロセスは、
第1金属を含む前記フライアッシュをHClにより溶脱し、前記第1金属のイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
前記浸出液をHClと反応させ、液体及び前記第1金属の塩化物を含む沈殿物を得て、また前記沈殿物を前記液体から分離するステップと、及び
前記第1金属の塩化物を前記第1金属の酸化物に変換するのに効果的な条件の下に前記沈殿物を加熱するステップと
を有する。
本発明の他の態様によれば、種々の生成物を調製するプロセスを提供し、このプロセスは、
第1金属を含む前記アルミニウム含有材料を酸により溶脱し、前記第1金属のイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
前記浸出液から前記第1金属のイオンをほぼ選択的に除去し、これにより組成物を得るステップと、及び
前記組成物から第2金属のイオンをほぼ選択的に除去するステップと
を有する。
本発明の他の態様によれば、アルミニウム含有材料を処理するプロセスを提供し、このプロセスは、
フライアッシュを酸により溶脱し、浸出液及び固形残渣を得て、また前記固形残渣から前記浸出液を分離するステップと、
前記浸出液から鉄イオンを少なくとも部分的に除去するステップであって、この鉄イオン除去は、前記浸出液を塩基と反応させることによる10より高いpHでほぼ選択的に前記鉄イオンを沈殿させて、前記浸出液から前記沈殿した鉄イオンを少なくとも部分的に除去することによって行い、これによりAl3+イオンを含むAlリッチ組成物を得るステップと、
随意的に前記Al3+イオンを浄化するステップと、
前記Al3+イオンをアルミナに変換するステップと
を有する。
本発明の他の態様によれば、アルミニウム含有材料を処理するプロセスを提供し、このプロセスは、
アルミニウム含有材料を酸により溶脱し、浸出液及び固形残渣を得て、また前記固形残渣から前記浸出液を分離するステップと、
前記浸出液から鉄イオンを少なくとも部分的に除去するステップであって、この鉄イオン除去は、前記浸出液を塩基と反応させることによる約3〜約6のpHでほぼ選択的に前記鉄イオンを沈殿させて、前記浸出液から前記沈殿した鉄イオンを少なくとも部分的に除去することによって行い、これによりAl3+イオンを含むAlリッチ組成物を得るステップと、
随意的に前記Al3+イオンを浄化するステップと、及び
前記Al3+イオンをアルミナに変換するステップと
を有する。
以下図面につき単なる例示として、本発明の種々の実施形態を説明する。
本発明による、アルミナ及び様々な他の生成物を調製するプロセスの実施形態のブロック図である。 本発明の実施形態による溶脱時間の関数としてのAl及びFeの抽出パーセンテージ(%)を示す抽出曲線のグラフである。 本発明による、アルミナ及び様々な他の生成物を調製するプロセスの他の実施形態のブロック図である。 本発明によるHClを浄化/濃縮するプロセスの実施形態を示すブロック図である。 本発明によるHClを浄化/濃縮するプロセスの実施形態を示すブロック図である。 本発明による、アルミナ及び様々な他の生成物を調製するプロセスにおける他の実施形態のブロック図である。 本発明による、アルミナ及び様々な他の生成物を調製するプロセスにおけるさらに他の実施形態のブロック図である。
以下の非限定的な実施形態により本発明の技術を説明する。
アルミニウム含有材料は、例えば、アルミニウム含有鉱石から選択することができる。(例えば、アルミノケイ酸塩鉱物、粘土、粘土質岩、霞石、泥岩、緑柱石、氷晶石、ガーネット、スピネル、ボーキサイト、陶土、又はこれらの組合せを使用できる。)アルミニウム含有材料は、再利用(リサイクル)した工業用アルミニウム含有材料、例えば、スラグ、赤泥又はフライアッシュとすることもできる。
本明細書に使用する用語「赤泥」は、例えば、アルミナ生産中に生じた工業用廃棄生成物を意味する。例えば、このような廃棄生成物は、シリカ、アルミニウム、鉄、カルシウム、及び随意的にチタンを含むことがあり得る。さらに、一連の微量成分、例えば、Na,K,Cr,V,Ni,Ba,Cu,Mn,Pb及び/又はZn等を含むことがあり得る。例えば、赤泥は、約15〜80重量%のFe、約1〜35重量%のAl、約1〜65重量%のSiO、約1〜20重量%のNaO、約1〜20重量%のCaO、及び0〜約35重量%のTiOを含むことがあり得る。他の例によれば、赤泥は、約30〜65重量%のFe、約10〜20重量%のAl、約3〜50重量%のSiO、約2〜10重量%のNaO、約2〜8重量%のCaO、及び0〜約25重量%のTiOを含むことがあり得る。
本明細書に使用する用語「フライアッシュ」は、燃焼で生じた工業用廃棄生成物を意味する。例えば、このような廃棄生成物は、種々の元素、例えばシリカ、酸素、アルミニウム、鉄、カルシウムを含むことがあり得る。例えば、フライアッシュは、二酸化ケイ素(SiO)及び酸化アルミニウム(Al)を含むことがある。例えば、フライアッシュは、さらに、酸化カルシウム(CaO)及び/又は酸化鉄(Fe)を含むことがあり得る。例えば、フライアッシュは煙道ガスとともに生ずる微粒子を有する場合がある。例えば、フライアッシュは石炭の燃焼中に生じ得る。例えば、フライアッシュは、ヒ素、ベリリウム、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、タリウム、及び/又はバナジウムから選択した少なくとも1つの元素を含むことがあり得る。例えば、フライアッシュは、希土類元素及び希少金属を含むこともあり得る。例えば、フライアッシュはアルミニウム含有材料と見なすことができる。例えば、フライアッシュは、約40〜約50重量%のSiO、約20〜約30重量%のAl、約15〜約25重量%のFe、約1〜約6重量%のCaO、約0〜約2重量%のMgO、約0〜約2重量%のNaO、及び約1〜約4重量%のKOを含むことがあり得る。
本明細書に使用する用語「希土類元素」(「REE」とも記述される)は、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジウム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウムから選択した希元素を意味する。本明細書に使用する用語「希少金属(レアメタル)」は、インジウム、ジルコニウム、リチウム、及びガリウムから選択した希少金属を意味する。これら希土類元素及び希少金属は、種々の形態、例えば、塩化物、酸化物、水酸化物等の形態の下での元素形態(又は金属形態)をとることがあり得る。本明細書に使用する用語「希土類(レアアース)」は、上述した「希土類元素」の同義語として使用する。
本明細書に使用する用語「少なくとも1種類の塩化鉄」は、FeCl、FeCl又はそれらの組合せを意味する。
本明細書に使用する用語「ヘマタイト」は、α-Fe、γ-Fe、β-FeO(OH)又はそれらの組合せを意味する。
本明細書に使用する用語「鉄イオン」は、例えば、Feイオンのすべてのあり得る形態から選択した少なくとも1つのタイプの鉄イオンを含むイオンを意味する。例えば、少なくとも1つのタイプの鉄イオンとしては、Fe2+、Fe3+又はそれらの組合せがある。
本明細書に使用する用語「アルミニウムイオン」は、例えば、Alイオンのすべてのあり得る形態から選択した少なくとも1つのタイプのアルミニウムイオンを含むイオンを意味する。例えば、少なくとも1つのタイプのアルミニウムイオンとしては、Al3+がある。
本明細書に使用する用語「少なくとも1つのアルミニウムイオン」は、例えば、Alイオンのすべてのあり得る形態から選択した少なくとも1つのタイプのアルミニウムイオンを意味する。例えば、少なくとも1つのアルミニウムイオンとしては、Al3+がある。
本明細書に使用する用語「少なくとも1つの鉄イオン」は、例えば、Feイオンのすべてのあり得る形態から選択した少なくとも1つのタイプの鉄イオンを意味する。例えば、少なくとも1つの鉄イオンとしては、Fe2+、Fe3+又はそれらの組合せがある。
本明細書に使用する用語「少なくとも1つの沈殿した鉄イオン」は、例えば、固形物形態に沈殿したFeイオンのすべてのあり得る形態から選択した少なくとも1つのタイプの鉄イオンを意味する。例えば、このような沈殿物内に存在する少なくとも1つの鉄イオンとしては、Fe2+、Fe3+又はそれらの組合せがある。
本明細書に使用する「約」、「およそ」のような程度を示す用語は、修飾される用語の最終結果が大幅に変化しないような妥当な偏差量を意味する。これら程度を示す用語は、この偏差が修飾する語彙を無効にしないならば、少なくとも±5%又は少なくとも±10%の偏差を含むものと解釈すべきである。
例えば、材料は、濃度が約10〜約50重量%、約15〜約45重量%、約18〜約45重量%、約18〜約32重量%、約20〜約45重量%、約25〜約45重量%、約26〜約42重量%、約28〜約40重量%、約30〜約38重量%、又は25〜36重量%であるHClで溶脱することができる。例えば、約18重量%〜約32重量%のHClを使用することができる。
溶脱は、さらに、乾燥して高度に濃縮された(例えば、85%、90%又は95%)ガス状の酸を水溶液に添加することによっても実施することができる。代案として、溶脱は弱酸性溶液(例えば、<3重量%)を使用しても実施することができる。
例えば、溶脱は、約18〜約32重量%の濃度を有するHClを第1反応器内に使用し、次に約90〜約95重量%の濃度を有する(ガス状)HClを第2反応器内に使用することによって実施することができる。
例えば、溶脱は、約18〜約32重量%の濃度を有するHClを第1反応器内に使用し、次に約90〜約95重量%の濃度を有する(ガス状)HClを第2反応器内に使用し、また約90〜約95重量%の濃度を有する(ガス状)HClを第3反応器内に使用することによって実施することができる。
例えば、溶脱は、不活性ガス雰囲気(例えば、アルゴン又は窒素)の下で実施することができる。
例えば、溶脱は、NHの雰囲気の下で実施することができる。
例えば、材料は、約125〜約225℃、約150〜約200℃、約160〜約190℃、約185〜約190℃、約160〜約180℃、約160〜約175℃、約165〜約170℃の温度で溶脱することができる。
例えば、材料は、約4.079〜約10.2kgf/cm(約4〜約10バール)、約4.079〜約8.158kgf/cm(約4〜約8バール)、約5.099〜約6.118kgf/cm(約5〜約6バール)の圧力で溶脱することができる。
溶脱は、オートクレーブ内の加圧下で(例えば、大気圧より高い)実施することができる。例えば、約5KPa〜約850KPa、約50KPa〜約800KPa、約100KPa〜約750KPa、約150KPa〜約700KPa、約200KPa〜約600KPa、又は約250KPa〜約500KPaの圧力で実施することができる。溶脱は、少なくとも80℃、少なくとも90℃、又は約100℃〜110℃の温度で実施することができる。若干の場合、より一層高い温度で行うことができる。
溶脱は、さらに、加圧下で実施することができる。例えば、圧力は、約7.031〜約21.09kg/cm(約100〜約300psig)、又は約10.55〜約14.06kg/cm(約150〜約200psig)とすることができる。溶脱は約30分〜約5時間にわたり実施することができる。溶脱は約60℃〜約200℃の温度で実施することができる。
例えば、プロセスは、さらに、HClが水と接触することによって生ずるガス状HClを再利用(リサイクル)して、約18〜約45重量%又は約25〜約45重量%の濃度の組成物を得るステップを有することができる。
例えば、プロセスは、さらに、HClが水と接触することによって生ずるガス状HClを再利用して、約18〜約45重量%、約26〜約42重量%、約28〜約40重量%、約30〜約38重量%、約18〜約36重量%、約19〜約36重量%、約25〜約36重量%、又は約25〜約45重量%の濃度の組成物を得るステップと、及び随意的にこの組成物を使用して材料を溶脱するステップと有することができる。
例えば、液体は塩化鉄を含むことができる。塩化鉄はFeCl、FeCl及びこれらの組合せのうち少なくとも1つとすることができる。
例えば、液体は少なくとも30重量%濃度の塩化鉄を含むことができ、次に約155〜約350℃の温度で加水分解することができる。
例えば、液体は、塩化鉄濃度が少なくとも30重量%の濃縮液体となるまで濃縮し、次に塩化第二鉄濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持しつつ、この塩化鉄を約155〜約350℃の温度で加水分解し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、ヘマタイトを回収することができる。
例えば、ヘマタイトを有する非加水分解性成分は、選択抽出の観点から循環ループにおいて約0.125〜約52重量%の濃度まで濃縮することができる。
例えば、液体は、少なくとも1種類の塩化鉄が少なくとも30重量%の濃度を有する濃縮液体となるまで濃縮し、次に約155〜約350℃の温度で加水分解することができる。
例えば、液体は、少なくとも1種類の塩化鉄が少なくとも30重量%の濃度を有する濃縮液体となるまで濃縮し、次に塩化第二鉄濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持しつつ、この少なくとも1種類の塩化鉄を約155〜約350℃の温度で加水分解し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、ヘマタイトを回収することができる。
例えば、液体は、少なくとも1種類の塩化鉄が少なくとも30重量%の濃度を有する濃縮液体となるまで濃縮し、次に塩化第二鉄濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持しつつ、この少なくとも1種類の塩化鉄を約155〜約350℃の温度で加水分解し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、ヘマタイトを回収し、また液体から希土類元素及び/又は希少金属回収することができる。
例えば、少なくとも1種類の塩化鉄は、約150〜約175、155〜約170、又は165〜約170℃の温度で加水分解することができる。
例えば、液体は、塩化鉄が少なくとも30重量%の濃度を有する濃縮液体となるまで濃縮し、次に塩化第二鉄濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持しつつ、この塩化鉄を約155〜約350℃の温度で加水分解し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、ヘマタイトを回収し、また液体から希土類元素及び/又は希少金属回収することができる。
例えば、本発明プロセスは、さらに、希土類元素及び/又は希少金属を回収した後、液体をHClと反応させてMgClを沈殿させるステップと、このMgClを回収するステップとを有する。
例えば、本発明プロセスは、さらに、MgClをMgOに焼成するステップを有し、また随意的に副生成物としてのHClを再利用する。
例えば、本発明プロセスは、さらに、希土類元素及び/又は希少金属を回収した後、液体をHClと反応させるステップと、これに続き選択的にNaSOを沈殿させるステップとを有する。例えば、NaSOは、液体をHSOと反応させることによって沈殿させることができる。
例えば、本発明プロセスは、さらに、希土類元素及び/又は希少金属を回収した後、液体をHClと反応させるステップと、これに続き選択的にKSOを沈殿させるステップとを有する。例えば、KSOは、HSOを添加することによって沈殿させることができる。
例えば、液体は、塩化鉄が少なくとも30重量%の濃度を有する濃縮液体となるまで濃縮し、次に塩化第二鉄濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持しつつ、この塩化鉄を約155〜約350℃の温度で加水分解し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、ヘマタイトを回収し、また液体をHCLと反応させる。例えば、このようなプロセスは、さらに、液体をHSOと反応させてほぼ選択的にNaSOを沈殿させるステップを有することができる。このプロセスは、さらに、液体をHSOと反応させてほぼ選択的にKSOを沈殿させるステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、プロセス中に得られた乾燥した個別の塩(例えば、ナトリウム塩又はカリウム塩)をHSOと反応させ、また市場性のあるKSO及びNaSOを生成しかつ約15〜約90重量%の塩酸を回収する間にHClを回収することができる。
例えば、このプロセス中に生成される塩化ナトリウムは、硫酸との化学反応を受けて硫酸ナトリウムを生じ、また塩酸を再生する。塩化カリウムは、硫酸との化学反応を受けて硫酸カリウムを生じ、また塩酸を再生する。代案として、塩化ナトリウム及び塩化カリウムの塩水溶液を塩素アルカリの適合した小電解セルへの供給材料とすることができる。この後者の場合、共通塩基(NaOH及びKOH)及び漂白剤(NaOCl及びKOCl)を生成する。
例えば、本発明プロセスは、さらに、希土類元素及び/又は希少金属を回収した後、液体からNaClを回収し、NaClをHSOと反応させ、ほぼ選択的にNaSOを沈殿させるステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、さらに、希土類元素及び/又は希少金属の回収の下流工程で、液体からKClを回収し、KClをHSOと反応させ、ほぼ選択的にKSOを沈殿させるステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、さらに、希土類元素及び/又は希少金属の回収の下流工程で、液体からNaClを回収し、NaOH及びNaOClを生成するための電気分解を実施するステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、さらに、希土類元素及び/又は希少金属の回収の下流工程で、液体からKClを回収し、KClを反応させ、KOH及びKOClを生成する電気分解を実施するステップを有することができる。
例えば、液体は、少なくとも1種類の塩化鉄が少なくとも30重量%の濃度を有する濃縮液体となるまで濃縮し、次に塩化第二鉄濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持しつつ、この少なくとも1種類の塩化鉄を約155〜約350℃の温度で加水分解し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、ヘマタイトを回収し、また液体からNaCl及び/又はKClを抽出する。
例えば、本発明プロセスは、さらに、NaClをHSOと反応させて、ほぼ選択的にNaSOを沈殿させるステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、さらに、KClをHSOと反応させて、ほぼ選択的にKSOを沈殿させるステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、さらに、NaClの電気分解を実施して、NaOH及びNaOClを生成するステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、さらに、KClの電気分解を実施して、KOH及びKOClを生成するステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、浸出液から固形物を分離し、また固形物を洗浄して、純度が少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、少なくとも99.5%、又は少なくとも99.9%のシリカを得るステップを有することができる。
例えば、AlClはAlCl・6HOの形態とすることができる。
例えば、本発明プロセスは、浸出液を乾燥したガス状HClと反応させて、液体及びAlCl・6HOの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得るステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、浸出液をガス状HClと反応させて、液体と、AlCl・6HOの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物とを得るステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、浸出液を、回収し、上述したような再生及び/又は浄化した少なくとも30重量%の酸と反応させて、液体及びAlCl・6HOの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得るステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、浸出液をガス状HClと反応させて、液体と、アルミニウムイオンを含む沈殿物であって、AlCl・6HOの結晶化によって形成された、該沈殿物とを得るステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、浸出液を乾燥したガス状HClと反応させて、液体と、アルミニウムイオンを含む沈殿物であって、AlCl・6HOの結晶化によって形成された、該沈殿物とを得るステップを有することができる。
