铝冶炼工艺、系统及其烟气处理装置的制作方法

1.本发明涉及铝冶炼工艺、系统及其烟气处理装置。


背景技术：

2.目前工业上金属铝的生产主要包括从铝矿石(主要为铝土矿)生产氧化铝以及氧化铝电解两个过程。其中，从铝矿石生产氧化铝的方法主要有拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法。氧化铝电解的方法普遍采用冰晶石一氧化铝熔盐电解法。
3.拜耳法系奥地利拜耳(k.j.bayer)于1888年发明，原理是用苛性钠(nao h)溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液，溶液与残渣(赤泥)分离后，降低温度，加入氢氧化铝作晶种，经长时间搅拌，铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净后在950℃～1200℃温度下煅烧，便得氧化铝成品。
4.碱石灰烧结法适用于处理高硅的铝土矿，将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料，在回转窑内烧结成由铝酸钠、铁酸钠和钛酸钠成的熟料，然后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠，后续把二氧化碳气体通入精制铝酸钠溶液，并加入晶种搅拌，得到氢氧化铝沉淀物和主要成分是碳酸钠的母液，氢氧化铝经煅烧成为氧化铝成品。
5.拜耳-烧结联合法是将拜耳法与碱石灰烧结法结合，发挥拜耳法和碱石灰烧结法各自优点，取长补短。拜耳-烧结联合法又可分为串联法、并联法和混联法三种工艺流程，由于这些工艺流程都比较复杂，故这里不再过多介绍。
6.上述拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法中，拜耳法的流程相对较为简单，但仍然包含配矿、矿浆制备、预脱硅、高压溶出、赤泥分离与洗涤、粗液精制、种分分解、氢氧化铝洗涤过滤、焙烧、母液蒸发等数个工序；拜耳法的主要缺点是要求铝矿石具有较高的铝硅比(即矿石中的氧化铝与二氧化硅的重量比)，铝矿石的铝硅比越低，拜耳法的经济效果越差，而目前高品位三水铝石型铝土矿资源逐渐减少；同时，拜耳法会产生大量赤泥，污染环境。而碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法相对而言流程更为复杂，涉及烧结、熟料溶出、脱硅、分解等环节，同时也会有赤泥产生，存在能耗高、污染大的问题。
7.冰晶石一氧化铝熔盐电解法通过电解槽对电解质中的氧化铝进行分解，使阴极上产生铝液，阳极上生成氧进而氧化阳极中的碳而生产气体二氧化碳和一氧化碳。铝液用真空抬包抽出，经净化澄清后浇注成铝锭，铝锭中铝的质量百分比一般可达到99.5％-99.7％，供后续用户进行各种方式的深加工，制成各种铝制品。
8.冰晶石一氧化铝熔盐电解法是典型的高能耗、高污染化工工艺。针对冰晶石一氧化铝熔盐电解法电耗高的主要缺点，1973年美国铝业公司(aluminiumcompanyofamerica)宣布用十五年时间，花费2500万美元研究出一种新的炼铝方法——氯化铝电解制铝法，又称alcoa氯化铝电解法。该法采用了多室电解槽的新工艺，与冰晶石一氧化铝熔盐电解法相比，可节电30％。
9.alcoa氯化铝电解法由氯化铝制备和氯化铝电解两大过程组成。氯化铝制备过程需采用工业纯氧化硅为原料，在流态化氯化炉中通过氯化剂(氯化剂包含氯气和焦炭，氯气
从流态化氯化炉底部通入并保持一定压力，使炉料处于流态化状态，焦炭与氧化铝混合后从流态化氯化炉的加料口加入)氯化为氯化铝，然后在冷凝器中得到固体氯化铝作为后续氯化铝电解的原料。
10.氯化铝电解关键是采用了双极性电极多室电解槽。双极性电极多室电解槽的槽体表面有一个钢壳，钢壳内部砌筑耐火耐侵蚀的非导电性材料，槽体上部为盖子，盖子上的孔洞可供氯化铝原料加入以及排出电解产物铝液和氯气。双极性电极多室电解槽的电极包括位于槽体上部的阳极、位于槽体下部的阴极和诸多上下间隔排列在阳极与阴极之间的双极性电极，双极性电极的上表面为阴极，下表面为阳极，故上述所有电极中任意上下相邻的两电极之间构成一个电解室，整个双极性电极多室电解槽相当于由这些电解室串联的多室槽，上述所有电极均由石墨制成且相邻电极之间的极间距很小，石墨电极几乎不消耗，故不必像冰晶石一氧化铝熔盐电解那样要经常更换阳极。双极性电极多室电解槽内所使用的电解质主要有两类，一类是纯氯化物组成的电解质体系，如nacl-kcl-alcl3系或nacl-kcl-licl-alcl3系；另一类是氯化物与氟化物混合体系，如nacl-cacl
