Способы обработки красного шлама

Способы обработки красного шлама

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании заявок на патент США №61/584993, поданной 10 января 2012 года, №61/706074, поданной 26 сентября 2012 года и №61/713719, поданной 15 октября 2012 года. Содержание указанных документов включено в настоящую заявку во всей полноте посредством ссылок.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее изобретение относится к улучшениям в области способов обработки промышленных отходов. Например, оно относится к способам обработки красного шлама. Например, указанные способы могут быть эффективными для экстракции различных материалов из красного шлама, таких как оксид алюминия и различные металлы и их оксиды, оксид кремния, редкоземельные элементы, редкие металлы и т.д.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Красный шлам представляет собой твердые отходы, получаемые в процессе получения оксида алюминия. Например, красный шлам образуется в процессе Байера при получении оксида алюминия, который является основным промышленным способом обработки боксита с получением оксида алюминия в качестве сырья для электролиза алюминия в процессе Холла-Эру. Как правило, количество красного шлама, производимого на заводах, в один-два раза превосходит количество оксида алюминия. Это отношение зависит от типа боксита или руды, используемых в способе обработки.

[0004] В целом, красный шлам содержит смесь твердых примесей, содержащих оксиды металлов, и представляет одну из наиболее важных проблем для алюминиевой промышленности. Красный цвет может быть вызван, например, присутствием окисленных форм железа. Красный шлам нелегко утилизировать. В большинстве стран, в которых производят красный шлам, его выкачивают в пруды-отстойники. Таким образом, это и является главной проблемой красного шлама, так как он занимает площади, на которых не возможна строительная или сельскохозяйственная деятельность даже после их осушения. Красный шлам, например, является высокоосновным. Например, рН может находиться в диапазоне от 10 до 13. Было разработано несколько способов снижения щелочного рН до приемлемого уровня для уменьшения воздействия на окружающую среду. Для поиска подходящего способа утилизации шлама для его дальнейшего применения проводился ряд исследований, но сушка шлама требует больших количеств энергии (скрытая теплота испарения воды) и может быть высоко затратной, если в способе сушки необходимо использовать ископаемое топливо.

[0005] По всему миру наблюдают рост количества красного шлама. Только в 2010 году в мире было произведено 80 миллионов тонн оксида алюминия, что дает более 120 миллионов тонн красного шлама. По оценкам, количество красного шлама по всему миру фактически составляет уже более 2,5 миллиардов тонн. И это значение будет только расти, так как растущие потребности в алюминии определяют потребности в оксиде алюминия, то есть и в боксите, что означает повышение производства токсичных отходов красного шлама.

[0006] Таким образом, существует необходимость в альтернативном способе обработки красного шлама.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Согласно одному из аспектов предложен способ обработки красного шлама, включающий:

выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости; и

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃.

[0008] Согласно другому аспекту предложен способ обработки красного шлама, включающий:

выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости; и

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃, и выделение получаемой таким образом газообразной HCl.

[0009] Согласно другому аспекту предложен способ обработки красного шлама, включающий:

выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости; и

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃, и выделение получаемой таким образом газообразной HCl.

[0010] Согласно другому аспекту предложен способ обработки красного шлама, включающий:

выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости; и

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃, и выделение получаемой таким образом газообразной HCl.

[0011] Согласно другому аспекту предложен способ получения оксида алюминия и/или других продуктов, включающий:

выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости; и

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ и Al₂O₃, и выделение получаемой таким образом газообразной HCl.

[0012] Согласно одному из аспектов предложен способ получения алюминия, включающий:

выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости;

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ и Al₂O₃; и

обработку Al₂O₃ в условиях, эффективных для его превращения в алюминий.

[0013] Согласно другому аспекту предложен способ получения алюминия, включающий:

выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости;

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃, и выделение получаемой таким образом газообразной HCl; и

обработку Al₂O₃ в условиях, эффективных для его превращения в алюминий.