例えば、アルミニウムイオンは、晶析装置内でAlClの形態(例えば、AlCl・6HO)の下で沈殿させることができ、この沈殿は、約26〜約32重量%、又は約24〜約26重量%の濃度を有するHClを添加することによって行うことができる。
例えば、ガス状HClは、濃度が少なくとも85重量%又は少なくとも90重量%のHClを有することができる。
例えば、ガス状HClは少なくとも90重量%、又は約90重量%〜約95重量%のHClを有することができる。
例えば、AlCl・6HOの結晶化中、液体は、約25重量%〜約35重量%、約30重量%〜約32重量%又は約23重量%〜約26重量%のHCl濃度に維持することができる。
例えば、結晶化は、約45〜約65℃又は約50〜約60℃の温度で実施することができる。
例えば、HClは、副生成物として生じたガス状HClから得ることができる。
例えば、本発明によるプロセス中、アルミニウム含有材料の所定バッチ又は所定量を溶脱し、次にAlCl・6HOに変換し、AlCl・6HOのAlへの焼成中に生じたHClを使用して、例えば、アルミニウム含有材料の他の所定バッチ又は所定量を溶脱する。
例えば、本発明プロセスは、沈殿物を、少なくとも850,900,925,930,1000,1100,1200又は1250℃の温度で加熱して、AlCl・6HOをAlに変換することができる。
例えば、AlCl・6HOのAlへの変換ステップは、AlClの焼成ステップを含むことができる。
例えば、焼成は、AlCl・6HOをβ-Alに変換するのに効果的である。
例えば、焼成は、AlCl・6HOをα-Alに変換するのに効果的である。
例えば、AlCl・6HOのAlへの変換ステップは、2段式循環流動床反応炉、又は1段式循環流動床、又は任意の構成の流動床、キルン、又はプラズマシステムによる焼成を実施するステップを有することができる。
例えば、AlClのAlへの変換ステップは、予加熱システムを有する2段式循環流動床反応炉による焼成を実施するステップを有することができる。
例えば、AlCl・6HOのAlへの変換ステップは、例えば、少なくとも約350℃、少なくとも約375℃、約300〜600℃、約325〜約550℃、約350〜約500℃、約375〜約450℃、約375〜約425℃、約385〜約400℃の低温及び/又は噴射スチームでの焼成を実施するステップを有することができる。
例えば、AlCl・6HOのAlへの変換ステップは、例えば、約350℃の低温、及び/又は噴射スチームでの焼成を実施するステップを有することができる。
例えば、AlCl・6HOのAlへの変換ステップは、例えば、約600℃の低温、及び/又は噴射スチームでの焼成を実施するステップを有することができる。
例えば、AlCl・6HOのAlへの変換ステップは、燃焼源として石炭を使用し、またガス抜きユニットを使用することによって焼成を実施するステップを有することができる。
例えば、スチーム(又は水蒸気)は、約14.06〜約49.22kg/cm(約200〜約700psig)、約21.09〜約49.22kg/cm(約300〜約700psig)、約28.13〜約49.22kg/cm(約400〜約700psig)、約38.67〜約45.7kg/cm(約550〜約650psig)、約40.43〜約43.95kg/cm(約575〜約625psig)、又は約41.49〜約42.89kg/cm(約590〜約610psig)の圧力で噴射させることができる。
例えば、流動化を実施するため、スチーム(又は水蒸気)を噴射させ、またプラズマトーチを使用することができる。
例えば、スチーム(又は水蒸気)は過加熱することができる。
例えば、スチーム(又は水蒸気)は、約300〜400℃の温度とすることができる。
例えば、焼成中に発生するオフガスからの酸は、次に気相浄化プロセスで処理することができる。
例えば、AlCl・6HOのAlへの変換ステップは、一酸化炭素(CO)による焼成を実施するステップを有することができる。
例えば、AlCl・6HOのAlへの変換ステップは、精製燃料ガス(RFG)による焼成を実施するステップを有することができる。
例えば、焼成は、水蒸気又はスチームを噴射することによって、及び/又は化石燃料、一酸化炭素、精製燃料ガス、石炭、又は塩素化ガスから選択した燃焼源及び/又は溶媒を使用することによって、実施することができる。
例えば、プロセスは、到来する精錬ガス又は還元オフガスのガス混合気の燃焼によって生ずるAlCl・6HOの焼成を実施することにより、AlCl・6HOをAlに変換するステップを有する。
例えば、プロセスは、到来する精錬ガス又は還元オフガスのガス混合気の燃焼によって生ずるAlCl・6HOの焼成を実施することにより、AlCl・6HOをAlに変換するステップを有する。
例えば、本発明プロセスは、以下のガス混合気の燃焼により行うAlCl・6HOの焼成を実施することによって、AlCl・6HOをAlに変換するステップを有することができる。ガス混合気は、以下のものを含むものとする。すなわち、
CH:0〜約1容積%
:0〜約2容積%
:0〜約2容積%
10:0〜約1容積%
:0〜約0.5容積%
:約0.25〜約15.1容積%
CO :約70〜約82.5容積%
CO:約1.0〜約3.5容積%
を含む。
例えば、Oは混合気にほとんど存在しないものとすることができる。
例えば、焼成は、水蒸気又はスチームを噴射することによって、及び/又は天然ガス又はプロパンから選択した燃焼源を使用することによって、実施することができる。
例えば、焼成は、電気加熱、ガス加熱、マイクロ波加熱、及びプラズマ加熱による熱供給によって実施することができる。
得られるアルミナは、NaCl及び/又はKClを少なくとも部分的除去するよう脱塩水によって洗浄することができる。
例えば、流動床反応炉は、金属塩化物から選択した金属触媒を有することができる。
例えば、3流動床反応炉は、FeCl、FeCl又はその組合せとした金属触媒を有することができる。
例えば、流動床反応炉は、FeClとした金属触媒を有することができる。
例えば、予加熱システムは、プラズマトーチを有することができる。
例えば、スチームは流動化媒体加熱として使用することができる。加熱は電気的なものとすることができる。
例えば、プラズマトーチを使用して、焼成反応炉を予加熱することができる。
例えば、プラズマトーチを使用して、焼成反応炉内に注入する空気を予加熱することができる。
例えば、プラズマトーチを使用して、流動床を予加熱することができる。
例えばプラズマトーチは、焼成反応炉内に注入する噴流を発生するのに効果的であり得る。
例えばプラズマトーチは、流動床反応炉内における流動化媒体としての流れを発生するのに効果的であり得る。
例えば、焼成媒体は、O(酸化)の観点からほぼ中性のものとすることができる。例えば、焼成媒体は還元焼成を優位に行うもの(例えば、約100ppmのCO濃度)とすることができる。
例えば、焼成媒体は、Clの形成を阻害するものが効果的である。
例えば、本発明プロセスは、以下のガス混合気の燃焼により行うAlCl・6HOの焼成を実施することによって、AlCl・6HOをAlに変換するステップを有することができる。ガス混合気は、以下のものを含むものとする。すなわち、
CH:0〜約1容積%
:0〜約2容積%
:0〜約2容積%
10:0〜約1容積%
:0〜約0.5容積%
:約0.25〜約15.1容積%
CO :約70〜約82.5容積%
CO:約1.0〜約3.5容積%
を含む。
このような混合気は、ガスにおける15.3〜16.3容積%の還元に効率的であり、したがって、循環流動床の実際の運転で15.3〜16.3%の能力向上が判明した。したがって、同一フローに対して運営コストは0.65×16.3%=10.6%になることを示す。
例えば、流動床での空気対天然ガス比(Nm/h対Nm/h)は約9.5〜約10とすることができる。
例えば、流動床での空気対COガス比(Nm/h対Nm/h)は約2〜約3とすることができる。
例えば、本発明プロセスは、アルミニウム含有材料を溶脱する前に、アルミニウム含有材料に任意に含まれているフッ素を除去する予溶脱ステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、アルミニウム含有材料をHClで溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、この浸出液から固形物を分離するステップと、及びさらにこの固形物を処理してこれに含まれているTiOからSiOを分離するステップとを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、アルミニウム含有材料をHClで溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、この浸出液から固形物を分離するステップと、及びさらにこの固形物をHClで処理してこれに含まれているTiからSiを分離するステップとを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、アルミニウム含有材料をHClで溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、この浸出液から固形物を分離するステップと、及びさらにこの固形物を20重量%未満の濃度のHClで85℃未満の温度によりMgClの存在の下に処理してこれに含まれているTiからSiを分離するステップとを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、フライアッシュをHClで溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、この浸出液から固形物を分離するステップと、及びさらにこの固形物を処理してこれに含まれているTiOからSiOを分離するステップとを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、フライアッシュをHClで溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、この浸出液から固形物を分離するステップと、及びさらにこの固形物をHClで処理してこれに含まれているTiOからSiOを分離するステップとを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、フライアッシュをHClで溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、この浸出液から固形物を分離するステップと、及びさらにこの固形物を20重量%未満の濃度のHClで85℃未満の温度によりMgClの存在の下に処理してこれに含まれているTiOからSiOを分離するステップとを有することができる。
例えば、AlCl・6HOのAlへの変換ステップは、一段階焼成を実施するステップを有することができる。
例えば、本発明プロセスは、AlCl・6HOの気流噴射焼成を実施することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有することができる。
例えば、焼成は、スチームによる異なる温度で実施することができる。過熱スチームが適用される温度は、約350〜約550℃、約350〜約940℃、約350〜1200℃とすることができる。
例えば、加水分解装置の多段蒸発ステップを実施し、エネルギー消費を劇的に減らすことができる。
例えば、本発明プロセスは、Alの収率を少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、約90〜約95%、約92〜約95%又は約93〜約95%にする上で効果的である。
例えば、本発明プロセスは、Feの収率を少なくとも98%、少なくとも99%、約98〜約99.5%、又は約98.5〜約99.5%にする上で効果的である。
例えば、本発明プロセスは、MgOの収率を少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、又は約96〜約98%にする上で効果的である。
例えば、本発明プロセスは、HClの収率を少なくとも98%、少なくとも99%、約98〜約99.9%、又は約98〜約99.99%にする上で効果的である。
例えば、本発明プロセスは、内部濃縮ループによる内部プロセスを使用することによって、希土類元素の塩化物(REE-Cl)及び希少金属の塩化物(RM-Cl)の収率を約75〜約96.5%にする上で効果的である。
例えば、本発明プロセスは、非加水分解性元素での塩酸の収率を約99.75%にする上で効果的である。
例えば、アルミニウム含有材料は粘土質岩とすることができる。
例えば、アルミニウム含有材料はボーキサイトとすることができる。
例えば、アルミニウム含有材料は赤泥とすることができる。
例えば、アルミニウム含有材料はフライアッシュとすることができる。
例えば、アルミニウム含有材料は工業用耐火物材料から選択することができる。
例えば、アルミニウム含有材料はアルミノケイ酸塩鉱物から選択することができる。
例えば、本発明プロセスは、赤泥の生成を回避する上で効果的である。
例えば、アルミナ及び他の生成物はほぼ赤泥がない。
例えば、HClは再利用することができる。例えば、このような再利用されるHClは濃縮及び/又は浄化することができる。
例えば、ガス状HClはHSOによって濃縮及び/又は浄化することができる。例えば、ガス状HClはHSOで処理して、ガス状HClに存在する水分量を減少することができる。例えば、ガス状HClは密に充填したカラムに通過させ、このカラムにHSO対向流に接触させることができる。例えば、そうすることによって、HClの濃度は、少なくとも50重量%、少なくとも60重量%、少なくとも70重量%、少なくとも75重量%、少なくとも80重量%、約50重量%〜約80重量%、約55重量%〜約75重量%、又は約60重量%に上昇することができる。例えば、カラムは、ポリマーを、例えば、ポリプロピレン(PP)又はポリトリメチレンテレフタレート(PTT)を密に充填することができる。
例えば、ガス状HClはCaCl又はLiClによって濃縮及び/又は浄化することができる。例えば、ガス状HClはCaCl又はLiClを密に充填したカラムに通過させることができる。
例えば、ガス状HClの濃度は、処理前に共沸点より低い値から、処理後に共沸点より高い値に上昇させる。
例えば、本発明プロセスにより得られる種々の生成物、例えば、アルミナ、ヘマタイト、酸化チタン、酸化マグネシウム、希土類元素、及び希少金属は、さらに、プラズマトーチにより浄化することができる。例えば、希土類元素及び希少金属は分離した後、個別にプラズマトーチ内に注入し、一層浄化することができる。
例えば、酸は、HCl、HNO、HSO、及びそれらの混合物のうちから選択することができる。
例えば、第1金属は、アルミニウム又は鉄とすることができる。例えば、第2金属は、アルミニウム又は鉄とすることができる。
例えば、第1金属をアルミニウムとするとき、アルミニウムイオンは、液体と及びアルミニウムイオン(例えば、AlClの形態で)を含む沈殿物とを得るよう浸出液を酸(例えば、HCl)と反応させ、また沈殿物を液体から分離することによって、浸出液から取出すことができる。次に鉄イオンは、沈降、加水分解、精製等により液体から回収することができる。
例えば、第1金属を鉄とするとき、鉄イオンは、液体と及び鉄イオンを含む沈殿物とを得るよう浸出液を塩基(例えば、NaOH又はKOH)と反応させ、また沈殿物を液体から分離することによって、浸出液から取出すことができる。次に、アルミニウムイオンは、沈降、加水分解、精製等により液体から回収することができる。
例えば、本発明プロセスは、Al(OH)の形態の下でAl3+イオンを沈殿させるステップを有する。例えば、Al(OH)の形態の下でAl3+イオンを沈殿させる場合、pHが、約7〜約10、約9〜約10、約9.2〜約9.8、約9.3〜約9.7、約9.5、約7.5〜約8.5、約7.8〜約8.2、又は約8の下で実施する。
例えば、鉄イオンは、11より高いpH、12より高いpH、10〜11の間におけるpH、11.5〜12.5の間におけるpH、11.8〜12.0の間におけるpHの下で沈殿させることができる。
例えば、鉄イオンは、塩基を添加することによる、約3.0〜約5.5のpH、約3〜約5のpH、約3〜約4のpH、約3.0〜約3.5のpH、約3.5〜約4.0のpH、約4〜約5のpH、約4.5〜約5.0のpH、約5〜約6のpHの下で沈殿させることができる。
例えば、取出すべき第1金属が鉄であるとき、本発明プロセスは、国際公開第2008/141423号又は国際公開第2012/065253号に記載されているのと同様にして、また例えば、出発材料として本明細書に記載のアルミニウム含有材料を使用することによって、実施することができる。これら特許文献は参照により全体が本明細書に組入れられるものとする。
例えば、Al3+イオンは浄化することができる。
例えば、本発明プロセスは、さらに、アルミナ(Al)をアルミニウムに変換するステップを有することができる。アルミナのアルミニウムへの変換は、例えば、ホール−エルー法を使用することによって実施することができる。種々の特許及び特許文献、例えば、米国特許出願公開第2010/0065435号、同第2002/0056650号、米国特許第5,876,584号、同第6,565,733号に記載された周知のプロセスを参照されたい。変換は、米国特許第7,867,373号、同第4,265,716号、同第6,565,733号に記載されたような他の方法(アルミナを硫化アルミニウムに変換し、次いで硫化アルミニウムをアルミニウムに変換する)によって実施することもできる。例えば、アルミニウムは、200℃より低い温度での還元環境及び炭素を使用することにより生産することができる。アルミニウムは、カリウム及び無水塩化アルミニウムを使用する還元(ウェーラー法)によって生産することができる。
例えば、AlClをAlに変換するのは、不活性ガス雰囲気の下で行うことができる。
例えば、AlClをAlに変換するのは、窒素ガス雰囲気の下で行うことができる。
例えば、本発明プロセスは、連続プロセス又は半連続プロセスとすることができる。
図1に示す一実施例によれば、本発明プロセスは、以下のステップを含むことができる(図1の参照符号は以下のステップに対応する)。すなわち、
1- アルミニウム含有材料を、約50〜80μmの平均粒度に微細化する。
2- 微細化及び分類した材料を塩酸で処理し、この処理は、所定温度及び圧力の下で、他の元素、例えば鉄、マグネシウム、及び希土類元素及び/又は希少金属を含む他の金属とともにアルミニウムを溶解することができる。シリカ及びチタン(原材料に存在する場合)は全体的に未溶解のままとなる。
3- 溶脱ステップからの母溶液には分離、クリーニング段階の処理を加え、溶液における金属塩化物から浄化したシリカを分離できるようにする。この浄化したシリカは、次に随意的に追加の1又は2段階の溶脱(例えば、約150〜160℃の温度で)を加え、シリカの純度を99.9%よりも高くなるよう浄化する。シリカに含まれるTiOは、HCl及びMgCl2を浸出組成物として使用することによって行う溶脱によりシリカから分離することができる。
4- ステップ1から得られた使用済みの酸(浸出液)は、これを晶析装置内に散布することによって、乾燥しかつ高い濃度に濃縮したガス状塩化水素で濃度上昇させる。この結果、最少の他の不純物を含む塩化アルミニウム6水和物の結晶化(沈殿物)を生ずる。この段階での塩化鉄の濃度に基づいて、さらなる結晶化ステップを必要とする場合がある。次に、この沈殿物を液体から分離する。
5- 塩化アルミニウム6水和物を、次に高温で焼成し(例えば、回転キルン、流動床等によって)、アルミナ形態物が得られるようにする。このとき、高度に濃縮されたガス状塩化水素を回収し、過剰分はできるだけ最高濃度となる液状形態にして、酸溶脱ステップに使用(再利用)できるようにする。酸はガス状にして酸浄化段階に直接的に送り、HCl濃度を約30重量%〜95重量%の範囲内における値まで上昇させることができる。このことは、例えば乾燥段階中に行うことができる。
6- 次に、塩化鉄(ステップ4で得られた液体)を、Fe(ヘマタイト形態)抽出及び加水分解からの酸回収の観点から低温で予濃縮及び加水分解をする。焼成ステップ(ステップ5)、溶脱中の部分発熱作用(ステップ1)、及びプロセスの他の段階からのすべての熱回収は、予濃縮器に回収する。