2-caf
2-a1c13系等。工作时，各个阴极上产生的铝液向下流动并汇集在槽体底部，最后通过从盖子上插入的吸管抽出，各个阳极上产生的氯气向上流动并从盖子上的相应出口排出。
11.然而，尽管alcoa氯化铝电解法中的氯化铝电解工艺相比于冰晶石一氧化铝熔盐电解法可节电30％，但是，alcoa氯化铝电解法需要以工业纯氧化硅为原料而通过氯化铝制备过程得到作为后续氯化铝电解的固体氯化铝，而要得到工业纯氧化硅的成本并不低，况且采取上述氯化铝制备过程所需的投资和运营成本以及能源消耗也不低，故使得alcoa氯化铝电解法相比于冰晶石一氧化铝熔盐电解法尚不具有竞争优势。


技术实现要素：

12.本发明的目的在于提供铝冶炼工艺、铝冶炼系统及其烟气处理装置，以解决改善目前工业上金属铝的生产中从铝矿石生产氧化铝的过程工艺复杂且污染较大的技术问题。
13.第一个方面，提供了一种铝冶炼工艺，包括：1)铝矿石的氯化冶炼工序：将铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品送入氯化炉与氯化剂混合并通过氯化焙烧使铝矿石中的待提取物转变为氯化物从而以烟气的形式从氯化炉中排出，其中，氯化物包含高沸点氯化物、中沸点氯化物和低沸点氯化物，高沸点氯化物是指沸点温度大于氯化铝的沸点温度的氯化物，中沸点氯化物主要为氯化铝，低沸点氯化物是指沸点温度小于氯化铝的沸点温度的氯化物；2)烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序：将从氯化炉中排出的烟气进行分段冷却降温及氯化物分离回收，分段冷却降温及氯化物分离回收包含先后依次进行的第一段冷却降温及氯化物分离回收、第二段冷却降温及氯化物分离回收和第三段冷却降温及氯化物分离回收，第一段冷却降温及氯化物分离回收时，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至低于高沸点氯化物的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置将烟气中析出的主要为高沸点氯化物的颗粒物从烟气中分离和回收，第二段冷却降温及氯化物分离回收时，将第一分离装置输出的烟气的温度降至低于氯化铝的沸点且高于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第二分离装置将烟气中析出的主要为氯化铝的颗粒物从烟气中分离和回收，第三段冷却降温及氯化物分离回收时，将第二分离装置输出的烟气的温度降至低于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第三分离装置将烟气中析出的主要为低
沸点氯化物的物质从烟气中分离和回收，第三分离装置输出的尾气用于后续处理；3)氯化铝的电解制铝工序：将通过第二分离装置分离和回收的氯化铝导入氯化铝电解槽，从而通过电解生成纯铝和氯气并分别回收。
14.根据本发明的相关实施例，氯气可以作为氯化剂回用至铝矿石的氯化冶炼工序。根据本发明的实施例，高沸点氯化物主要为氯化铁，第一段冷却降温及氯化物分离回收时，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至300℃-200℃，进一步为280℃-220℃，更进一步为250℃；第二段冷却降温及氯化物分离回收时，将第一分离装置输出的烟气的温度降至160℃-70℃，进一步为130℃-80℃，更进一步为100℃；低沸点氯化物主要为氯化硅，第三段冷却降温及氯化物分离回收时，将第二分离装置输出的烟气的温度降至50℃以下。
15.根据本发明的相关实施例，高沸点氯化物还包含氯化镁，第一段冷却降温及氯化物分离回收进一步分为第一段冷却降温前段工序和第一段冷却降温后段工序；第一段冷却降温前段工序中，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至低于氯化镁的沸点且高于氯化铁的沸点的范围内并通过第一分离装置的一级分离单元将烟气中析出的主要为氯化镁的颗粒物从烟气中分离和回收；第一段冷却降温后段工序中，将从第一分离单元中排出的烟气的温度降至低于氯化铁的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置的二级分离单元将烟气中析出的主要为氯化铁的颗粒物从烟气中分离和回收。