[0014] Согласно другому аспекту предложен способ обработки красного шлама, включающий:

выщелачивание красного шлама с использованием кислоты с получением таким образом продукта выщелачивания и твердого остатка и отделение продукта выщелачивания от твердого остатка;

по меньшей мере частичное удаление ионов железа из продукта выщелачивания путем по существу селективного осаждения ионов железа при рН более 10 посредством взаимодействия продукта выщелачивания с основанием и по меньшей мере частичное удаление осажденных ионов железа из продукта выщелачивания с получением, тем самым, композиции, обогащенной Al, содержащей ионы Al³⁺;

необязательно очистку ионов Al³⁺; и

необязательно превращение ионов Al³⁺ в оксид алюминия.

[0015] Согласно другому аспекту предложен способ получения оксида алюминия и необязательно других продуктов, включающий:

выщелачивание алюминийсодержащего материала с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости;

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃, и выделение получаемой таким образом газообразной HCl; и

повторное использование полученной таким образом газообразной HCl путем приведения ее в контакт с водой с получением таким образом композиции, имеющей концентрацию HCl, превышающую азеотропную концентрацию (20,2 масс. %), и взаимодействие композиции с дополнительным количеством алюминийсодержащего материала для его выщелачивания.

[0016] Согласно другому аспекту предложен способ получения оксида алюминия и необязательно других продуктов, включающий:

выщелачивание алюминийсодержащего материала с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости;

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃, и выделение получаемой таким образом газообразной HCl; и

повторное использование полученной в указанных условиях газообразной HCl путем приведения ее в контакт с водой для получения таким образом композиции, имеющей концентрацию от примерно 18 до примерно 45 масс. % или от примерно 25 до примерно 45 масс. %, и взаимодействие композиции с дополнительным количеством алюминийсодержащего материала для его выщелачивания.

[0017] Согласно другому аспекту предложен способ получения оксида алюминия и необязательно других продуктов, включающий:

выщелачивание алюминийсодержащего материала с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости;

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃, и выделение получаемой таким образом газообразной HCl; и

повторное использование полученной таким образом газообразной HCl путем приведения ее в контакт с водой с получением таким образом композиции, имеющей концентрацию от примерно 18 до примерно 45 масс. % или от примерно 25 до примерно 45 масс. %, и использование композиции для выщелачивания алюминийсодержащего материала.

[0018] Согласно другому аспекту предложен способ получения оксида алюминия и необязательно других продуктов, включающий:

выщелачивание алюминийсодержащего материала с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости;

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃, и выделение получаемой таким образом газообразной HCl; и

повторное использование полученной таким образом газообразной HCl путем приведения ее в контакт с продуктом выщелачивания для осаждения таким образом ионов алюминия в виде AlCl₃·6Н₂О.

[0019] Согласно другому аспекту предложен способ получения оксида алюминия и необязательно других продуктов, включающий:

выщелачивание алюминийсодержащего материала с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости; и

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃.

[0020] Согласно другому аспекту предложен способ получения оксида алюминия и необязательно других продуктов, включающий:

выщелачивание алюминийсодержащего материала с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и выделение осадка из жидкости; и

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃, и необязательно выделение получаемой таким образом газообразной HCl.

[0021] Согласно одному из аспектов предложен способ получения алюминия и необязательно других продуктов, включающий:

выщелачивание алюминийсодержащего материала с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости;

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃, и

превращение Al₂O₃ в алюминий.

[0022] Согласно другому аспекту предложен способ получения алюминия и необязательно других продуктов, включающий:

выщелачивание алюминийсодержащего материала с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего ионы алюминия в виде AlCl₃, и отделение осадка от жидкости;

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения AlCl₃ в Al₂O₃, и необязательно выделение получаемой в этих условиях газообразной HCl; и

превращение Al₂O₃ в алюминий.

[0023] Согласно другому аспекту предложен способ получения алюминия, включающий:

получение оксида алюминия при помощи раскрытого здесь способа; и

обработку оксида алюминия в условиях, эффективных для его превращения в алюминий.