10- ヘマタイトの除去後、希土類元素及び/又は希少金属に富む溶液を処理することができる。図3に示すように、内部循環を行い(ヘマタイトの除去後)、また希土類元素及び/又は希少金属に富む溶液を結晶化段階4に使用する。希土類元素及び/又は希少金属の抽出は、国際公開第2012/126092号(PCT/CA2012/000253)及び/又は国際公開第2012/149642号(PCT/CA2012/000419)に記載のように行うことができる。これら2つの文献は参照により全体的に本明細書に組入れられるものとする。
他の非加水分解性金属塩化物(Me-Cl)、例えば、MgCl等には以下のステップを加える。
7- 低温で塩化マグネシウム及び他の非加水分解性生成物に富む溶液を、晶析装置内に散布することによって、乾燥しかつ高度に濃縮したガス状塩化水素で濃度上昇させる。この結果、例えば、塩化ナトリウム及び塩化カリウムの除去後に六水和物としての塩化マグネシウムの沈殿を生ずる。
8- 次に、塩化マグネシウム六水和物を焼成し(回転キルン、流動床等のいずれかによって)、また極めて高濃度の塩酸を再生し、また溶脱ステップに戻す。
9- 他のMe-Clに対して標準的な熱加水分解ステップを加え、このステップにおいて、混合した酸化物(Me-O)を生成することができ、また共沸点における塩酸(20.2重量%)を再生する。
NaClに対してHSOと化学反応させ、共沸濃度における又は共沸濃度より高い濃度のNaSO及びHClを生成することができる。さらに、KClに対してHSOと化学反応させ、共沸濃度における又は共沸濃度より高い濃度のKSO及びHClを生成することができる。塩化ナトリウム及び塩化カリウムの塩水溶液は、塩素アルカリの適合した小電解セルへの供給材料とすることができる。この後者の場合、共通塩基(NaOH及びKOH)及び漂白剤(NaOCl及びKOCl)をHClとともに生成する。
例えば、液体は、塩化鉄濃度が少なくとも30重量%の濃縮液体となるまで濃縮し、次に塩化第二鉄濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持しつつ、この塩化鉄を約155〜約350℃の温度で加水分解し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、ヘマタイトを回収することができる。
例えば、液体は、塩化
鉄濃度が少なくとも30重量%の濃縮液体となるまで濃縮し、次に塩化第二鉄濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持しつつ、この塩化鉄を約155〜約350℃の温度で加水分解し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、ヘマタイトを回収し、また希土類元素及び/又は希少金属を液体から回収することができる。例えば、本発明プロセスは、さらに、希土類元素及び/又は希少金属を回収した後、液体をHClと反応させてMgClの沈殿を生ぜしめ、またこのMgClを回収するステップを有することができる。
しかし、当業者であれば、本発明によるこの連続プロセスは、高い含有率のシリカ(>55%)及び不純物、並びに比較的低い含有率のアルミニウム(例えば、約15%程度)をも取扱うことができ、しかも経済的及び技術的に実行可能であることを理解できるであろう。Alで満足のいく収率(>93〜95%)を達成することができ、また希土類元素及び/又は希少金属では75%より高い収率を達成することができる。多くの場合、事前の熱処理は不要である。本明細書に記載の本発明プロセスは、極めて高い濃度での溶脱及び酸回収に関する特別な技術を含み、したがって、アルカリ性のプロセスに比べて幾つかの利点をもたらす。
ステップ1において、鉱石を、熱処理をする、しないに係わらず、破砕し、粉末化し、乾燥し、また分類し、平均粒度が約50〜80μmになるようにする。
ステップ2において、粉末化した原材料を反応炉に導入し、溶脱フェーズを受けるようにする。
ステップ2に使用する溶脱用の塩酸は、ステップ5,6,8,9,10及び11(図3参照)からの酸を再利用又は再生することができ、その濃度は15重量%〜45重量%にわたり変動することができる。より高い濃度は、膜分離、極低温及び/又は高圧手法を用いて得ることができる。酸溶脱は、加圧下及び沸点に近い温度で実施することができ、これにより最小の蒸解時間及び拡大した反応度(90%〜100%)が可能となる。溶脱(ステップ2)は半連続モードで行うことができ、この場合、加圧後に反応の所定段階で残っているフリーな塩酸とともに使用済み酸を高度に濃縮した酸で代替し、又は酸/鉱物比を減少することができ、したがって、反応時間を減少し、また反応速度論を向上することができる。例えば、反応速度論定数kは0.5〜0.75g/モルL又は0.65〜0.82g/モルLとすることができる。
上述したように、アルカリ金属、鉄、マグネシウム、ナトリウム、カルシウム、カリウム、希土類元素及び他の元素も、異なる段階で塩化物形態をとる。シリカは未溶解のままであり、また液体/固形物分離及びクリーニング段階を経る(ステップ3)。本明細書に記載の本発明プロセスは、塩酸回収率を最大化するため、残っているフリーな塩酸及び溶液中の塩化物の最大量を回収しようとし、レーキ分類、バンドフィルタろ過、遠心分離、等の技術を使用する。純SiO(1つの付加的溶脱段階)を純度99%min.のナノウォーターでクリーニングする。シリカのない母液は、使用済み酸(種々の金属塩化物及び水)と称され、また結晶化ステップ(ステップ4)を経る。
ステップ4において、相当量の塩化アルミニウムを有する使用済み酸(又は浸出液)を、次にステップ5から得られる又は再利用される乾燥したかつ高度に濃縮したガス状塩化水素で、又は含水HCl(>30重量%)で飽和状態にし、この結果、塩化アルミニウム6水和物(AlCl・6H2O)の沈殿物を生ずる。残留した沈殿物を、次に洗浄しまたろ過又は遠心分離してから、焼成段階(ステップ5)に送る。この後、ステップ4からの残っている使用済み酸を酸回収システムに送って処理し(ステップ6〜8)、この酸回収システムで純粋二次生成物を得る。
ステップ5において、酸化アルミニウム(アルミナ)を高温条件から直接得る。得られたガス状形態の高度に濃縮された塩化水素を結晶化のためにステップ4及び7に供給し、そこで疎水性の薄膜に通して処理することができる。過剰な塩化水素を吸収し、また再生した酸としての、共沸点における濃度よりも高い(>20.2%)高度に濃縮した酸を溶脱ステップ2に使用する。例えば、このような濃縮は、約18〜約45重量%、約25〜約45重量%、又は約25〜約36重量%とすることができる。酸は、さらに、ガス状にして直接的に(>30重量%で)酸浄化に向かわせることができる。
ステップ4後に、種々の塩化物誘導体(マグネシウム、希土類元素及び希少金属とともに主に鉄)が鉄抽出ステップを経る。このようなステップは、例えば、国際公開第2009/153321号(参照により全体として本明細書に組込まれるものとする)に記載された技術を使用して実施することができる。さらに、ヘマタイトを結晶成長のために播種することができる。例えば、ヘマタイト播種は播種を再循環させるステップを有する。
ステップ6において、低温(155〜350℃)での加水分解を実施し、純Fe(ヘマタイト)を生成し、また少なくとも15%濃度の塩酸を再生する。国際公開第2009/153321号に記載の方法は、塩化鉄及び塩化第二鉄、またできればこれら混合物の溶液を処理し、フリーな塩酸を一連のステップ、予濃縮ステップ、酸化ステップに送り、ここで塩化鉄を酸化して第二鉄の形態にし、最終的に加水分解装置と称される作動ユニット内での加水分解ステップを受け、この加水分解ステップにおいて、塩化第二鉄濃度を65重量%に維持して、濃縮により確実に15〜20.2%の塩化水素濃度にするリッチガス流、及び物理的分離ステップを後に受ける純ヘマタイトを生ずる。凝結の潜熱を回収して予濃縮に送り、また焼成段階(ステップ5)からの過剰な熱とともに熱入力として使用する。
加水分解装置(ステップ6)からの母溶液は、部分的に第1ステップの結晶化プロセスに循環させ、そこでは非加水分解性元素の濃度増加が観測される。鉄の除去後、溶液は、非加水分解性元素に富み、また主に塩化マグネシウム、又はできれば他の元素(種々の塩化物)及び希土類元素及び希少金属の混合物を含む。
塩化物からの希土類元素及び希少金属は、加水分解装置の作動ユニット内で高度に濃縮され(ステップ6)、また母溶液から抽出され(ステップ10)、そこで様々な既知の技術を用いて一連の個別RE-O(希土類酸化物)を抽出することができる。とりわけ、本発明プロセスによれば、加水分解装置内で以下の元素、すなわち、スカンジウム(Sc)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)、ジスプロシウム(Dy)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジウム(Nd)、ユウロピウム(Eu)、ランタン(La)、サマリウム(Sm)、ガドリニウム(Gd)、エルビウム(Er)、ジルコニウム(Zr)、及びこれらの組合せを高濃度に濃縮することができる。希土類元素及び/又は希少金属を抽出するのに使用する技術は、例えば、ツォウ(Zhou)氏らによる非特許文献(RARE METALS, Vol.27, No.3, 2008, P223-227)及び特許文献(米国特許公開第2004/0042945号)に記載されており、これら文献は参照により全体として本明細書に組入れられるものとする。当業者であれば、他の様々なプロセスを普通に使用して希土類元素及び/又は希少金属を抽出し、またバイヤー法も使用できることは理解するであろう。例えば、種々の溶剤抽出技術を使用することができる。或る元素に関しては、オクチルフェニルリン酸塩(OPAP:octylphenyl acid phosphate)及びトルエンを用いる技術を使用することができる。HClは剥離剤として使用することができる。これはCe、Sc、Er等を回収するのに効果的である。例えば、塩化第二鉄分離のためにシュウ酸及び金属鉄を使用する異なるシーケンスを使用することができる。
付加価値金属、主にマグネシウムに富むステップ6及び10からの使用済み酸性溶液はステップ7に送って処理する。この溶液は、ステップ5からの乾燥しかつ高度に濃縮されたガス状塩化水素で飽和状態にし、この結果、塩化マグネシウム6水和物の沈殿を生ずる。例えば、この沈殿は含水形態で30重量%のHClで行うことができる。残留した沈殿物を焼成段階のステップ8に送り、そこで純MgO(>98重量%)を収得し、また高度に濃縮した塩酸(例えば、少なくとも38%)を再生し、溶脱ステップ(ステップ2)に転送する。ステップ7への代替的ルートは、ステップ8からの乾燥したガス状塩酸を使用する。
ステップ9において、未変換の金属塩化物は熱加水分解ステップ(700〜900℃)の処理を加え、混合した酸化物を生じ、そこで15〜20.2重量%濃度の塩酸を回収することができる。
図3に示す他の実施例によれば、本発明プロセスは、図1に示す実施例と同様であるが、以下に説明する若干に変更点を含んでいる。
実際、図3に示すように、本発明プロセスは、(ステップ6後又はステップ10の直前に)結晶化ステップ4への内部循環を有する。この場合、加水分解装置からの母溶液(ステップ6)は全体的に又は部分的に結晶化ステップ4に循環させ、そこで希土類元素及び/又は希少金属を含む非加水分解性元素に関する濃度上昇を生ずる。
このようなステップは、希土類元素及び/又は希少金属の濃度を大幅に上昇させる上で有用であり、したがって、ステップ10における抽出を容易にすることができる。
ステップ7に関しては、低温で塩化マグネシウム及び他の非加水分解性生成物に富む溶液を、上述したように、乾燥しかつ高度に濃縮したガス状塩化水素を晶析装置内に散布することによって、濃度上昇させる。この結果、6水和物としての塩化マグネシウムの沈殿物を生ずる(例えば、塩化ナトリウム及び塩化カリウム除去後に)。このことは、含水形態のHClで行うこともできる。
図3に示すように、別のステップ11を追加することができる。塩化ナトリウムを硫酸と化学反応させて、硫酸ナトリウムを得るとともに、共沸点以上の濃度の塩酸を再生する。塩化カリウムを硫酸と化学反応させて、硫酸カリウムを得るとともに、共沸点以上の濃度の塩酸を再生する。塩化ナトリウム及び塩化カリウムの塩水溶液は、塩素アルカリの適合した小電解セルへの供給材料とすることができる。この後者の場合、共通塩基(NaOH及びKOH)及び漂白剤(NaOCl及びKOCl)を生成し、またこれらを本発明プロセスにおける他の領域(洗浄装置等)にある程度再使用ことができる。
以下は非限定的実施例である。
実施例1
アルミナ及び様々な他の生成物の調製
出発材料として、粘土サンプルをカナダ国ケベックのグランデ・バレー地域から採取した。
これらの結果は、それぞれ約900kgのサンプルから行った80回の試験の平均を示す。
採掘状態の原粘土を粉末化しまた分類した後、以下の組成となった。
Al:15%〜26%
SiO:45%〜50%
Fe:8%〜9%
MgO :1%〜2%
希土類元素及び/又は希少金属:0.04%〜0.07%
LOI :5%〜10%
この材料は、この後、140〜170℃、18〜32重量%HClで2段階手順により溶脱する。粘土の酸溶脱可能成分除去に必要とされる化学量論的量に基づいて10〜20%の化学論的過剰分にしてHCl溶液を使用した。半連続的作動の第1溶脱段階(ステップ2)において、2.5時間にわたり塩酸総量のうち必要量又は所定割合量に粘土を接触させた。使用済み酸を除去した後、この粘土を再び最小18重量%塩酸溶液に約1.5時間にわたり同一温度及び同一圧力で接触させた。
1段階溶脱による鉄及びアルミニウム双方に関して得られた代表的抽出曲線を図2に示す。
浸出液をろ過し、固形物を水で洗浄し、普通の分析技術を用いて分析した(図1のステップ3参照)。得られたシリカの純度は95.4%であり、何らかの塩化物及びHClはなかった。
他の実施例において、シリカの純度は追加溶脱ステップにより99.67%となった。
溶脱及びシリカ除去の後、種々の金属塩化物の濃度は以下のとおりであった。
AlCl:15〜20%
FeCl:4〜6%
FeCl:0.5〜2.0%
MgCl:0.5〜2.0%
REE-Cl :0.1〜2%
フリーHCl:5〜50g/l
次に、使用済み酸は、約90〜98%純度の乾燥した気相の塩酸を用いて2段階で結晶化し、塩化アルミニウム6水和物内に25ppm未満の鉄が形成された。溶液中のHCl(液相)の濃度は、約22〜約32%、又は25〜約32%であり、95.3%のAlを回収できた。回収した結晶化材料(最小純度99.8%のAlClからの水和物)を930℃又は1250℃で焼成し、こうしてアルミナのα形態を得た。930℃の加熱でアルミナのβ形態を得ることができるとともに、1250℃の加熱でアルミナのα形態を得ることができる
他の実施例は、低温で実施することができ(約350℃での分解及び焼成)、またアルミナのα形態は2%未満であった。
焼成段階で発生する気相のHCl濃度は、30%より高い濃度を有し、AlCl及びMgClの結晶化に使用(再利用)した。過剰塩酸を溶脱ステップに必要な目標濃度となるよう吸収する。
塩化鉄(鉄形態で約90〜約99.5%)を純ヘマタイト(Fe)として抽出する観点から熱水反応プロセスに送る。このことは、焼成、熱加水分解、及び焼成段階からの完全熱回収を伴う低温加水分解に関する国際公開第2009/153321号に記載の技術を使用することによって行うことができる。
次に、希土類元素及び希少金属を、シリカ、アルミニウム、鉄及び水の大部分を除去し、続いて加水分解装置から結晶化に至る予濃縮を行ってある母溶液から抽出する。希土類元素は、加水分解装置自体内における1回の通過により、すなわち、濃縮ループをせずに、平均で4.0〜10.0倍に濃縮できることが観測された。加水分解装置内で(1回通過)以下の濃縮係数が確認された。
Ce>6
La>9
Nd>7
Y>9
残留塩化マグネシウムを乾燥しかつ高度に濃縮した塩酸とともに散布し、高濃度(例えば、38.4%に達する濃度)の酸を回収しながらMgOに焼成する。
次に、他の非加水分解性成分を含む混合した酸化物(Me-O)に対して700〜800℃で熱加水分解反応を加え、回収した酸(15〜20.2%)を、例えば溶脱システムに再転送した。
得た総収量:
Al:93.0〜95.03%回収
Fe:92.65〜99.5%回収
希土類元素及び/又は希少金属:95%最小回収
MgO:92.64〜98.00%回収
廃棄材料:0〜5%最大
HClの全体的回収:99.75%最小
溶脱に供給されるHCl濃度:15〜32%(液相);95%(気相)
赤泥生成:なし
実施例2
アルミナ及び様々な他の生成物の調製
同様の供給材料(粘土に代わるボーキサイト)を実施例1につき説明したように溶脱段階まで処理し、実施例1で確立した条件の下で容易に溶脱できることが分かった。鉄に関しては100%、及びアルミニウムに関しては90〜95%にわたる抽出割合が得られた。技術は経済的に実施可能であり、有害な副生成物(赤泥)は生じなかった。試験したサンプルは種々の濃度であり、Al(51%まで達する)、Fe(27%まで達する)、及びMgO(1.5%まで達する)であった。97.0%のガリウム抽出が測定された。スカンジウム抽出は95%であった。
実施例3
HClガス濃縮及び浄化:HSOルート
SOを使用して、HClの浄化を実施することができる。この浄化は、密に充填したカラムを使用してHSO対向流を流して実施することができる(図4参照)。これにより、回収したHClを、共沸点(20.1重量%)を超える濃度を有するHClに変換し、最小で約60〜約70%だけ濃度を上昇させることができる。
水はHSOによって吸収し、この後、HSO再生は、HSOが約95〜約98%重量%の濃度に戻す場合に適用する。この段階で硫黄を含まない水放出をリサイクルして戻し、結晶化溶解等に使用する。カラム充填は、ポリプロピレン又はポリトリメチレンテレフタレート(PTT)を有することができる。
燃焼エネルギーは、排ガス予加熱空気及び酸素濃縮で行うことができる。酸素濃縮:+2%は火炎温度を最大で400℃まで上昇させる。
実施例4
HCl濃縮及び浄化:塩化カルシウムを塩化カルシウム6水和物にする(吸収/脱着プロセス)
図5に示すように、CaClを使用してHClを乾燥することができる。実際、CaClを使用してHCl内に含まれる水を吸収することができる。この場合、CaClは六塩化物形態(CaCl・6HO)に変換され、1つの飽和状態系が実質的に再生モードに切替わり、このモードでは、アルミナの焼成排ガス及び酸化マグネシウムスプレーの炙り出しから回収した熱い空気を導入して、固定床を再生する。代案として、LiClのような他の吸収材料をCaClの代わりに使用することができる。このようなイオン/交換型プロセスを図4に示すことができ、またサイクルは一方のカラムから他方のカラムに切替わるよう反転させることができる。
当業者であれば、実施例3及び4で説明したプロセスを種々の異なるやり方で使用することができることは理解するであろう。例えば、これらプロセスは、本明細書で説明した種々のプロセスと組合せることができる。例えば、このような浄化技術を図1,3又は6に示すプロセスに組込むことができる。例えば、これら技術をステップ5,6,8,9,10及び11(図1及び図3参照)から選択した少なくとも1つのステップの下流で使用することができる。それらは、ステップ4及び/又はステップ7の下流で使用することもできる。それらはステップ104〜111(図6参照)から選択した少なくとも1つのステップの下流で使用することもできる。
実施例5
アルミナ及び様々な他の生成物の調製
この実施例は図6及び7で示したプロセスを使用して実施した。図6及び7で示したプロセスは、図7が追加段階、すなわち、段階112及び113を示す点でのみ相違することに留意されたい。
原材料調製
原材料の例として粘土を、粘土調製プラント101における二次粉砕機で処理した。垂直ローラミル(例えば、フューラー−ロッシュLM30.41)の乾燥基礎部で乾燥粉末化及び分類を行う。粘土調製段階101には3基のローラミルを有し、2基はおおよそ160〜180tphの能力で稼働させ、1基はスタンバイさせる。原材料は、必要であれば、63ミクロンよりも85%小さいものに微細化することができる。次に、加工された材料は均質化サイロに貯蔵してから酸溶脱プラントの溶脱段階102に供給する。以下の表1は段階101中に得られた結果を示す。鉱石がフッ素元素を含む場合、特別な処理を加えてから溶脱段階102を実施することができる。塩酸の存在により、フッ素はフッ化水素酸を生ずることができる。この酸は腐食作用が極めて強く、人体の健康にタメージを与える。したがって、溶脱段階102を行う前に、随意的処理であるフッ素分離段階112を行う。この段階112では、段階101からの加工した材料を予溶脱処理における酸で処理し、フッ化水素酸を除去するステップを有することができる。したがって、原材料組成に基づき、フッ素分離段階112(又は予溶脱段階112)を実施することができる。