16.根据本发明的相关实施例，第一段冷却降温前段工序时将从氯化炉中排出的烟气的温度降至600℃-350℃，进一步为550℃-450℃，更进一步为500℃。
17.根据本发明的实施例，还包括4)氯化硅的还原制硅工序：将通过第三分离装置分离和回收的氯化硅导入氯化硅还原炉，从而通过氢还原氯化硅生成硅和氯化氢并分别回收。
18.根据本发明的相关实施例，将还原制硅工序中通过氢还原氯化硅生成的氯化氢导入氯化氢制备氯气用流化床反应器，该流化床反应器采用金属氧化物催化剂(例如δ-氧化铝)并在350℃-450℃的温度和0.1mpa-1.1mpa的绝对压力下通过氧气氧化氯化氢制备氯气，该流化床反应器制备的氯气回用至铝矿石的氯化冶炼工序，并且，该流化床反应器利用烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序中进行烟气冷却降温所回收的热量来维持流化床反应器所需的温度。
19.根据本发明的相关实施例，在铝矿石的氯化冶炼工序中，将铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品送入氯化炉与包含氯气和碳还原剂的氯化剂混合并在950℃-1100℃下进行氯化焙烧。
20.根据本发明的相关实施例，铝矿石采用铝土矿，将铝土矿进行细磨制成氯化冶金半成品送入氯化炉。
21.根据本发明的相关实施例，氯化铝的电解制铝工序采用alcoa氯化铝电解法中的氯化铝电解工艺。
22.第二个方面，提供了一种铝冶炼系统，包括：铝矿石的氯化冶炼装备，用于使铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品在氯化炉中与氯化剂混合并通过氯化焙烧使铝矿石中的待提取物转变为氯化物从而以烟气的形式从氯化炉中排出，其中，氯化物包含高沸点氯化物、中沸点氯化物和低沸点氯化物，高沸点氯化物是指沸点温度大于氯化铝的沸点温度的氯化物，中沸点氯化物主要为氯化铝，低沸点氯化物是指沸点温度小于氯化铝
的沸点温度的氯化物；烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序装备，用于将从氯化炉中排出的烟气进行分段冷却降温及氯化物分离回收，分段冷却降温及氯化物分离回收包含先后依次进行的第一段冷却降温及氯化物分离回收、第二段冷却降温及氯化物分离回收和第三段冷却降温及氯化物分离回收，第一段冷却降温及氯化物分离回收时，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至低于高沸点氯化物的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置将烟气中析出的主要为高沸点氯化物的颗粒物从烟气中分离和回收，第二段冷却降温及氯化物分离回收时，将第一分离装置输出的烟气的温度降至低于氯化铝的沸点且高于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第二分离装置将烟气中析出的主要为氯化铝的颗粒物从烟气中分离和回收，第三段冷却降温及氯化物分离回收时，将第二分离装置输出的烟气的温度降至低于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第三分离装置将烟气中析出的主要为低沸点氯化物的物质从烟气中分离和回收，第三分离装置输出的尾气用于后续处理；氯化铝的电解制铝装备，用于将通过第二分离装置分离和回收的氯化铝导入氯化铝电解槽，从而通过电解生成纯铝和氯气并分别回收。
23.根据本发明的相关实施例，氯化铝的电解制铝装备采用alcoa氯化铝电解法中的双极性电极多室电解槽。
24.此外，上述第二个方面的一种铝冶炼系统还可以包含用于实施上述第一个方面的一种铝冶炼方法的其他技术手段/内容/细节。
25.第三个方面，提供了一种用于铝冶炼系统的烟气处理装置，用于上述第二个方面的一种铝冶炼系统，包括所述烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序系统。
26.根据本发明的相关实施例，烟气处理装置包括用于第一段冷却降温及氯化物分离回收的第一烟气冷却器和第一分离装置，用于第二段冷却降温及氯化物分离回收的第二烟气冷却器和第二分离装置，用于第三段冷却降温及氯化物分离回收的第三烟气冷却器和第三分离装置。