[0024] Согласно другому аспекту предложен способ обработки красного шлама, включающий:

выщелачивание красного шлама, содержащего первый металл, с использованием HCl с получением таким образом продукта выщелачивания, содержащего ионы первого металла и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

взаимодействие продукта выщелачивания с HCl с получением таким образом жидкости и осадка, содержащего хлорид первого металла, и отделение осадка от жидкости; и

нагревание осадка в условиях, эффективных для превращения хлорида первого металла в оксид первого металла.

[0025] Согласно другому примеру предложен способ получения оксида титана, включающий:

выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением таким образом первого продукта выщелачивания, содержащего ионы по меньшей мере одного металла и твердое вещество, и выделение твердого вещества из первого продукта выщелачивания;

выделение по меньшей мере по существу ионов по меньшей мере одного металла из первого продукта выщелачивания;

выщелачивание твердого вещества с использованием HCl необязательно в присутствии хлорида с получением таким образом второго продукта выщелачивания, содержащего хлорид титана; или взаимодействие твердого вещества с Cl₂ и источником углерода с получением таким образом жидкой фракции, содержащей хлорид титана, и твердой фракции, и отделение жидкой фракции от твердой фракции; и

превращение хлорида титана в оксид титана.

[0026] Согласно другому примеру предложен способ получения оксида титана, включающий:

выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением таким образом первого продукта выщелачивания, содержащего ионы по меньшей мере одного металла и твердое вещество, и выделение твердого вещества из первого продукта выщелачивания;

выделение по меньшей мере по существу ионов по меньшей мере одного металла из первого продукта выщелачивания;

выщелачивание твердого вещества с использованием HCl необязательно в присутствии хлорида с получением таким образом второго продукта выщелачивания, содержащего хлорид титана; и

превращение хлорида титана в оксид титана.

[0027] Согласно другому примеру предложен способ получения хлорида титана, включающий:

выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением таким образом первого продукта выщелачивания, содержащего ионы по меньшей мере одного металла и твердое вещество, и выделение твердого вещества из первого продукта выщелачивания;

выделение по меньшей мере по существу ионов по меньшей мере одного металла из продукта выщелачивания; и

выщелачивание твердого вещества с использованием HCl необязательно в присутствии хлорида с получением таким образом второго продукта выщелачивания, содержащего хлорид титана.

[0028] Согласно другому примеру предложен способ получения хлорида титана, включающий:

выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением таким образом первого продукта выщелачивания, содержащего ионы по меньшей мере одного металла и твердое вещество, и выделение твердого вещества из продукта выщелачивания;

выделение по меньшей мере по существу ионов по меньшей мере одного металла из первого продукта выщелачивания; и

взаимодействие твердого вещества с Cl₂ и источником углерода с получением таким образом жидкой фракции, содержащей хлорид титана, и твердой фракции и отделение жидкой фракции от твердой фракции.

[0029] Было обнаружено, что способы согласно настоящему изобретению могут подходить для обработки различных исходных материалов, таких как различные руды. Кроме того, было обнаружено, что помимо эффективности обработки указанных исходных материалов существует возможность обработки промышленных отходов, таких как красный шлам, при помощи указанных способов. Фактически, было обнаружено, что способы согласно настоящему изобретению являются эффективными для решения проблемы красного шлама: указанные способы обеспечивают его эффективную обработку и выделение различных ценных продуктов из красного шлама. Указанные способы являются простыми, эффективными, и их можно проводить с низкими затратами без вреда для окружающей среды.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0030] На следующих чертежах, на которых исключительно в качестве примеров приведены различные варианты реализации изобретения:

[0031] На фиг. 1 приведена блок-схема одного из примеров способа получения оксида алюминия и различных других продуктов согласно настоящему изобретению;

[0032] На фиг. 2 приведена кривая экстракции Al и Fe, где показана зависимость экстракции в процентах от времени выщелачивания в способе согласно одному из примеров, приведенных в настоящей заявке;

[0033] На фиг. 3 приведена блок-схема другого примера способа получения оксида алюминия и различных других продуктов согласно настоящему изобретению;