Figure 2015518414
酸溶脱
次に、酸溶脱段階102を、80mのガラス内張り反応炉内で半連続的に行った。半連続モードは、反応期間に反応した酸の1/3をより高い濃度の再生した酸と交換するステップを有し、このことは反応速度論を大幅に向上する。反応炉構成は、例えば、一連の3基の反応炉を有する。
溶脱は、高温及び高圧(例えば、約160〜195℃の温度及び約5.099kg/cm〜約8.158kg/cm(約5〜約8バール)の圧力で一定期間の時間にわたり行った。反応時間は目標とする反応度(Al98%)、溶脱モード、酸強度、及び加える温度/圧力の関数であった。
酸溶脱段階102から回収した使用済み酸は、次に段階103で未反応シリカ及び二酸化チタンからろ過し、すべてのフリーなHCl及び塩化物を回収する自動化フィルタプレスに通過させて洗浄した。このことは、例えば、SiOの最大量約30ppmが使用済み溶液に入り込むことができる。この場合、ほぼ96%+濃度SiOである清浄化したシリカが生成される。種々のオプションがこの時点で可能である。例えば、96%シリカは、苛性浴による最終中和、クリーニング、及びブリケット化してから保存する。他の実施例によれば、他の溶脱ステップを追加することにより浄化したシリカに、固形物分離ステップを続けて行い、これによりTiO2の除去を確実にする(図7における段階113)。この特別な場合、99.5%+の高純度シリカが生成される。段階113において、チタン及びケイ素は種々の手法で互いに分離することができる。例えば、段階103から得られる固形物を90℃又は80℃未満の温度及び低い酸濃度でMgClの存在の下に溶脱することができる。例えば、酸濃度は25%又は20%未満とすることができる。酸はHCl又はHSOとすることができる。このような場合、チタンはこのような溶脱後に溶解性を示すままであるが、チタンは依然として固形形態をとる。段階113後に得られたこれら固形物及び液体は、次に分離して最終的にTiO及びSiOを生ずる。シリカをクリーニングするための注水及び水流は1:1(シリカ/水)の比(150t/hのSiO/150t/hのHO)とするが、プロセスにおいて、閉ループにおける洗浄水循環ステップを有し、シリカを最終クリーニングし、また溶脱段階で生ずるすべての塩化物及びフリーHClを回収するための限定量の処理水を必要とする。以下の表2は段階102で得られた結果を示す。
Figure 2015518414
AlClの結晶化
約20〜30%濃度の塩化アルミニウムを有する使用済み酸を、次に結晶化段階104で処理した。乾燥しかつ高度に濃縮した気相のHCl(>90重量%)を2段結晶化反応炉内に散布し、これにより塩化アルミニウム6水和物の結晶化を可能にする。
これら反応炉を通過する酸の流量は675m/hとし、この高い発熱反応中約50〜60℃に維持した。熱は回収し、またプラントの酸浄化段階107の部分と熱交換し、これにより適正な熱伝達を確実にし、またプラントの熱消費を最小化した。塩化アルミニウムの溶解度は、他の元素と比較すると急激に低下し、結晶化反応炉内におけるフリーのHClの濃度が上昇する。沈殿/結晶化のためのAlClの濃度は約30%であった。
結晶化中のHCl濃度は、したがって、約30〜32重量%であった。
結晶化段階104からの水溶液は、つぎに熱水酸回収プラントの段階105に送るとともに、結晶は焼成プラントにおける分解/焼成段階106で処理した。
1段の結晶化段階又は多段結晶化段階を行うことができる。例えば、2段結晶化段階を実施することができる。
以下の表3A及び3Bに段階104中に得られた結果を示す。
Figure 2015518414
Figure 2015518414
焼成及び熱水酸回収
焼成段階106は、予加熱システムとともに2段循環流動床(CFB:circulating fluid bed)を使用する。予加熱システムはプラズマトーチを有し、処理するためのスチームを加熱する。結晶を分解/焼成段階で処理する。塩酸の大部分は、約350℃の温度で作動した第1段階で放出するとともに、第2段階は焼成自体を行う。双方の段階から酸(それらのプロセスから回収した酸の約66〜68%)を回収して、酸溶脱段階102又は酸浄化段階107のいずれかに送る。約930℃の温度で動作する第2反応炉内において、主に酸溶脱段階102からの洗浄水を使用して2つのカラム内に通して、凝結及び吸収により酸を回収した。この段階からの潜熱を大量の水と同時に回収し、このことは正味の水投入量を制限した。
酸化鉄生成及び酸回収段階105のシステムにおいては、結晶化段階104からの水溶液を先ず予濃縮段階を経て、加水分解反応炉内での処理を行う。ここでは、低温(約165℃)処理中にヘマタイトを生成した。加水分解装置から再循環ループをとり、予濃縮装置に再循環させ、REE,Mg,K及び他の元素の濃縮を可能にする。この再循環ループは、希土類元素の塩化物及び/又は希少金属の塩化物並びに種々の金属塩化物の濃度を、これら生成物を沈殿させることなく、ヘマタイトとともに所定程度に上昇させることができる。
プラント内の酸バランスに基づいて、回収した酸を段階102又は107のいずれかに送り込む。表4は段階105で得られた結果を示す。
Figure 2015518414
表5は段階106で得られた結果を示す。
Figure 2015518414
希土類元素及び希少金属の抽出
段階105の再循環から取出した流れを、次に希土類元素及び希少金属抽出段階108のために処理し、この段階108において、残留鉄の第二鉄(Fe2+)への還元を行い、その後一連の溶剤抽出段階を行う。反応剤は、シュウ酸、NaOH、DEHPA(ジ-(2-エチルヘキシル)リン酸)及びTBP(トリ-n-ブチルリン酸塩)有機溶液とし、ケロシン及びHClを使用して希土類元素及び希少金属塩化物を水酸化物に変換した。水酸化物形態の希土類元素及び希少金属からの特別な焼成を行う前に、対向流有機溶媒のHClを使用する溶液剥離を行い、高純度の個別酸化物に変換する。イオン交換技術もポリトリメチレンテレフタレート(PET)と同一の効果を達成することができる。
段階105からの鉄粉、又はFeOのようなスクラップ金属を、母溶液におけるFe3+濃度に応じたレート(割合)で使用することができる。1tphのレートのHCl(100重量%)を、REE溶剤抽出(SX)分離及び希土類元素及び/又は希少金属シュウ酸塩の再溶脱における剥離される溶液として必要になり得る。
極めて高品質の脱塩化又はナノ化した水を100tphのレートで剥離溶液及び沈殿物洗浄に添加した。
シュウ酸を二水和物として0.2tphのレートで添加し、希土類元素及び希少金属シュウ酸塩沈殿物形成に寄与させた。0.5tphのレートでNaOH又はMgOHを中和剤として使用することができる。
500g/hのレートでDEHPAのSX有機溶液を希土類元素分離の活性試薬として使用するとともに、5kg/hのレートでTBPのSX有機溶液をガリウム回収及びイットリウム分離のための活性試薬として使用した。最後にキシレン希釈液をおよそ2kg/hのレートですべてのSX段階に使用した。焼成は電気回転炉内で間接加熱により行い、内容物をREE(酸化物形態)に変換し、また生成物純度を維持する。
段階108に関して行った種々の試験結果を表6に示す。
1つのラインをサブセクション(5)に分割し、溶剤抽出を使用して以下の要素を単離した。
・Ga
・Y
・Sc
・Eu3+Er3+Dy
・Ce3+Nd3+Pr
Figure 2015518414
代案として、段階108は、国際公開第2012/126092号(PCT/CA2012/000253)及び/又は国際公開第2012/149642号(PCT/CA2012/000419)に記載のように実施することができる。
段階108及び109後の溶液は、主に、MgCl、NaCl、KCl、CaCl、FeCl/FeCl、及びAlClを含み、次いで段階111の処理を受けさせる。MgOに続いてNa,K,Caを段階110で特別な順序で結晶化することによって抽出し、先ずNaを、続いてKを、次にCaを抽出する。この技術は、例えば、イスラエルにおける死海の塩処理プラントで用いることができ、MgOを生産し、また原材料からアルカリを除去することができる。
HCl再生
アルカリ(Na、K)を結晶化した後、塩酸のアルカリ再生段階110のプラントに送って処理し、高度に濃縮した塩酸(HCl)を回収した。変換用に選択したプロセスは付加価値生成物を生ずることができる。
HClを回収する上でNaCl及びKClを変換するのに種々の選択肢を利用できる。一実施例では、それらNaCl及びKClを高度に濃縮した硫酸(HSO)に接触させ、それぞれ硫酸ナトリウム(NaSO)及び硫酸カリウム(KSO)を生じ、また90重量%より高い濃度のHClを再生することができる。他の実施例は、塩化ナトリウム及び塩化カリウムの塩水溶液を塩素アルカリの適合した小電解セルへの供給材料とすることができる。この後者の場合、共通塩基(NaOH及びKOH)及び漂白剤(NaOCl及びKOCl)をHClとともに生成する。NaCl及びKCl双方の塩水の電気分解は、異なるセルで行い、これらセル内で電流は必要な化学反応に適合するよう調整する。双方の場合、2段階プロセスとし、塩水に高電流を流し、塩基(NaOh又はKOH)が塩素(Cl)及び水素(H)とともに生成される。次に、H及びClに共通の火炎を当て、ここで気相の高度に濃縮された酸(100重量%)が生成され、この酸を結晶化段階104に直接するか、又は乾燥した高度に濃縮された酸を必要とする結晶化段階に使用することができる。
酸化マグネシウム
多くの要素(例えば、AlCl3、FeCl3、REE-Cl、NaCl、KCl)がほとんどなくなったが、MgClに富む減縮流を、次に酸化マグネシウム処理段階111のプラントに送る。MgOでは、MgCl及び任意な他の残留不純物の熱加水分解によって酸化物に変換するとともに、酸の再生を行う。第1ステップは予蒸発/結晶化段階であったが、ここでカルシウムを除去し、また硫酸との簡単な化学反応により、ジプサム、すなわち二水硫酸カルシウム(CaSO4・2HO)に変換し、このためにMgOの分離が必要である。このことは、MgOのロースト及びエネルギー消費を僅かにする一方で、HClの大幅な回収能力を向上させる。次のステップは、スプレーローストによるMgO濃縮溶液の特別な熱加水分解であった。2つの主な生成物、すなわち、さらに処理するMgO及びHCl(約18重量%)を生じ、HClは上流の溶脱段階102又は塩酸浄化段階107のプラントのいずれかに再利用のため戻した。スプレーロースト装置から導出されるMgO生成物は、さらに洗浄、浄化、及び目標とする品質に応じた最終的な焼成を必要とすることができる。浄化及び焼成は、洗浄−水和反応ステップ及び標準の焼成ステップを有する。
スプレーロースト装置からのMgOは高度に化学的活性を示し、また直接水タンクに注入し、ここで水と反応して水における溶解度の低い水酸化マグネシウムを形成する。残存する微量塩化物、例えば、MgCl、NaClは水に溶解した。Mg(OH)懸濁液は、濃縮槽内で沈降させた後、真空ドラムフィルタに転送し、残りの水を除去した。清浄化されたMg(OH)は次に焼成反応炉に転送し、ここで垂直多段炉内での高温に晒される水は、水和反応から放出され、またMg(OH)からMgO及び水への変化を可能にする。この時点で酸化マグネシウムは高純度(>99%)であった。
HCl浄化
塩酸浄化段階107は、異なる段階(例えば、段階105,106,111)から再生したHClの浄化に効果的であり、結晶化のための純度を上げるとともに、乾燥しかつ高度に濃縮された酸(90重量%)は散布剤として使用することができる。段階107によれば、さらに、段階102に戻る酸の濃度(約22〜約32重量%)を制御し、また酸及び水の全体的バランスをとることができる。プラントの全体的水バランスをとることは、主に、洗浄水を結晶化段階における吸収媒体、急冷剤、又は溶解媒体として再使用することによって行われる。
例えば、浄化は膜蒸留プロセスによって実施することができる。ここで適用する膜蒸留プロセスは、異なる温度の2つの水溶液を疎水性薄膜に通して分離するとき生ずる。このプロセスの駆動力は、これら溶液間の温度勾配によって生ずる部分的蒸気圧力差によって供給される。蒸気は熱い側から冷たい側に移行する。このような理論に縛られるつもりはないが、分離メカニズムは、HCl/水混合液の蒸気/液体平衡に基づくものであった。このような技術は、実際上、HCl/水系、HSO/水系、並びに海水から飲料水を得ること及びナノウォーター生成を目的とした塩化ナトリウム水溶液の商業用大規模系に適用されてきた。したがって、膜蒸留は、多孔質疎水性薄膜を経る蒸発に基づく分離プロセスであった。このプロセスは、約60℃で行い、また内部水循環ループを有する段階104及び102から熱を回収し、薄膜に到来する温度を一定に維持する上で効果的であった。例えば、300,000m2の等価表面積を有する8個の薄膜を使用することができ、1薄膜あたり約750m/hの流量で共沸点よりずっと高い(すなわち、>36%)HCl濃度をうることができ、最終的に90%濃度が圧力蒸留(精留カラム)によって得られる。
再生される酸を疎水性薄膜に通して処理し、HClから水を分離することによるHCl浄化は、したがって、HCl濃度を約36%(共沸点よりも高い)まで上昇させ、したがって、圧力剥離カラムを通過させる1段精留で、結晶化段階のための気相で>90%濃度HClが得られ、またしたがって、結晶化段階に入る酸濃度を30〜35%(液状)まで制御することができる。
段階107に示すように、この段階107は約60℃で作動し、熱入力は段階102〜110からの熱回収によって供給される。精留カラムは、再沸騰ボイラー部分における約140℃で作動させた。双方のシステムは平衡状態及びバランスのとれた状態にあったため、正味エネルギー必要条件は中立的(実際は、Alで-3.5Gj/tという負側)であった。
例えば、酸浄化は、活性化したアルミナ床上で吸着技術を使用することによって実施することができる。連続モードで少なくとも2個の吸着カラムを必要とし、どちらか一方のカラムで吸着を行い、また他方で再生を行う。再生は、熱ガス又は減圧ガスを対向流として供給することによって行うことができる。この技術は、結果として100重量%の浄化ガスを生ずる。
例えば、酸浄化は、塩化カルシウムを水の同伴剤として使用することによって行うことができる。希薄塩酸溶液は、カラムを通過する濃い塩化カルシウム溶液と接触させる。このとき水は塩酸溶液から除去され、99.9%のガス状HClがプロセスから出力される。冷却水及び極低温冷却剤を使用して、HCl内の残留水を凝結させる。薄いCaCl溶液は、塩化カルシウムの回収を確実にする蒸発器によって濃縮する。カラムに供給される到来HCl溶液における不純物に基づいて、若干の金属は塩化カルシウムが濃縮された溶液を汚染するおそれがある。Ca(OH)による沈殿及びろ過によって、これら不純物を除去できる。カラムは、例えば、0.5099kg/cm(0.5バール)で作動することができる。この技術によれば、HClの98%を回収できる。
表7は、図6に示すプロセスに関して得られた結果を示す。
Figure 2015518414
表8〜26は、図6に示すプロセスに従って生じた生成物に関連して得られた結果を産業界の標準と比較して示す。
Figure 2015518414
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Figure 2015518414
本発明プロセスの多様性を実証するため、これら本発明プロセスを出発材料としての種々のソースに適用できることを示すよう数回の試験を行った。
実施例6
他の出発材料が種々の成分を含む酸性組成物を調製するのに使用されてきた。実際、希土類元素及び希少金属(とくにジルコニウムに富む金属)の濃縮物である材料を試験した。表27は図1,3,6及び7で示し、また実施例1,2及び5で詳細に説明したのと同様のプロセスを用いてこのような出発材料で実施した溶脱の結果を示す。したがって、表27で示される結果からは、溶脱で存在する種々の成分(アルミニウム、鉄、マグネシウム、並びに希土類元素及び希少金属のような種々の金属)は得られた溶脱組成物から抽出でき、また最終的に本発明のプロセス、例えば、実施例1,2及び5で示したようなプロセスによって分離できることが推察され得る。
表27 ジルコニウムに富む材料に対する試験
Figure 2015518414
実施例7
他の試験を実施例6に記載したのと同様にして行った。この実施例では、出発材料としてカーボナタイトを使用した。(以下の表28参照)
表28 カーボナタイトに対する試験
Figure 2015518414
したがって、表28に示される結果から、得られた溶脱組成物に存在して抽出される種々の金属、希土類元素及び希少金属は、最終的に本発明のプロセス、例えば、実施例1,2及び5で示したようなプロセスによって分離できることが推察され得る。
実施例8
試験は出発材料としてフライアッシュの使用に対して行った。この結果を、以下の表29,30及び31に示す。
表29 フライアッシュに対する溶脱条件
Figure 2015518414
表30 使用したフライアッシュ
Figure 2015518414
表31 結果−フライアッシュの溶脱
Figure 2015518414
したがって、フライアッシュはHClでうまく溶脱され、これによりフライアッシュに存在する種々の成分の回収に対して良好な収率が得られることが分かる。得られた浸出液に存在するこれら種々の生成物又は成分は、本発明プロセスにつき上述したように、すべて分離され、また最終的に変換できる。得られた浸出液は、次に本発明プロセスで説明したように処理することができる。実施例8の溶脱は、例えば、図1又は図3の溶脱2、図6又は図7の溶脱102等の同様のものとみなすことができる。例えば、実施例8で得られた浸出液は、図1,3,6及び7に示すように処理することができる。
実施例9
他の試験をフライアッシュの他の代替的原材料を使用したものに対して行った。同様のプロセスを使用した。初期測定条件は、以下の表のとおりとした。
表32 フライアッシュ初期組成
Figure 2015518414
サンプルは、バッチモードにおいて、5.274kg/cm(75psig)(150℃)で6時間にわたり、+5%の過剰Hcl(20重量%)の化学量論で溶脱した。溶脱段階で以下の抽出収率が測定された。
表33 測定された溶脱抽出収率
Figure 2015518414
プロセスの主なステップを経る処理後(例えば、図6参照)、以下の収率が測定された。
表34 全体回収率
Figure 2015518414
生成されたアルミナの主な特性は、以下のとおりであった。
・化学組成:99.4%、
・PSD dp50:63um、
・αAl2O3:2%、及び
・バルク密度:0.63
実施例10
他の試験を、上述の実施例と同一のプロセスを使用して他の代替的原材料に対して行った。測定した初期組成は以下のとおりであった。
表35 フライアッシュ初期組成
Figure 2015518414
サンプルは、バッチモードにおいて、160℃、5.625kg/cm(80psig)で6時間にわたり、+10%の過剰Hcl(20重量%)の化学量論で溶脱した。溶脱段階で以下の抽出収率が測定された。
表36 測定された溶脱抽出収率
Figure 2015518414
連続プロセスの主なステップを経る処理後(例えば、図6参照)、以下の収率が測定された。
表37 全体回収率
Figure 2015518414
本件出願人は、アルミニウムを含む様々な材料(アルミニウムを含んでいるボーキサイト、アルミノケイ酸塩材料、スラグ、赤泥、フライアッシュ)からアルミナ及び他の付加価値生成物のためほぼ全体的に塩酸回収する完全に統合化した連続プロセスを発見した。実際、本発明プロセスは、ほぼ純粋な純アルミナ及び他の浄化した付加価値生成物、例えば、浄化したシリカ、純ヘマタイト、純粋な他の無機化合物(例えば、酸化マグネシウム)及び希土類元素生成物を生産することができる。さらに、本発明プロセスは、酸溶脱作業前に事前の熱処理は不要である。酸溶脱は半連続技術を使用し、高圧及び高温条件で、また極めて高い塩酸濃度により実施することができる。本発明プロセスは、さらに、大気圧でも実施することができる。さらに、本発明プロセスは、売り物にならない残留物はほとんど生ずることがなく、したがって、アルカリプロセスの場合のような環境に有害な残留物を廃絶することができる。
高温焼成段階の利点は、必要とされるアルミナのα形態を制御できることに加えて、共沸点におけるHCl濃度よりも高い液状形態での塩酸濃度(>38%)を得る上で、またひいては溶脱段階に投入するより高いHCl濃度を得る上で有効なことである。焼成段階の塩酸ネットワークは2つの結晶化系に相互接続し、また圧力調節によって過剰HClは最も高い可能な液状濃度で吸収することができる。低水分量(<2%)の塩化物六水和物が到来する供給の利点によれば、連続的に共沸点濃度よりも高い濃度の酸を回収できる。このHClバランスがとれた、プロセスに3つの共通部分に共沸点より高い濃度での重複使用は、技術の大きな進歩である。