27.根据本发明的相关实施例，第一烟气冷却器和第二烟气冷却器优选采用通过冷却用惰性气体与烟气进行混合来实现烟气冷却降温的烟气冷却器。
28.根据本发明的相关实施例，第一分离装置和第二分离装置优选采用高温烟气过滤器，该高温烟气过滤器采用对待过滤烟气进行物理拦截的滤芯。
29.根据本发明的相关实施例，第三烟气冷却器优选采用通过液体氯化硅对烟气进行淋洗冷却的烟气冷却器，第三分离装置与第三烟气冷却器为同一设备。
30.此外，上述第三个方面的一种用于铝冶炼系统的烟气处理装置还可以包含用于实施上述第一个方面的一种铝冶炼方法的其他技术手段/内容/细节。
31.第四个方面，提供了一种铝冶炼工艺，包括：1)铝矿石的氯化冶炼工序：将铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品送入氯化炉与氯化剂混合并通过氯化焙烧使铝矿石中的待提取物转变为氯化物从而以烟气的形式从氯化炉中排出，其中，氯化物包含高沸点氯化物、中沸点氯化物和低沸点氯化物，高沸点氯化物是指沸点温度大于氯化铝的沸点温度的氯化物，中沸点氯化物主要为氯化铝，低沸点氯化物是指沸点温度小于氯化铝的沸点温度的氯化物；2)烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序：将从氯化炉中排出的烟气进行分段冷却降温及氯化物分离回收，分段冷却降温及氯化物分离回收包含先后依次进行的第一段冷却降温及氯化物分离回收、第二段冷却降温及氯化物分离回收和第三段冷却
降温及氯化物分离回收，第一段冷却降温及氯化物分离回收时，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至低于高沸点氯化物的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置将烟气中析出的主要为高沸点氯化物的颗粒物从烟气中分离和回收，第二段冷却降温及氯化物分离回收时，将第一分离装置输出的烟气的温度降至低于氯化铝的沸点且高于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第二分离装置将烟气中析出的主要为氯化铝的颗粒物从烟气中分离和回收，第三段冷却降温及氯化物分离回收时，将第二分离装置输出的烟气的温度降至低于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第三分离装置将烟气中析出的主要为低沸点氯化物的物质从烟气中分离和回收，第三分离装置输出的尾气用于后续处理。
32.根据本发明的相关实施例，氯气可以作为氯化剂回用至铝矿石的氯化冶炼工序。根据本发明的实施例，高沸点氯化物主要为氯化铁，第一段冷却降温及氯化物分离回收时，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至300℃-200℃，进一步为280℃-220℃，更进一步为250℃；第二段冷却降温及氯化物分离回收时，将第一分离装置输出的烟气的温度降至160℃-70℃，进一步为130℃-80℃，更进一步为100℃；低沸点氯化物主要为氯化硅，第三段冷却降温及氯化物分离回收时，将第二分离装置输出的烟气的温度降至50℃以下。
33.根据本发明的相关实施例，高沸点氯化物还包含氯化镁，第一段冷却降温及氯化物分离回收进一步分为第一段冷却降温前段工序和第一段冷却降温后段工序；第一段冷却降温前段工序中，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至低于氯化镁的沸点且高于氯化铁的沸点的范围内并通过第一分离装置的一级分离单元将烟气中析出的主要为氯化镁的颗粒物从烟气中分离和回收；第一段冷却降温后段工序中，将从第一分离单元中排出的烟气的温度降至低于氯化铁的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置的二级分离单元将烟气中析出的主要为氯化铁的颗粒物从烟气中分离和回收。
34.根据本发明的相关实施例，第一段冷却降温前段工序时将从氯化炉中排出的烟气的温度降至600℃-350℃，进一步为550℃-450℃，更进一步为500℃。
35.根据本发明的相关实施例，还包括氯化硅的还原制硅工序：将通过第三分离装置分离和回收的氯化硅导入氯化硅还原炉，从而通过氢还原氯化硅生成硅和氯化氢并分别回收。