[0034] На фиг. 4 схематически изображен один из примеров способа очистки/концентрирования HCl согласно настоящему изобретению;

[0035] На фиг. 5 схематически изображен один из примеров способа очистки/концентрирования HCl согласно настоящему изобретению;

[0036] На фиг. 6 приведена другая блок-схема одного из примеров способа получения оксида алюминия и различных других продуктов согласно настоящему изобретению;

[0001] На фиг. 7 приведена другая блок-схема одного из примеров способа получения оксида алюминия и различных других продуктов согласно настоящему изобретению;

[0002] На фиг. 8 приведена другая блок-схема одного из примеров способа получения различных продуктов согласно настоящему изобретению;

[0003] На фиг. 9 приведена другая блок схема одного из примеров способа получения хлорида титана и/или оксида титана согласно настоящему изобретению;

[0004] На фиг. 10А и 10В приведена дополнительная блок-схема одного из примеров способа согласно настоящему изобретению; и

[0005] На фиг. 11А и 11В приведена другая блок-схема одного из примеров способа согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ

[0006] Следующие неограничивающие примеры дополнительно иллюстрируют технологию, описанную в настоящем изобретении.

[0007] Алюминийсодержащий материал, например, может быть выбран из алюминийсодержащих руд (можно применять, например, алюмосиликатные минералы, глины, аргиллит, нефелин, сланец, берилл, криолит, гранат, шпинель, боксит, каолин или их смеси). Алюминийсодержащий материал также может представлять собой используемый повторно промышленный алюминийсодержащий материал, такой как шлак, красный шлам или зольная пыль.

[0008] Выражение «красный шлам», используемое в настоящем описании, относится, например, к промышленным отходам, полученным при производстве оксида алюминия. Например, указанные отходы могут содержать оксид кремния, алюминий, железо, кальций и необязательно титан. Также они могут содержать множество незначительных компонентов, таких как Na, K, Cr, V, Ni, Со, Ва, Cu, Mn, Mg, Pb и/или Zn и т.д. Например, красный шлам может содержать от примерно 15 до примерно 80% по массе Fe₂O₃, от примерно 1 до примерно 35% по массе Al₂O₃, от примерно 1 до примерно 65% по массе SiO₂, от примерно 1 до примерно 20% по массе Na₂O, от примерно 1 до примерно 20% по массе СаО и от 0 до примерно 35% по массе TiO₂. В другом примере красный шлам может содержать от примерно 30 до примерно 65% по массе Fe₂O₃, от примерно 10 до примерно 20% по массе Al₂O₃, от примерно 3 до примерно 50% по массе SiO₂, от примерно 2 до примерно 10% по массе Na₂O, от примерно 2 до примерно 8% по массе СаО и от 0 до примерно 25% по массе TiO₂. Специалисты в данной области техники должны понимать, что состав красного шлама может изменяться в зависимости от природы боксита, используемого в процессе Байера.

[0009] Выражение «зольная пыль», используемое в настоящем описании, относится, например, к промышленным отходам, получаемым при сгорании. Например, указанные отходы могут содержать различные элементы, такие как оксид кремния, кислород, алюминий, железо, кальций. Например, зольная пыль может содержать диоксид кремния (SiO₂) и оксид алюминия (Al₂O₃). Например, зольная пыль может дополнительно содержать оксид кальция (СаО) и/или оксид железа (Fe₂O₃). Например, зольная пыль может содержать мелкодисперсные частицы, поднимающиеся вместе с дымовыми газами. Например, зольная пыль может образовываться при сгорании угля. Например, зольная пыль также может содержать по меньшей мере один элемент, выбранный из мышьяка, бериллия, бора, кадмия, хрома, хрома VI, кобальта, свинца, марганца, ртути, молибдена, селена, стронция, таллия и/или ванадия. Например, зольная пыль также может содержать редкоземельные элементы и редкие металлы. Например, зольную пыль можно рассматривать как алюминийсодержащий материал.