他の利点は、酸化鉄及び塩酸回収ユニットに到来する化学物質(塩化第二鉄)を使用する点であり、この塩酸回収ユニットにおいて、任意の焼成部分、熱加水分解部分及び溶脱部分からの過剰な熱負荷は回収して、金属塩化物の母溶液を予濃縮し、したがって、極めて低温で極めて純粋なヘマタイトの形態における塩化第二鉄の加水分解、及び共沸点におけるよりも高い同一濃度での酸再生を可能にする。
塩化第二鉄の加水分解段階における即時プロセスのさらに大きな利点は、塩化物形態における希土類元素を加水分解反応炉内で、加水分解段階と結晶化段階との間における内部ループを経て濃縮できる点である。本発明プロセスが漸進的濃度比を適用する種々のステップから恩恵を受ける利点がある。したがって、この段階で内部濃縮ループの他に、シリカ、アルミニウム、鉄を得るとともに、飽和に近い平衡の溶液(フリー塩酸のない大量の水蒸発)を得ることにより、つぎに所定割合レベルになるとき種々の技術を使用して特別な酸化物(RE-O)の塩化第二鉄除去浄化を行う後に、100万分の数部分の希土類元素及び非加水分解性元素を到来供給部に送り、直接加水分解装置でそれらを高い割合で濃縮することができる。このとき、利点は二重に得られる、すなわち、統合化プロセス段階を使用しての希土類元素の極めて高いレベルの濃縮が得られ、また最も重要なことに、この手法は、溶脱段階後の使用済み酸の主な流れ(極めて希釈された)が、主な塩化アルミニウム流を汚染し、したがって、Alの収率に影響を及ぼすリスクを回避する。従来技術の他の重要な改善は、完全統合化に加えて、成分の選択的除去により、希土類元素の濃縮を比較的高い濃度(パーセンテージ)にできる点である。
本発明プロセスの他の利点は、アルミナ焼成段階又は酸化マグネシウムの直接焼成のどちらかからHCl(いずれの場合でも、気相又は液相の高度に濃縮された酸を生ずる)の散布によりMgClを選択的結晶化できる点である。塩化アルミニウムの特別な結晶化と焼成反応炉との直接的相互接続によって、HClガスの極めて高い濃度(約85〜約95重量%、約90〜約95重量%、又は約95重量%)により、目標とする酸化マグネシウム品質に基づいて晶析装置に対して連続的に正確な調整を行うことができる。このプロセス段階(MgO生産又は他の付加価値金属酸化物)が到来するプロセス化学物質供給に基づいて必要となる場合、希土類元素抽出ポイントをこの付加的段階後にすべきであり、この利点は追加濃縮効果が加わる点である。
熱加水分解によれば、任意な残留塩化物の最終変換を可能にし、また(粘土を出発材料とする場合)肥料として使用できる精製した酸化物生産を可能にし、塩酸回収を有するプロセスからの大量の洗浄水の処理を閉ループにおいて溶脱段階のための共沸点で行うことができる。この最後の段階の利点は、酸回収のプロセスループを完全に閉ループとした点、及び上述したように、いかなるタイプの原材料を処理する間に、環境に有害な残留物を何ら発生することがないことを保証する点に関連する。
関連する。
従来技術に対する大きな貢献は、本発明が提案した完全統合化プロセスが、とりわけボーキサイトの処理を経済的に、赤泥又は有害残留物を発生することなく実際に行える点にある。他の天然原材料(任意の適当なアルミニウム含有材料又はアルミニウム鉱石)に適用できること、塩酸の総合的回収及び共沸点(例えば約21%〜約38%)における濃度よりも高い全体的濃度を使用することの他に、付加価値のある二次生成物の選択的抽出及び環境条件に対するコンプライアンス(変換コストに対する高い競争力を維持しつつ)が得られる点が従来技術に対する大きな利点である。
本発明プロセスは完全連続で経済的に溶液を供給し、これにより様々なタイプの材料からアルミナをうまく抽出するとともに、高度に濃縮された希土類元素及び希少金属を含む付加価値のある超純度の高い二次生成物を得ることができる。本明細書に記載した技術によれば、革新的な総酸回収量及び回収した酸の超高濃度を可能にする。これを半連続溶脱手法と組合せるとき、極めて高い抽出収量に貢献し、また塩化アルミニウム結晶化及び他の付加価値元素濃縮の特別な方法を可能にする。これらプロセスによれば、さらに、このように生成したアルミナを含むアルミニウムを調製できる。
例えば、使用する設備タイプ(例えば、垂直ローラミル)及び特別な運用により、原材料粉末化、乾燥、及び分類作業は、様々な種類の材料硬度(例えば、炉スラグ)、様々なタイプの水分量(最大30%)及び到来する粒径に適用可能である。確立された粒径は、溶脱段階で鉱石と酸との間の最適接触を可能にし、また迅速な反応速度を可能にする。使用される粒径は、塩酸との接触時における摩損問題を劇的に減少し、簡素化した冶金/内張り層の使用を可能にする。
本発明によるプロセスの他の利点は、高温と到来する塩酸の高い濃度を組合せることである。フリー塩酸による駆動力を系統的に使用する半連続作動と組合せると、鉄及びアルミニウムの抽出収率が、基本的バッチプロセスにおける基準時間の約40%よりすくない時間で、それぞれ100%及び98%に達する。共沸点における濃度より高いHCl濃度の他の利点は、潜在能力を高める。共沸点における濃度より高いHCl濃度及び半連続手法は、技術に大きな進歩をもたらす。
溶脱段階での対向流洗浄後にシリカから母溶液分離のために使用した技術の他の利点は、バンドフィルタが96%を超える期待される純度を有する超純シリカをもたらす点である。
乾燥し、清浄化し、また高度に濃縮したガス状HClを散布剤として使用することによるAlClをAlCl・6HOの結晶化によれば、鉄及び他の不純物が100万分の数パーツしかない純度の高い塩化アルミニウムを得ることができる。最小の段階数だけで適正な結晶成長が可能である。
AlCl・6HOの焼成と、極めて高濃度のガスを生成するAlとの直接的相互連係によれば、晶析装置内における連続したHCl濃縮の正確な調整、及びひいては結晶成長及び結晶化プロセスの適正な制御を可能にする。
本発明は塩酸処理を使用して純粋な酸化アルミニウム調製をするとともに、高純度かつ高品質の生成物(無機化合物)を生産しまた希土類元素及び希少金属を抽出する完全統合化プロセスを提供することを説明した。
とくに特別な実施形態につき説明したが、これらに対する多くの変更は当業者には明らかであろう。したがって、上述の説明及び添付図面は特別な実施例であり、限定的なものと捉えるべきではない。

Claims (289)

  1. フライアッシュを処理するプロセスであって、
    フライアッシュをHClにより溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
    前記浸出液をHClと反応させ、液体及びAlClの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得て、また前記沈殿物を前記液体から分離するステップと、及び
    AlClをAlに変換するのに効果的な条件の下に前記沈殿物を加熱し、またこれにより副生成物として生じたガス状HClを随意的に回収するステップと
    を有する、プロセス。
  2. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約25〜約45重量%の濃度を有するHClにより溶脱する、プロセス。
  3. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約25〜約45重量%の濃度を有するHClにより約125〜約225℃の温度で溶脱する、プロセス。
  4. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約25〜約45重量%の濃度を有するHClにより約160〜約190℃の温度で溶脱する、プロセス。
  5. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約25〜約45重量%の濃度を有するHClにより約160〜約175℃の温度で溶脱する、プロセス。
  6. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約25〜約45重量%の濃度を有するHClにより約185〜約190℃の温度で溶脱する、プロセス。
  7. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約45重量%の濃度を有するHClにより溶脱する、プロセス。
  8. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約45重量%の濃度を有するHClにより約125〜約225℃の温度で溶脱する、プロセス。
  9. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約45重量%の濃度を有するHClにより約160〜約190℃の温度で溶脱する、プロセス。
  10. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約45重量%の濃度を有するHClにより約160〜約175℃の温度で溶脱する、プロセス。
  11. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約45重量%の濃度を有するHClにより約185〜約190℃の温度で溶脱する、プロセス。
  12. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約32重量%の濃度を有するHClにより約125〜約225℃の温度で溶脱する、プロセス。
  13. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約32重量%の濃度を有するHClにより約160〜約190℃の温度で溶脱する、プロセス。
  14. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約32重量%の濃度を有するHClにより約160〜約175℃の温度で溶脱する、プロセス。
  15. 請求項1記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約32重量%の濃度を有するHClにより約185〜約190℃の温度で溶脱する、プロセス。
  16. 請求項1〜15のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、さらに、前記副生成物として生ずるガス状HClを水と反応させることによって前記ガス状HClを再利用し、約25〜約45重量%の濃度を有する組成物を得るステップと、及び前記組成物を使用して前記フライアッシュを溶脱するのに使用するステップとを有する、プロセス。
  17. 請求項16記載のプロセスにおいて、前記副生成物として生じ、再利用されるガス状HClは、水と反応させて約26〜約42重量%の濃度を有する組成物を得るものとし、また前記組成物は、約125〜約225℃の温度で前記フライアッシュと反応させて前記フライアッシュを溶脱するものとした、プロセス。
  18. 請求項16記載のプロセスにおいて、前記副生成物として生じ、再利用されるガス状HClは、水と反応させて約28〜約40重量%の濃度を有する組成物を得るものとし、また前記組成物は、約150〜約200℃の温度で前記フライアッシュと反応させて前記フライアッシュを溶脱するものとした、プロセス。
  19. 請求項16記載のプロセスにおいて、前記副生成物として生じ、再利用されるガス状HClは、水と反応させて約30〜約38重量%の濃度を有する組成物を得るものとし、また前記組成物は、約150〜約200℃の温度で前記フライアッシュと反応させて前記フライアッシュを溶脱するものとした、プロセス。
  20. 請求項19記載のプロセスにおいて、前記副生成物として生じ、再利用されるガス状HClは、水と反応させて約18〜約36重量%の濃度を有する組成物を得るものとした、プロセス。
  21. 請求項19記載のプロセスにおいて、前記副生成物として生じ、再利用されるガス状HClは、水と反応させて約25〜約36重量%の濃度を有する組成物を得るものとした、プロセス。
  22. 請求項19記載のプロセスにおいて、前記組成物は、約160〜約180℃の温度で前記フライアッシュと反応させて前記フライアッシュを溶脱するものとした、プロセス。
  23. 請求項19記載のプロセスにおいて、前記組成物は、約160〜約175℃の温度で前記フライアッシュと反応させて前記フライアッシュを溶脱するものとした、プロセス。
  24. 請求項19記載のプロセスにおいて、前記組成物は、約165〜約170℃の温度で前記フライアッシュと反応させて前記フライアッシュを溶脱するものとした、プロセス。
  25. 請求項1〜24のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記液体は、少なくとも1種類の塩化鉄を含む、プロセス。
  26. 請求項25記載のプロセスにおいて、前記少なくとも1種類の塩化鉄は、FeCl、FeCl又はそれらの組合せとした、プロセス。
  27. 請求項25又は26記載のプロセスにおいて、前記液体は、前記少なくとも1種類の塩化鉄を少なくとも30重量%の濃度で有する濃縮液体となるよう濃縮し、また次いで約155〜約350℃の温度で加水分解する、プロセス。
  28. 請求項25又は26記載のプロセスにおいて、前記液体は、前記少なくとも1種類の塩化鉄を少なくとも30重量%の濃度で有する濃縮液体となるよう濃縮し、また次いで約155〜約350℃の温度で加水分解するとともに、塩化第二鉄の濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、また前記ヘマタイトを回収する、プロセス。
  29. 請求項25又は26記載のプロセスにおいて、前記少なくとも1種類の塩化鉄は、約165〜約170℃の温度で加水分解する、プロセス。
  30. 請求項25又は26記載のプロセスにおいて、前記液体は、前記少なくとも1種類の塩化鉄を少なくとも30重量%の濃度で有する濃縮液体となるよう濃縮し、また次いで約155〜約350℃の温度で加水分解するとともに、塩化第二鉄の濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、前記ヘマタイトを回収する、また希土類元素及び/又は希少金属を前記液体から回収する、プロセス。
  31. 請求項30記載のプロセスにおいて、前記少なくとも1種類の塩化鉄は、約155〜約170℃の温度で加水分解する、プロセス。
  32. 請求項30又は31記載のプロセスにおいて、さらに、前記希土類元素及び/又は希少金属の回収後に、前記液体をHClと反応させてMgClの沈殿物を生じさせるステップと、及び該沈殿物を回収するステップとを有する、プロセス。
  33. 請求項30又は31記載のプロセスにおいて、さらに、MgClをMgOに焼成するステップを有する、プロセス。
  34. 請求項30又は31記載のプロセスにおいて、さらに、MgClをMgOに焼成するステップと、前記副生成物として生じたガス状HClを水と接触させることによって前記ガス状HClを再利用し、約25〜約45重量%の濃度を有する組成物を得るステップと、及び前記組成物を使用して前記フライアッシュを溶脱するのに使用するステップとを有する、プロセス。
  35. 請求項30又は31記載のプロセスにおいて、さらに、MgClをMgOに焼成するステップと、前記副生成物として生じたガス状HClを水と接触させることによって前記ガス状HClを再利用し、約18〜約45重量%の濃度を有する組成物を得るステップと、及び前記組成物を使用して前記フライアッシュを溶脱するのに使用するステップとを有する、プロセス。
  36. 請求項30〜35のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、さらに、前記希土類元素及び/又は希少金属の回収の下流で、前記液体からNaClを回収するステップと、前記NaClをHSOと反応させるステップと、及びほぼ選択的にNaSOを沈殿させるステップとを有する、プロセス。
  37. 請求項30〜36のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、さらに、前記希土類元素及び/又は希少金属の回収の下流で、前記液体からKClを回収するステップと、前記KClをHSOと反応させるステップと、及びほぼ選択的にKSOを沈殿させるステップとを有する、プロセス。
  38. 請求項30〜35のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、さらに、前記希土類元素及び/又は希少金属の回収の下流で、前記液体からNaClを回収するステップと、電気分解を実施してNaOH及びNaOClを生ずるステップとを有する、プロセス。
  39. 請求項30〜35及び38のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、さらに、前記希土類元素及び/又は希少金属の回収の下流で、前記液体からKClを回収するステップと、前記KClを反応させるステップと、電気分解を実施してKOH及びKOClを生ずるステップとを有する、プロセス。
  40. 請求項25又は26記載のプロセスにおいて、前記液体は、前記少なくとも1種類の塩化鉄を少なくとも30重量%の濃度で有する濃縮液体となるよう濃縮し、また次いで前記少なくとも1種類の塩化鉄を約155〜約350℃の温度で加水分解するとともに、塩化第二鉄の濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、また前記ヘマタイトを回収し、NaCl及び/又はKClを前記液体から抽出する、プロセス。
  41. 請求項40記載のプロセスにおいて、さらに、前記NaClをHSOと反応させ、ほぼ選択的にNaSOを沈殿させるステップを有する、プロセス。
  42. 請求項40記載のプロセスにおいて、さらに、前記KClをHSOと反応させ、ほぼ選択的にKSOを沈殿させるステップを有する、プロセス。
  43. 請求項40記載のプロセスにおいて、さらに、前記NaClの電気分解を実施してNaOH及びNaOClを生ずるステップを有する、プロセス。
  44. 請求項40記載のプロセスにおいて、さらに、前記KClの電気分解を実施してKOH及びKOClを生ずるステップを有する、プロセス。
  45. 請求項1〜44のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、及び前記固形物を洗浄して少なくとも95%の純度を有するシリカを得るステップを有する、プロセス。
  46. 請求項1〜44のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、及び前記固形物を洗浄して少なくとも98%の純度を有するシリカを得るステップを有する、プロセス。
  47. 請求項1〜44のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、及び前記固形物を洗浄して少なくとも99%の純度を有するシリカを得るステップを有する、プロセス。
  48. 請求項1〜47のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記浸出液をガス状HClと反応させて、前記液体及び前記アルミニウムイオンを含む前記沈殿物を得るステップを有し、前記沈殿物は、AlCl・6HOの結晶化によって形成されるものとした、プロセス。
  49. 請求項1〜47のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記浸出液を乾燥したガス状HClと反応させて、前記液体及び前記アルミニウムイオンを含む前記沈殿物を得るステップを有し、前記沈殿物は、AlCl・6HOの結晶化によって形成されるものとした、プロセス。
  50. 請求項48又は49記載のプロセスにおいて、前記ガス状HClは、少なくとも85重量%のHCl濃度とした、プロセス。
  51. 請求項48又は49記載のプロセスにおいて、前記ガス状HClは、少なくとも90重量%のHCl濃度とした、プロセス。
  52. 請求項48又は49記載のプロセスにおいて、前記ガス状HClは、約90重量%のHCl濃度とした、プロセス。
  53. 請求項48又は49記載のプロセスにおいて、前記ガス状HClは、約90〜約95重量%の濃度とした、プロセス。
  54. 請求項48〜53のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記AlCl・6HOの結晶化中、前記液体は、約25〜約35重量%のHCl濃度に維持する、プロセス。
  55. 請求項48〜53のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記AlCl・6HOの結晶化中、前記液体は、約30〜約32重量%のHCl濃度に維持する、プロセス。