36.根据本发明的相关实施例，将还原制硅工序中通过氢还原氯化硅生成的氯化氢导入氯化氢制备氯气用流化床反应器，该流化床反应器采用金属氧化物催化剂(例如δ-氧化铝)并在350℃-450℃的温度和0.1mpa-1.1mpa的绝对压力下通过氧气氧化氯化氢制备氯气，该流化床反应器制备的氯气回用至铝矿石的氯化冶炼工序，并且，该流化床反应器利用烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序中进行烟气冷却降温所回收的热量来维持流化床反应器所需的温度。
37.根据本发明的相关实施例，在铝矿石的氯化冶炼工序中，将铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品送入氯化炉与包含氯气和碳还原剂的氯化剂混合并在950℃-1100℃下进行氯化焙烧。
38.根据本发明的相关实施例，铝矿石采用铝土矿，将铝土矿进行细磨制成氯化冶金半成品送入氯化炉。
39.第五个方面，提供了一种铝冶炼系统，包括：铝矿石的氯化冶炼装备，用于使铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品在氯化炉中与氯化剂混合并通过氯化焙烧使
铝矿石中的待提取物转变为氯化物从而以烟气的形式从氯化炉中排出，其中，氯化物包含高沸点氯化物、中沸点氯化物和低沸点氯化物，高沸点氯化物是指沸点温度大于氯化铝的沸点温度的氯化物，中沸点氯化物主要为氯化铝，低沸点氯化物是指沸点温度小于氯化铝的沸点温度的氯化物；烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序装备，用于将从氯化炉中排出的烟气进行分段冷却降温及氯化物分离回收，分段冷却降温及氯化物分离回收包含先后依次进行的第一段冷却降温及氯化物分离回收、第二段冷却降温及氯化物分离回收和第三段冷却降温及氯化物分离回收，第一段冷却降温及氯化物分离回收时，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至低于高沸点氯化物的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置将烟气中析出的主要为高沸点氯化物的颗粒物从烟气中分离和回收，第二段冷却降温及氯化物分离回收时，将第一分离装置输出的烟气的温度降至低于氯化铝的沸点且高于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第二分离装置将烟气中析出的主要为氯化铝的颗粒物从烟气中分离和回收，第三段冷却降温及氯化物分离回收时，将第二分离装置输出的烟气的温度降至低于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第三分离装置将烟气中析出的主要为低沸点氯化物的物质从烟气中分离和回收，第三分离装置输出的尾气用于后续处理。
40.此外，上述第五个方面的一种铝冶炼系统还可以包含用于实施上述第四个方面的一种铝冶炼方法的其他技术手段/内容/细节。
41.第六个方面，提供了一种用于铝冶炼系统的烟气处理装置，用于上述第五个方面的一种铝冶炼系统，包括所述烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序系统。
42.根据本发明的相关实施例，烟气处理装置包括用于第一段冷却降温及氯化物分离回收的第一烟气冷却器和第一分离装置，用于第二段冷却降温及氯化物分离回收的第二烟气冷却器和第二分离装置，用于第三段冷却降温及氯化物分离回收的第三烟气冷却器和第三分离装置。
43.根据本发明的相关实施例，第一烟气冷却器和第二烟气冷却器优选采用通过冷却用惰性气体与烟气进行混合来实现烟气冷却降温的烟气冷却器。
44.根据本发明的相关实施例，第一分离装置和第二分离装置优选采用高温烟气过滤器，该高温烟气过滤器采用对待过滤烟气进行物理拦截的滤芯。
45.根据本发明的相关实施例，第三烟气冷却器优选采用通过液体氯化硅对烟气进行淋洗冷却的烟气冷却器，第三分离装置与第三烟气冷却器为同一设备。
46.此外，上述第六个方面的一种用于铝冶炼系统的烟气处理装置还可以包含用于实施上述第四个方面的一种铝冶炼方法的其他技术手段/内容/细节。