[0010] Выражение «редкоземельный элемент» (также называемый «РЗЭ»), используемое в настоящем описании, относится, например, к редкому элементу, выбранному из скандия, иттрия, лантана, церия, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия и лютеция. Выражение «редкие металлы», используемое в настоящем описании, относится, например, к редким металлам, выбранным из индия, циркония, лития и галлия. Указанные редкоземельные элементы и редкие металлы могут находиться в различных формах, таких как элементная форма (или металлическая форма), в форме хлоридов, оксидов, гидроксидов и т.д. Выражение «редкие земли», используемое в настоящем описании, является синонимом «редкоземельных элементов и редких металлов», описанных выше.

[0011] Выражение «по меньшей мере один хлорид железа», используемое в настоящем описании, относится к FeCl₂, FeCl₃ или их смеси.

[0012] Термин «гематит», используемый в настоящем описании, относится, например, к соединению, содержащему α-Fe₂O₃, γ-Fe₂O₃, β-FeO·ОН или их смеси.

[0013] Выражение «ионы железа», используемое в настоящем описании, относится, например, к ионам, содержащим по меньшей мере один тип иона железа, выбранный из всех возможных форм ионов Fe. Например, по меньшей мере один тип иона железа может представлять собой Fe²⁺, Fe³⁺ или их смесь.

[0014] Выражение «ионы алюминия», используемое в настоящем описании, относится, например, к ионам, содержащим по меньшей мере один тип иона алюминия, выбранный из всех возможных форм ионов Al. Например, по меньшей мере один тип иона алюминия может представлять собой Al³⁺.

[0015] Выражение «по меньшей мере один ион алюминия», используемое в настоящем описании, относится, например, по меньшей мере к одному типу иона алюминия, выбранному из всех возможных форм ионов Al. Например, по меньшей мере один ион алюминия может представлять собой Al³⁺.

[0016] Выражение «по меньшей мере один ион железа», используемое в настоящем описании, относится, например, по меньшей мере к одному типу иона железа, выбранному из всех возможных форм ионов Fe. Например, по меньшей мере один ион железа может представлять собой Fe²⁺, Fe³⁺ или их смесь.

[0017] Выражение «по меньшей мере один осажденный ион железа», используемое в настоящем описании, относится, например, по меньшей мере к одному типу иона железа, выбранному из всех возможных форм ионов Fe, осажденному в твердой форме. Например, по меньшей мере один ион железа, содержащийся в указанном осадке, может представлять собой Fe²⁺, Fe³⁺ или их смесь.

[0018] Выражения степени точности, такие как «примерно» и «приблизительно», используемые в настоящем описании, обозначают приемлемое отклонение модифицированного термина, при котором отсутствуют существенные изменения конечного результата. Указанные выражения степени точности следует рассматривать как включающие отклонение, составляющее по меньшей мере ±5% или по меньшей мере ±10% от модифицированного термина, если такое отклонение не придает отрицательное значение слову, которое оно модифицирует.

[0019] Термин «ALP», используемый в настоящем описании, относится к заводу, на котором проводят кислотное выщелачивание.

[0020] Выражение «хлорид титана», используемое в настоящем описании, относится, например, к соединению, выбранному из TiCl₂, TiCl₃ и TiCl₄ и их смесей. Например, оно относится к TiCl₄.

[0021] Например, материал можно выщелачивать с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 10 до примерно 50 масс. %, от примерно 15 до примерно 45 масс. %, от примерно 18 до примерно 45 масс. %, от примерно 18 до примерно 32 масс. %, от примерно 20 до примерно 45 масс. %, от примерно 25 до примерно 45 масс. %, от примерно 26 до примерно 42 масс. %, от примерно 28 до примерно 40 масс. %, от примерно 30 до примерно 38 масс. % или от 25 до 36 масс. %. Например, можно применять HCl в концентрации примерно 18 масс. % или примерно 32 масс. %.

[0022] Например, материал можно выщелачивать с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 1М до примерно 12М, от примерно 2М до примерно 10М, от примерно 3М до примерно 9М, от примерно 4М до примерно 8М, от примерно 5М до примерно 7М или примерно 6М.