  56. 請求項48〜55のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記HClは、副生成物として生じたガス状HClから得る、プロセス。
  57. 請求項1〜56のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記プロセス中に回収して少なくとも30%の濃度を有するHClに前記浸出液を反応させ、前記液体及び前記アルミニウムイオンを含む前記沈殿物を得るステップを有し、前記沈殿物は、AlCl・6HOの結晶化によって形成されるものとした、プロセス。
  58. 請求項48〜57のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記結晶化は、約45〜約65℃の温度で実施する、プロセス。
  59. 請求項48〜57のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記結晶化は、約50〜約60℃の温度で実施する、プロセス。
  60. 請求項1〜59のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、AlCl・6HOの焼成を実施することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  61. 請求項1〜60のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも1200℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  62. 請求項1〜60のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも1250℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  63. 請求項1〜60のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも900℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  64. 請求項1〜63のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、AlCl・6HOをα-Alに変換するステップを有する、プロセス。
  65. 請求項1〜60のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも350℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  66. 請求項1〜60のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約350℃〜約500℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  67. 請求項1〜60のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約375℃〜約450℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  68. 請求項1〜60のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約375℃〜約425℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  69. 請求項1〜60のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約385℃〜約400℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  70. 請求項66〜70のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、AlCl・6HOをβ-Alに変換するステップを有する、プロセス。
  71. 請求項1〜70のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、AlCl・6HOをAlに変換するステップは、2段階循環流動床反応炉を経て焼成するステップを含む、プロセス。
  72. 請求項1〜70のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、AlCl・6HOをAlに変換するステップは、予加熱システムを有する2段階循環流動床反応炉を経て焼成するステップを含む、プロセス。
  73. 請求項72記載のプロセスにおいて、前記予加熱システムはプラズマトーチを有する、プロセス。
  74. 請求項73記載のプロセスにおいて、前記プラズマトーチは、焼成反応炉内に流入する空気を予加熱するのに有効である、プロセス。
  75. 請求項73記載のプロセスにおいて、前記プラズマトーチは、焼成反応炉内に噴射するスチームを生ずるのに有効である、プロセス。
  76. 請求項73記載のプロセスにおいて、前記プラズマトーチは、流動床反応炉における流動化媒体としてのスチームを生ずるのに有効である、プロセス。
  77. 請求項1〜76のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、AlCl・6HOをAlに変換するステップは、1段階焼成を実施するステップを含むものとした、プロセス。
  78. 請求項1〜77のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、AlCl・6HOの焼成を実施することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有し、前記焼成はスチーム噴射を含むものとした、プロセス。
  79. 請求項78記載のプロセスにおいて、スチームは、約14.06〜約49.22kg/cm(約200〜約700psig)の圧力で噴射する、プロセス。
  80. 請求項78記載のプロセスにおいて、スチームは、約21.09〜約49.22kg/cm(約300〜約700psig)の圧力で噴射する、プロセス。
  81. 請求項78記載のプロセスにおいて、スチームは、約28.13〜約49.22kg/cm(約400〜約700psig)の圧力で噴射する、プロセス。
  82. 請求項78記載のプロセスにおいて、スチームは、約38.67〜約45.7kg/cm(約550〜約650psig)の圧力で噴射する、プロセス。
  83. 請求項78記載のプロセスにおいて、スチームは、約40.43〜約43.95kg/cm(約575〜約625psig)の圧力で噴射する、プロセス。
  84. 請求項78記載のプロセスにおいて、スチームは、約41.49〜約42.89kg/cm(約590〜約610psig)の圧力で噴射する、プロセス。
  85. 請求項78〜84のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、スチームを噴射し、またプラズマトーチを使用する、プロセス。
  86. 請求項78〜84のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、スチームを噴射し、また流動化を実施するためプラズマトーチを使用する、プロセス。
  87. 請求項78〜86のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、スチームを過加熱する、プロセス。
  88. 請求項1〜87のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、化石燃料、一酸化炭素、プロパン、天然ガス、精製燃料ガス、石炭、又は塩素化ガス及び/又は溶媒の燃焼によって生ずるAlCl・6HOの焼成を実施することにより、AlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  89. 請求項1〜87のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、到来する精錬ガス又は還元オフガスのガス混合気の燃焼によって生ずるAlCl・6HOの焼成を実施することにより、AlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  90. 請求項1〜87のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、以下のガス混合気、すなわち、
    CH:0〜約1容積%
    :0〜約2容積%
    :0〜約2容積%
    10:0〜約1容積%
    :0〜約0.5容積%
    :約0.25〜約15.1容積%
    CO :約70〜約82.5容積%
    CO:約1.0〜約3.5容積%
    を含むガス混合気の燃焼によって生ずるAlCl・6HOの焼成を実施することにより、AlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  91. 請求項90記載のプロセスにおいて、前記ガス混合気にはOがほとんどないものとする、プロセス。
  92. 請求項1〜87のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、電気加熱、ガス加熱、マイクロ波加熱によって生ずるAlCl・6HOの焼成を実施することにより、AlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  93. 請求項1〜92のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、AlCl・6HOをAlに変換するステップは、流動床反応炉による焼成を実施するステップを含む、プロセス。
  94. 請求項93記載のプロセスにおいて、前記流動床反応炉は、金属塩化物から選択した金属触媒を含むものとする、プロセス。
  95. 請求項93記載のプロセスにおいて、前記流動床反応炉は、FeCl、FeCl又はそれらの組合せを含むものとする、プロセス。
  96. 請求項93記載のプロセスにおいて、前記流動床反応炉はFeClを含むものとする、プロセス。
  97. 請求項1〜96のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは半連続プロセスとする、プロセス。
  98. 請求項1〜96のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは連続プロセスとする、プロセス。
  99. 請求項1〜98のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも93%のAl回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  100. 請求項1〜98のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約90%〜約95%のAl回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  101. 請求項1〜100のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも98%のFe回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  102. 請求項1〜100のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約98%〜99.5%のFe回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  103. 請求項1〜102のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも96%のMgO回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  104. 請求項1〜102のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約96%〜約98%のMgO回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  105. 請求項1〜104のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも98%のHCl回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  106. 請求項1〜104のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも99%のHCl回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  107. 請求項1〜104のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約98%〜約99.9%のHCl回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  108. 請求項1〜107のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約4.079kg/cm〜約10.2kg/cm(約4〜約10バール)の圧力で溶脱する、プロセス。
  109. 請求項1〜107のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約4.079kg/cm〜約8.158kg/cm(約4〜約8バール)の圧力で溶脱する、プロセス。
  110. 請求項1〜107のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約5.099kg/cm〜約6.118kg/cm(約5〜約6バール)の圧力で溶脱する、プロセス。
  111. 請求項1〜110のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、さらに、フライアッシュの溶脱前に、場合によってフライアッシュに含まれるフッ素の除去を行う予溶脱ステップを有する、プロセス。
  112. 請求項1〜111のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュをHClで溶脱してアルミニウムイオン及び前記固形物を含む前記浸出液を得るステップと、前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、及びさらに前記固形物を処理して前記固形物に含まれるTiOからSiOを分離するステップとを有する、プロセス。
  113. 請求項1〜111のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュをHClで溶脱してアルミニウムイオン及び前記固形物を含む前記浸出液を得るステップと、前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、及びさらに前記固形物をHClで処理して前記固形物に含まれるTiOからSiOを分離するステップとを有する、プロセス。
  114. 請求項1〜111のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュをHClで溶脱してアルミニウムイオン及び前記固形物を含む前記浸出液を得るステップと、前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、及びさらに前記固形物を、20重量%未満の濃度のHCl、85℃未満の温度、及びMgClの存在下で処理して前記固形物に含まれるTiOからSiOを分離するステップとを有する、プロセス。
  115. 請求項1〜114のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、赤泥の生成を回避するのに有効である、プロセス。
  116. 請求項1〜115のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記回収したHClは浄化及び/又は濃縮する、プロセス。
  117. 請求項116記載のプロセスにおいて、前記回収したHClは、膜蒸留プロセスにより浄化する、プロセス。
  118. 請求項116記載のプロセスにおいて、前記回収したHClは、ガス状HClであり、またHSOで処理してガス状HClに存在する水分量を減少させる、プロセス。
  119. 請求項118記載のプロセスにおいて、前記回収したHClは、ガス状HClであり、またHSO対向流と接触するよう、密に充填したカラムに通過させてガス状HClに存在する水分量を減少させる、プロセス。
  120. 請求項119記載のプロセスにおいて、前記カラムは、ポリプロピレン又はポリトリメチレンテレフタレートを密に充填したものとする、プロセス。
  121. 請求項116、118〜120のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、ガス状HClの濃度を少なくとも50%上昇させる、プロセス。
  122. 請求項116、118〜120のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、ガス状HClの濃度を少なくとも60%上昇させる、プロセス。
  123. 請求項116、118〜120のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、ガス状HClの濃度を少なくとも70%上昇させる、プロセス。
  124. 請求項116記載のプロセスにおいて、前記回収したHClは、ガス状HClであり、またCaCl又はLiClで処理してガス状HClに存在する水分量を減少させる、プロセス。
  125. 請求項124記載のプロセスにおいて、前記回収したHClは、ガス状HClであり、またCaCl又はLiClを密に充填したカラムに通過させてガス状HClに存在する水分量を減少させる、プロセス。
  126. 請求項116〜125のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記ガス状HClの濃度は、処理前に共沸点より低い値から、処理後に共沸点より高い値に上昇させる、プロセス。
  127. アルミニウムを調製するプロセスであって、
    フライアッシュをHClにより溶脱し、アルミニウムイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
    前記浸出液をHClと反応させ、液体及びAlClの形態のアルミニウムイオンを含む沈殿物を得て、また前記沈殿物を前記液体から分離するステップと、
    AlClをAlに変換するのに効果的な条件の下に前記沈殿物を加熱し、またこれにより副生成物として生じたガス状HClを随意的に回収するステップと、及び
    前記Alをアルミニウムに変換するステップと
    を有する、プロセス。
  128. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約25〜約45重量%の濃度を有するHClにより溶脱する、プロセス。
  129. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約25〜約45重量%の濃度を有するHClにより約125〜約225℃の温度で溶脱する、プロセス。
  130. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約25〜約45重量%の濃度を有するHClにより約160〜約190℃の温度で溶脱する、プロセス。
  131. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約25〜約45重量%の濃度を有するHClにより約160〜約175℃の温度で溶脱する、プロセス。
  132. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約25〜約45重量%の濃度を有するHClにより約185〜約190℃の温度で溶脱する、プロセス。
  133. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約45重量%の濃度を有するHClにより溶脱する、プロセス。