[0023] Выщелачивание также можно проводить путем добавления в водный раствор сухой высококонцентрированной кислоты (например, 85%, 90% или 95%) в газовой фазе. В качестве альтернативы выщелачивание также можно проводить с использованием слабого раствора кислоты (например, <3 масс. %).

[0024] Например, выщелачивание можно проводить с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 18 до примерно 32 масс. %, в первом реакторе, а затем с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 90 до примерно 95% (газ), во втором реакторе.

[0025] Например, выщелачивание можно проводить с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 18 до примерно 32 масс. %, в первом реакторе, затем с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 90 до примерно 95% (газ), во втором реакторе; и с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 90 до примерно 95% (газ), в третьем реакторе.

[0026] Например, выщелачивание можно проводить в атмосфере инертного газа (например, аргона или азота).

[0027] Например, выщелачивание можно проводить в атмосфере NH₃.

[0028] Например, материал можно выщелачивать при температуре от примерно 125 до примерно 225°С, от примерно 140 до примерно 165°С, от примерно 145 до примерно 160°С, от примерно 150 до примерно 200°С, от примерно 150 до примерно 190°С, от примерно 160 до примерно 190°С, от примерно 185 до примерно 190°С, от примерно 160 до примерно 180°С, от примерно 160 до примерно 175°С или от примерно 165 до примерно 170°С.

[0029] Например, материал можно выщелачивать под давлением от примерно 4 до примерно 10 бар изб., от примерно 4 до примерно 8 бар изб. или от примерно 5 до примерно 6 бар изб.

[0030] Например, материал можно выщелачивать под давлением от примерно 50 до примерно 150 psig, от примерно 60 до примерно 100 psig или от примерно 70 до примерно 80 psig.

[0031] Например, материал можно выщелачивать с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 10 до примерно 50 масс. %, от примерно 15 до примерно 45 масс. %, от примерно 18 до примерно 45 масс. %, от примерно 18 до примерно 32 масс. %, от примерно 20 до примерно 45 масс. %, от примерно 25 до примерно 45 масс. %, от примерно 26 до примерно 42 масс. %, от примерно 28 до примерно 40 масс. %, от примерно 30 до примерно 38 масс. % или от 25 до 36 масс. %. Например, можно применять HCl в концентрации 18 масс. % или 32 масс. %.

[0032] Выщелачивание можно проводить путем добавления в водный раствор сухой высококонцентрированной кислоты (например, 85%, 90% или 95%) в газовой фазе. В качестве альтернативы выщелачивание также можно проводить с использованием слабого раствора кислоты (например, <3 масс. %).

[0033] Например, выщелачивание можно проводить с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 18 до примерно 32 масс. %, в первом реакторе, а затем с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 90 до примерно 95% или от примерно 95 до примерно 100% (газ), во втором реакторе.

[0034] Например, выщелачивание можно проводить с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 18 до примерно 32 масс. %, в первом реакторе, затем с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 90 до примерно 95% (газ), во втором реакторе; и с использованием HCl, имеющей концентрацию от примерно 90 до примерно 95% (газ), в третьем реакторе.

[0035] Например, выщелачивание можно проводить в атмосфере инертного газа (например, аргона или азота).

[0036] Например, выщелачивание можно проводить в атмосфере NH₃.

[0037] Например, первое выщелачивание можно проводить при атмосферном давлении, а затем при пониженном давлении можно проводить по меньшей мере одно дополнительное выщелачивание (например, 1, 2 или 3 последующие стадии выщелачивания).

[0038] Например, перед выщелачиванием красного шлама способы могут дополнительно включать удаление фтора, возможно содержащегося в красном шламе, перед проведением выщелачивания.

[0039] Перед проведением выщелачивания материал, например, можно обрабатывать на шаровой мельнице. Например, частицы красного шлама можно измельчать до 80, 85 или 90%, пропуская их через сито 63 микрон.