  134. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約45重量%の濃度を有するHClにより約125〜約225℃の温度で溶脱する、プロセス。
  135. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約45重量%の濃度を有するHClにより約160〜約190℃の温度で溶脱する、プロセス。
  136. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約45重量%の濃度を有するHClにより約160〜約175℃の温度で溶脱する、プロセス。
  137. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約45重量%の濃度を有するHClにより約185〜約190℃の温度で溶脱する、プロセス。
  138. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約32重量%の濃度を有するHClにより約125〜約225℃の温度で溶脱する、プロセス。
  139. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約32重量%の濃度を有するHClにより約160〜約190℃の温度で溶脱する、プロセス。
  140. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約32重量%の濃度を有するHClにより約160〜約175℃の温度で溶脱する、プロセス。
  141. 請求項127記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約18〜約32重量%の濃度を有するHClにより約185〜約190℃の温度で溶脱する、プロセス。
  142. 請求項127〜141のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、さらに、前記副生成物として生ずるガス状HClを水と反応させることによって前記ガス状HClを再利用し、約25〜約45重量%の濃度を有する組成物を得るステップと、及び前記組成物を使用して前記フライアッシュを溶脱するステップとを有する、プロセス。
  143. 請求項142記載のプロセスにおいて、前記副生成物として生じ、再利用されるガス状HClは、水と反応させて約26〜約42重量%の濃度を有する組成物を得るものとし、また前記組成物は、約125〜約225℃の温度で前記フライアッシュと反応させて前記フライアッシュを溶脱するものとした、プロセス。
  144. 請求項142記載のプロセスにおいて、前記副生成物として生じ、再利用されるガス状HClは、水と反応させて約28〜約40重量%の濃度を有する組成物を得るものとし、また前記組成物は、約150〜約200℃の温度で前記フライアッシュと反応させて前記フライアッシュを溶脱するものとした、プロセス。
  145. 請求項142記載のプロセスにおいて、前記副生成物として生じ、再利用されるガス状HClは、水と反応させて約30〜約38重量%の濃度を有する組成物を得るものとし、また前記組成物は、約150〜約200℃の温度で前記フライアッシュと反応させて前記フライアッシュを溶脱するものとした、プロセス。
  146. 請求項145記載のプロセスにおいて、前記副生成物として生じ、再利用されるガス状HClは、水と反応させて約18〜約36重量%の濃度を有する組成物を得るものとした、プロセス。
  147. 請求項145記載のプロセスにおいて、前記副生成物として生じ、再利用されるガス状HClは、水と反応させて約25〜約36重量%の濃度を有する組成物を得るものとした、プロセス。
  148. 請求項145記載のプロセスにおいて、前記組成物は、約160〜約180℃の温度で前記フライアッシュと反応させて前記フライアッシュを溶脱するものとした、プロセス。
  149. 請求項145記載のプロセスにおいて、前記組成物は、約160〜約175℃の温度で前記フライアッシュと反応させて前記フライアッシュを溶脱するものとした、プロセス。
  150. 請求項145記載のプロセスにおいて、前記組成物は、約165〜約170℃の温度で前記フライアッシュと反応させて前記フライアッシュを溶脱するものとした、プロセス。
  151. 請求項1〜150のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記液体は、少なくとも1種類の塩化鉄を含む、プロセス。
  152. 請求項151記載のプロセスにおいて、前記少なくとも1種類の塩化鉄は、FeCl、FeCl又はそれらの組合せとした、プロセス。
  153. 請求項151又は152記載のプロセスにおいて、前記液体は、前記少なくとも1種類の塩化鉄を少なくとも30重量%の濃度で有する濃縮液体となるよう濃縮し、また次いで約155〜約350℃の温度で加水分解する、プロセス。
  154. 請求項151又は152記載のプロセスにおいて、前記液体は、前記少なくとも1種類の塩化鉄を少なくとも30重量%の濃度で有する濃縮液体となるよう濃縮し、また次いで約155〜約350℃の温度で加水分解するとともに、塩化第二鉄の濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、また前記ヘマタイトを回収する、プロセス。
  155. 請求項151又は152記載のプロセスにおいて、前記少なくとも1種類の塩化鉄は、約165〜約170℃の温度で加水分解する、プロセス。
  156. 請求項151又は152記載のプロセスにおいて、前記液体は、前記少なくとも1種類の塩化鉄を少なくとも30重量%の濃度で有する濃縮液体となるよう濃縮し、また次いで約155〜約350℃の温度で加水分解するとともに、塩化第二鉄の濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、前記ヘマタイトを回収し、また希土類元素及び/又は希少金属を前記液体から回収する、プロセス。
  157. 請求項156記載のプロセスにおいて、前記少なくとも1種類の塩化鉄は、約155〜約170℃の温度で加水分解する、プロセス。
  158. 請求項156又は157記載のプロセスにおいて、さらに、前記希土類元素及び/又は希少金属の回収後に、前記液体をHClと反応させてMgClの沈殿物を生じさせるステップと、及び該沈殿物を回収するステップとを有する、プロセス。
  159. 請求項157又は158記載のプロセスにおいて、さらに、MgClをMgOに焼成するステップを有する、プロセス。
  160. 請求項158又は159記載のプロセスにおいて、さらに、MgClをMgOに焼成するステップと、前記副生成物として生じたガス状HClを水と接触させることによって前記ガス状HClを再利用し、約25〜約45重量%の濃度を有する組成物を得るステップと、及び前記組成物を使用して前記フライアッシュを溶脱するステップとを有する、プロセス。
  161. 請求項158又は159記載のプロセスにおいて、さらに、MgClをMgOに焼成するステップと、前記副生成物として生じたガス状HClを水と接触させることによって前記ガス状HClを再利用し、約18〜約45重量%の濃度を有する組成物を得るステップと、及び前記組成物を使用して前記フライアッシュを溶脱するステップとを有する、プロセス。
  162. 請求項156〜161のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、さらに、前記希土類元素及び/又は希少金属の回収の下流で、前記液体からNaClを回収するステップと、前記NaClをHSOと反応させるステップと、及びほぼ選択的にNaSOを沈殿させるステップとを有する、プロセス。
  163. 請求項156〜162のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、さらに、前記希土類元素及び/又は希少金属の回収の下流で、前記液体からKClを回収するステップと、前記KClをHSOと反応させるステップと、及びほぼ選択的にKSOを沈殿させるステップとを有する、プロセス。
  164. 請求項156〜161のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、さらに、前記希土類元素及び/又は希少金属の回収の下流で、前記液体からNaClを回収するステップと、電気分解を実施してNaOH及びNaOClを生ずるステップとを有する、プロセス。
  165. 請求項156〜161及び164のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、さらに、前記希土類元素及び/又は希少金属の回収の下流で、前記液体からKClを回収するステップと、前記KClを反応させるステップと、電気分解を実施してKOH及びKOClを生ずるステップとを有する、プロセス。
  166. 請求項151又は152記載のプロセスにおいて、前記液体は、前記少なくとも1種類の塩化鉄を少なくとも30重量%の濃度で有する濃縮液体となるよう濃縮し、また次いで前記少なくとも1種類の塩化鉄を約155〜約350℃の温度で加水分解するとともに、塩化第二鉄の濃度を少なくとも65重量%のレベルに維持し、液体及び沈殿ヘマタイトを含む組成物を生じ、前記ヘマタイトを回収し、またNaCl及び/又はKClを前記液体から抽出する、プロセス。
  167. 請求項165記載のプロセスにおいて、さらに、前記NaClをHSOと反応させ、ほぼ選択的にNaSOを沈殿させるステップを有する、プロセス。
  168. 請求項165記載のプロセスにおいて、さらに、前記KClをHSOと反応させ、ほぼ選択的にKSOを沈殿させるステップを有する、プロセス。
  169. 請求項165記載のプロセスにおいて、さらに、前記NaClの電気分解を実施してNaOH及びNaOClを生ずるステップを有する、プロセス。
  170. 請求項165記載のプロセスにおいて、さらに、前記KClの電気分解を実施してKOH及びKOClを生ずるステップを有する、プロセス。
  171. 請求項127〜170のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、及び前記固形物を洗浄して少なくとも95%の純度を有するシリカを得るステップを有する、プロセス。
  172. 請求項127〜170のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、及び前記固形物を洗浄して少なくとも98%の純度を有するシリカを得るステップを有する、プロセス。
  173. 請求項127〜170のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、及び前記固形物を洗浄して少なくとも99%の純度を有するシリカを得るステップを有する、プロセス。
  174. 請求項127〜173のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記浸出液をガス状HClと反応させて、前記液体及び前記アルミニウムイオンを含む前記沈殿物を得るステップを有し、前記沈殿物は、AlCl・6HOの結晶化によって形成されるものとした、プロセス。
  175. 請求項127〜173のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記浸出液を乾燥したガス状HClと反応させて、前記液体及び前記アルミニウムイオンを含む前記沈殿物を得るステップを有し、前記沈殿物は、AlCl・6HOの結晶化によって形成されるものとした、プロセス。
  176. 請求項174又は175記載のプロセスにおいて、前記ガス状HClは、少なくとも85重量%のHCl濃度とした、プロセス。
  177. 請求項174又は175記載のプロセスにおいて、前記ガス状HClは、少なくとも90重量%のHCl濃度とした、プロセス。
  178. 請求項174又は175記載のプロセスにおいて、前記ガス状HClは、約90重量%のHCl濃度とした、プロセス。
  179. 請求項174又は175記載のプロセスにおいて、前記ガス状HClは、約90〜約95重量%の濃度とした、プロセス。
  180. 請求項174〜179のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記AlCl・6HOの結晶化中、前記液体は、約25〜約35重量%のHCl濃度に維持する、プロセス。
  181. 請求項174〜179のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記AlCl・6HOの結晶化中、前記液体は、約30〜約32重量%のHCl濃度に維持する、プロセス。
  182. 請求項174〜179のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記HClは、副生成物として生じたガス状HClから得る、プロセス。
  183. 請求項125〜182のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記プロセス中に回収して少なくとも30%の濃度を有するHClに前記浸出液を反応させ、前記液体及び前記アルミニウムイオンを含む前記沈殿物を得るステップを有し、前記沈殿物は、AlCl・6HOの結晶化によって形成されるものとした、プロセス。
  184. 請求項174〜183のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記結晶化は、約45〜約65℃の温度で実施する、プロセス。
  185. 請求項174〜183のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記結晶化は、約50〜約60℃の温度で実施する、プロセス。
  186. 請求項127〜185のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、AlCl・6HOの焼成を実施することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  187. 請求項127〜185のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも1200℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  188. 請求項127〜185のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも1250℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  189. 請求項127〜185のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも900℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  190. 請求項127〜185のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、AlCl・6HOをα-Alに変換するステップを有する、プロセス。
  191. 請求項127〜185のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも350℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  192. 請求項127〜185のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約350℃〜約500℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  193. 請求項127〜185のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約375℃〜約450℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  194. 請求項127〜185のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約375℃〜約425℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  195. 請求項127〜185のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約385℃〜約400℃の温度で前記沈殿物を加熱することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  196. 請求項191〜195のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、AlCl・6HOをβ-Alに変換するステップを有する、プロセス。
  197. 請求項127〜196のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、AlCl・6HOをAlに変換するステップは、2段階循環流動床反応炉を経て焼成するステップを含む、プロセス。
  198. 請求項127〜197のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、AlCl・6HOをAlに変換するステップは、予加熱システムを有する2段階循環流動床反応炉を経て焼成するステップを含む、プロセス。
  199. 請求項198記載のプロセスにおいて、前記予加熱システムはプラズマトーチを有する、プロセス。
  200. 請求項198記載のプロセスにおいて、前記プラズマトーチは、焼成反応炉内に流入する空気を予加熱するのに有効である、プロセス。
  201. 請求項198記載のプロセスにおいて、前記プラズマトーチは、焼成反応炉内に噴射するスチームを生ずるのに有効である、プロセス。
  202. 請求項198記載のプロセスにおいて、前記プラズマトーチは、流動床反応炉における流動化媒体としてのスチームを生ずるのに有効である、プロセス。
  203. 請求項127〜202のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、AlCl・6HOをAlに変換するステップは、1段階焼成を実施するステップを含むものとした、プロセス。
  204. 請求項127〜203のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、AlCl・6HOの焼成を実施することによってAlCl・6HOをAlに変換するステップを有し、前記焼成はスチーム噴射を含むものとした、プロセス。
  205. 請求項204記載のプロセスにおいて、スチームは、約14.06〜約49.22kg/cm(約200〜約700psig)の圧力で噴射する、プロセス。
  206. 請求項204記載のプロセスにおいて、スチームは、約21.09〜約49.22kg/cm(約300〜約700psig)の圧力で噴射する、プロセス。
  207. 請求項204記載のプロセスにおいて、スチームは、約28.13〜約49.22kg/cm(約400〜約700psig)の圧力で噴射する、プロセス。
  208. 請求項204記載のプロセスにおいて、スチームは、約38.67〜約45.7kg/cm(約550〜約650psig)の圧力で噴射する、プロセス。
  209. 請求項204記載のプロセスにおいて、スチームは、約40.43〜約43.95kg/cm(約575〜約625psig)の圧力で噴射する、プロセス。
  210. 請求項204記載のプロセスにおいて、スチームは、約41.49〜約42.89kg/cm(約590〜約610psig)の圧力で噴射する、プロセス。
  211. 請求項204〜210のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、スチームを噴射し、また流動化を実施するためプラズマトーチを使用する、プロセス。
  212. 請求項204〜210のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、スチームを噴射し、また流動化を実施するためプラズマトーチを使用する、プロセス。
  213. 請求項204〜210のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、スチームを過加熱する、プロセス。
  214. 請求項127〜213のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、化石燃料、一酸化炭素、プロパン、天然ガス、精製燃料ガス、石炭、又は塩素化ガス及び/又は溶媒の燃焼によって生ずるAlCl・6HOの焼成を実施することにより、AlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  215. 請求項127〜213のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、到来する精錬ガス又は還元オフガスのガス混合気の燃焼によって生ずるAlCl・6HOの焼成を実施することにより、AlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  216. 請求項127〜213のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、以下のガス混合気、すなわち、
    CH:0〜約1容積%
    :0〜約2容積%
    :0〜約2容積%
    10:0〜約1容積%
    :0〜約0.5容積%
    :約0.25〜約15.1容積%
    CO :約70〜約82.5容積%
    CO:約1.0〜約3.5容積%
    を含むガス混合気の燃焼によって生ずるAlCl・6HOの焼成を実施することにより、AlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  217. 請求項216記載のプロセスにおいて、前記ガス混合気にはOがほとんどないものとする、プロセス。
  218. 請求項127〜213のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、電気加熱、ガス加熱、マイクロ波加熱によって生ずるAlCl・6HOの焼成を実施することにより、AlCl・6HOをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  219. 請求項127〜218のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、AlCl・6HOをAlに変換するステップは、流動床反応炉による焼成を実施するステップを含む、プロセス。
  220. 請求項219記載のプロセスにおいて、前記流動床反応炉は、金属塩化物から選択した金属触媒を含むものとする、プロセス。
  221. 請求項219記載のプロセスにおいて、前記流動床反応炉は、FeCl、FeCl又はそれらの組合せを含むものとする、プロセス。
  222. 請求項219記載のプロセスにおいて、前記流動床反応炉はFeClを含むものとする、プロセス。
  223. 請求項127〜222のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは半連続プロセスとする、プロセス。
  224. 請求項127〜222のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは連続プロセスとする、プロセス。
  225. 請求項127〜224のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも93%のAl回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  226. 請求項127〜224のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約90%〜約95%のAl回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  227. 請求項127〜226のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも98%のFe回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  228. 請求項127〜226のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約98%〜99.5%のFe回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  229. 請求項127〜228のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも96%のMgO回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  230. 請求項127〜228のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約96%〜約98%のMgO回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  231. 請求項127〜230のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも98%のHCl回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  232. 請求項127〜230のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、少なくとも99%のHCl回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  233. 請求項127〜230のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、約98%〜約99.9%のHCl回収収率を達成するのに有効である、プロセス。
  234. 請求項127〜233のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約4.079kg/cm〜約10.2kg/cm(約4〜約10バール)の圧力で溶脱する、プロセス。
  235. 請求項127〜233のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約4.079kg/cm〜約8.158kg/cm(約4〜約8バール)の圧力で溶脱する、プロセス。
  236. 請求項127〜233のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュは、約5.099kg/cm〜約6.118kg/cm(約5〜約6バール)の圧力で溶脱する、プロセス。
  237. 請求項127〜236のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、さらに、フライアッシュの溶脱前に、随意的にフライアッシュに含まれるフッ素の除去を行う予溶脱ステップを有する、プロセス。
  238. 請求項127〜237のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュをHClで溶脱してアルミニウムイオン及び前記固形物を含む前記浸出液を得るステップと、前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、及びさらに前記固形物を処理して前記固形物に含まれるTiOからSiOを分離するステップとを有する、プロセス。
  239. 請求項127〜237のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュをHClで溶脱してアルミニウムイオン及び前記固形物を含む前記浸出液を得るステップと、前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、及びさらに前記固形物をHClで処理して前記固形物に含まれるTiOからSiOを分離するステップとを有する、プロセス。
  240. 請求項127〜239のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記フライアッシュをHClで溶脱してアルミニウムイオン及び前記固形物を含む前記浸出液を得るステップと、前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、及びさらに前記固形物を、20重量%未満の濃度のHCl、85℃未満の温度、及びMgClの存在下で処理して前記固形物に含まれるTiOからSiOを分離するステップとを有する、プロセス。
  241. 請求項127〜240のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、赤泥の生成を回避するのに有効である、プロセス。
  242. 請求項127〜240のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記回収したHClは浄化及び/又は濃縮する、プロセス。
  243. 請求項242記載のプロセスにおいて、前記回収したHClは、膜蒸留プロセスにより浄化する、プロセス。
  244. 請求項242記載のプロセスにおいて、前記回収したHClは、ガス状HClであり、またHSOで処理してガス状HClに存在する水分量を減少させる、プロセス。
  245. 請求項244記載のプロセスにおいて、前記回収したHClは、ガス状HClであり、またHSO対向流と接触するよう、密に充填したカラムに通過させてガス状HClに存在する水分量を減少させる、プロセス。
  246. 請求項245記載のプロセスにおいて、前記カラムは、ポリプロピレン又はポリトリメチレンテレフタレートを密に充填したものとする、プロセス。
  247. 請求項242〜246のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、ガス状HClの濃度を少なくとも50%上昇させる、プロセス。
  248. 請求項242〜246のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、ガス状HClの濃度を少なくとも60%上昇させる、プロセス。
  249. 請求項242〜246のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、ガス状HClの濃度を少なくとも70%上昇させる、プロセス。
  250. 請求項242記載のプロセスにおいて、前記回収したHClは、ガス状HClであり、またCaClで処理してガス状HClに存在する水分量を減少させる、プロセス。
  251. 請求項242記載のプロセスにおいて、前記回収したHClは、ガス状HClであり、またCaClを密に充填したカラムに通過させてガス状HClに存在する水分量を減少させる、プロセス。
  252. 請求項242〜251のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記ガス状HClの濃度は、処理前に共沸点より低い値から、処理後に共沸点より高い値に上昇させる、プロセス。
  253. 請求項127〜252のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記Alのアルミニウムへの変換は、ホール−エルー法によって実施する、プロセス。
  254. 請求項127〜252のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記Alのアルミニウムへの変換は、200℃より低い温度での還元環境及び炭素を使用することによって実施する、プロセス。
  255. 請求項127〜254のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記Alのアルミニウムへの変換は、ウェーラー法によって実施する、プロセス。
  256. 請求項127〜254のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記Alのアルミニウムへの変換は、AlをAlに変換し、また次にAlをアルミニウムに変換することによって実施する、プロセス。
  257. フライアッシュを処理するプロセスであって、
    第1金属を含む前記フライアッシュをHClにより溶脱し、前記第1金属のイオン及び固形物を含む浸出液を得て、また前記固形物を前記浸出液から分離するステップと、
    前記浸出液をHClと反応させ、液体及び前記第1金属の塩化物を含む沈殿物を得て、また前記沈殿物を前記液体から分離するステップと、及び
    前記第1金属の塩化物を前記第1金属の酸化物に変換するのに効果的な条件の下に前記沈殿物を加熱するステップと
    を有する、プロセス。
  258. フライアッシュを処理するプロセスであって、
    フライアッシュを酸により溶脱し、浸出液及び固形残渣を得て、また前記固形残渣から前記浸出液を分離するステップと、
    前記浸出液から鉄イオンを少なくとも部分的に除去するステップであって、この鉄イオン除去は、前記浸出液を塩基と反応させることによる10より高いpHでほぼ選択的に前記鉄イオンを沈殿させて、前記浸出液から前記沈殿した鉄イオンを少なくとも部分的に除去することによって行い、これによりAl3+イオンを含むAlリッチ組成物を得るステップと、
    随意的に前記Al3+イオンを浄化するステップと、及び
    前記Al3+イオンをアルミナに変換するステップと
    を有する、プロセス。
  259. 請求項258記載のプロセスにおいて、前記酸はHClとする、プロセス。
  260. 請求項258又は259記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、Al(OH)の形態の下でAl3+イオンを沈殿させるステップを有する、プロセス。
  261. 請求項260記載のプロセスにおいて、前記Al(OH)の形態の下でAl3+イオンを沈殿させるステップは、約7〜約10のpHで実施する、プロセス。
  262. 請求項261記載のプロセスにおいて、前記pHは、約9〜約10とする、プロセス。
  263. 請求項261記載のプロセスにおいて、前記pHは、約9.2〜約9.8とする、プロセス。
  264. 請求項261記載のプロセスにおいて、前記pHは、約9.3〜約9.7とする、プロセス。
  265. 請求項261記載のプロセスにおいて、前記pHは、約9.5とする、プロセス。
  266. 請求項261記載のプロセスにおいて、前記pHは、約7.5〜約8.5とする、プロセス。
  267. 請求項261記載のプロセスにおいて、前記pHは、約7.8〜約8.2とする、プロセス。
  268. 請求項261記載のプロセスにおいて、前記pHは、約8とする、プロセス。
  269. 請求項258〜268のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、11より高いpHで沈殿させる、プロセス。
  270. 請求項258〜268のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、12より高いpHで沈殿させる、プロセス。
  271. 請求項258〜268のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、10〜11の間におけるpHで沈殿させる、プロセス。
  272. 請求項258〜268のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、11.5〜12.5の間におけるpHで沈殿させる、プロセス。
  273. 請求項258〜268のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、11.8〜12.0の間におけるpHで沈殿させる、プロセス。
  274. フライアッシュを処理するプロセスであって、
    フライアッシュを酸により溶脱し、浸出液及び固形残渣を得て、また前記固形残渣から前記浸出液を分離するステップと、
    前記浸出液から鉄イオンを少なくとも部分的に除去するステップであって、この鉄イオン除去は、前記浸出液を塩基と反応させることによる約3〜約6のpHでほぼ選択的に前記鉄イオンを沈殿させて、前記浸出液から前記沈殿した鉄イオンを少なくとも部分的に除去することによって行い、これによりAl3+イオンを含むAlリッチ組成物を得るステップと、
    随意的に前記Al3+イオンを浄化するステップと、
    前記Al3+イオンをアルミナに変換するステップと
    を有するプロセス。
  275. 請求項274記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、前記塩基を添加することによる約3.0〜約5.5のpHでほぼ選択的に前記鉄イオンを沈殿させることによって、前記浸出液から少なくとも部分的に除去する、プロセス。
  276. 請求項274記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、前記塩基を添加することによる約3〜約5のpHでほぼ選択的に前記鉄イオンを沈殿させることによって、前記浸出液から少なくとも部分的に除去する、プロセス。
  277. 請求項274記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、前記塩基を添加することによる約3〜約4のpHでほぼ選択的に前記鉄イオンを沈殿させることによって、前記浸出液から少なくとも部分的に除去する、プロセス。
  278. 請求項274記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、前記塩基を添加することによる約3.0〜約3.5のpHでほぼ選択的に前記鉄イオンを沈殿させることによって、前記浸出液から少なくとも部分的に除去する、プロセス。
  279. 請求項274記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、前記塩基を添加することによる約3.5〜約4.0のpHでほぼ選択的に前記鉄イオンを沈殿させることによって、前記浸出液から少なくとも部分的に除去する、プロセス。
  280. 請求項274記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、前記塩基を添加することによる約4〜約5のpHでほぼ選択的に前記鉄イオンを沈殿させることによって、前記浸出液から少なくとも部分的に除去する、プロセス。
  281. 請求項274記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、前記塩基を添加することによる約4.5〜約5.0のpHでほぼ選択的に前記鉄イオンを沈殿させることによって、前記浸出液から少なくとも部分的に除去する、プロセス。
  282. 請求項274記載のプロセスにおいて、前記鉄イオンは、前記塩基を添加することによる約5〜約6のpHでほぼ選択的に前記鉄イオンを沈殿させることによって、前記浸出液から少なくとも部分的に除去する、プロセス。
  283. 請求項258〜282のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記Al3+イオンを浄化する、プロセス。
  284. 請求項282記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、前記Al3+イオンを浄化するよう、AlClの形態の下で前記Al3+イオンを沈殿させるステップを有する、プロセス。
  285. 請求項284記載のプロセスにおいて、前記AlClを沈殿させるステップは、AlCl・6HOの形態の下でAlClを結晶化することによって実施する、プロセス。
  286. 請求項258〜285のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、AlClをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  287. 請求項258〜286のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、不活性ガス雰囲気の下でAlClをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  288. 請求項258〜285のうちいずれか一項記載のプロセスにおいて、前記プロセスは、窒素雰囲気の下でAlClをAlに変換するステップを有する、プロセス。
  289. アルミニウムを調製するプロセスであって、
    請求項1〜126及び258〜288のうちいずれか一項記載のプロセスによってアルミナを得るステップと、
    前記アルミナをアルミニウムに変換するのに効果的な条件の下で前記アルミナを処理するステップと
    を有する、プロセス。
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