[0040] Например, выщелачивание можно проводить как непрерывный или полунепрерывный способ выщелачивания.

[0041] Например, способы согласно настоящему изобретению могут быть непрерывными или полунепрерывными.

[0042] Например, способы могут дополнительно включать повторное использование полученной в указанных условиях газообразной HCl путем приведения ее в контакт с водой для получения таким образом композиции, имеющей концентрацию от примерно 18 до примерно 45 масс. %, от примерно 26 до примерно 42 масс. %, от примерно 25 до примерно 45 масс. %, от примерно 28 до примерно 40 масс. %, от примерно 30 до примерно 38 масс. %, от примерно 18 до примерно 36%.

[0043] Например, способы могут дополнительно включать повторное использование полученной в указанных условиях газообразной HCl путем приведения ее в контакт с водой для получения таким образом композиции, имеющей концентрацию от примерно 18 до примерно 45 масс. % или от примерно 25 до примерно 45 масс. %, и применение композиции для выщелачивания материала.

[0044] Например, жидкость может содержать хлорид железа. Хлорид железа может содержать по меньшей мере одно соединение, выбранное из FeCl₂, FeCl₃ и их смеси.

[0045] Например, жидкость может иметь концентрацию хлорида железа, составляющую по меньшей мере 30% по массе; и ее можно гидролизовать при температуре от примерно 155 до примерно 350°С.

[0046] Например, жидкость можно концентрировать с получением концентрированной жидкости, имеющей концентрацию хлорида железа, составляющую по меньшей мере 30% по массе; затем хлорид железа можно гидролизовать при температуре от примерно 155 до примерно 350°С, поддерживая концентрацию хлорида железа (III) на уровне по меньшей мере 65% по массе, для получения композиции, содержащей жидкость и осажденный гематит, и выделять гематит.

[0047] Например, не поддающиеся гидролизу элементы совместно гематитом можно снова концентрировать до концентрации от примерно 0,125 до примерно 52 масс. % в циркуляционной петле с учетом возможности селективной экстракции.

[0048] Например, жидкость можно концентрировать с получением концентрированной жидкости, имеющей концентрацию по меньшей мере одного хлорида железа, составляющую по меньшей 30% по массе; а затем гидролизовать при температуре от примерно 155 до примерно 350°С.

[0049] Например, жидкость можно концентрировать с получением концентрированной жидкости, имеющей концентрацию по меньшей мере одного хлорида железа, составляющую по меньшей мере 30% по массе; затем по меньшей мере один хлорид железа гидролизуют при температуре от примерно 155 до примерно 350°С, поддерживая концентрацию хлорида железа (III) на уровне но меньшей мере 65% по массе, для получения композиции, содержащей жидкость и осажденный гематит, и выделяют гематит.

[0050] Например, жидкость можно концентрировать с получением концентрированной жидкости, имеющей концентрацию по меньшей мере одного хлорида железа, составляющую по меньшей мере 30% по массе; затем по меньшей мере один хлорид железа гидролизуют при температуре от примерно 155 до примерно 350°С, поддерживая концентрацию хлорида железа (III) на уровне по меньшей мере 65% по массе, для получения композиции, содержащей жидкость и осажденный гематит; выделяют гематит; и выделяют из жидкости редкоземельные элементы и/или редкие металлы.

[0051] Например, по меньшей мере один хлорид железа можно гидролизовать при температуре от примерно 150 до примерно 175, от 155 до примерно 170 или от 165 до примерно 170°С.

[0052] Например, жидкость можно концентрировать с получением концентрированной жидкости, имеющей концентрацию хлорида железа, составляющую по меньшей мере 30% по массе; затем хлорид железа можно гидролизовать при температуре от примерно 155 до примерно 350°С, поддерживая концентрацию хлорида железа (III) на уровне по меньшей мере 65% по массе, с получением композиции, содержащей жидкость и осажденный гематит; можно выделять гематит; и выделять из жидкости редкоземельные элементы и/или редкие металлы.

[0053] Например, после выделения редкоземельных элементов и/или редких металлов способы могут дополнительно вк