47.本发明的铝冶炼工艺、铝冶炼系统通过氯化焙烧使铝矿石中的待提取物转变为氯化物从而以烟气的形式从氯化炉中排出，氯化物包含高沸点氯化物、中沸点氯化物和低沸点氯化物，高沸点氯化物是指沸点温度大于氯化铝的沸点温度的氯化物，中沸点氯化物主要为氯化铝，低沸点氯化物是指沸点温度小于氯化铝的沸点温度的氯化物，此后，含有这些氯化物的烟气进入烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序，实现对高沸点氯化物、中沸点氯化物和低沸点氯化物的分别回收，且回收获得的氯化铝具有较高的纯度。本发明的铝冶炼工艺、铝冶炼系统得到氯化铝的过程的工艺流程简单，且不产生赤泥而污染大大降低。获得的氯化铝可以通过alcoa氯化铝电解法进行电解制铝，克服了以往alcoa氯化铝电解法
需要以工业纯氧化硅为原料而通过氯化铝制备过程得到作为后续氯化铝电解的固体氯化铝的缺陷，因此可显著地提升alcoa氯化铝电解法的节能优势。
附图说明
48.图1为本发明实施例1的铝冶炼工艺的示意图。
具体实施方式
49.图1为本发明实施例1的铝冶炼工艺的示意图。根据图1所示，本发明实施例1的铝冶炼工艺主要包括：1)铝矿石的氯化冶炼工序、2)烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序、3)氯化铝的电解制铝工序以及4)氯化硅的还原制硅工序。
50.所述铝矿石的氯化冶炼工序主要是将铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品送入氯化炉1与氯化剂混合并通过氯化焙烧使铝矿石中的待提取物转变为氯化物从而以烟气的形式从氯化炉中排出，其中，氯化物包含高沸点氯化物、中沸点氯化物和低沸点氯化物，高沸点氯化物是指沸点温度大于氯化铝的沸点温度的氯化物，中沸点氯化物主要为氯化铝，低沸点氯化物是指沸点温度小于氯化铝的沸点温度的氯化物。
51.所述烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序主要是将从氯化炉1中排出的烟气进行分段冷却降温及氯化物分离回收，分段冷却降温及氯化物分离回收包含先后依次进行的第一段冷却降温及氯化物分离回收、第二段冷却降温及氯化物分离回收和第三段冷却降温及氯化物分离回收。
52.第一段冷却降温及氯化物分离回收时，将从氯化炉1中排出的烟气的温度降至低于高沸点氯化物的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置22将烟气中析出的主要为高沸点氯化物的颗粒物从烟气中分离和回收。
53.第二段冷却降温及氯化物分离回收时，将第一分离装置22输出的烟气的温度降至低于氯化铝的沸点且高于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第二分离装置32将烟气中析出的主要为氯化铝的颗粒物从烟气中分离和回收。
54.第三段冷却降温及氯化物分离回收时，将第二分离装置32输出的烟气的温度降至低于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第三分离装置4将烟气中析出的主要为低沸点氯化物的物质从烟气中分离和回收，第三分离装置4输出的尾气用于后续处理。
55.所述氯化铝的电解制铝工序主要是将通过第二分离装置32分离和回收的氯化铝导入氯化铝电解槽5，从而通过电解生成纯铝和氯气并分别回收。
56.所述氯化硅的还原制硅工序主要是将通过第三分离装置4分离和回收的氯化硅导入氯化硅还原炉6而通过氢还原氯化硅生成硅和氯化氢并分别回收。
57.铝矿石主要是指铝土矿。铝土矿实际上是指工业上能利用的以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。
58.一水硬铝石，又名水铝石，结构式和分子式分别为alo(oh)和al2o3·
h2o。斜方晶系，结晶完好者呈柱状、板状、鳞片状、针状、棱状等。矿石中的水铝石一般均含有tio2、sio2、fe2o3、ga2o3、nb2o5、ta2o5、tr2o3等不同量类质同象混入物。水铝石溶于酸和碱，但在常温常压下溶解甚弱，需在高温高压和强酸或强碱浓度下才能完全分解。
59.一水硬铝石形成于酸性介质，与一水软铝石、赤铁矿、针铁矿、高岭石、绿泥石、黄
铁矿等共生。其水化可变成三水铝石，脱水可变成α刚玉，可被高岭石、黄铁矿、菱铁矿、绿泥石等交代。
60.一水软铝石又名勃姆石、软水铝石，结构式为alo(oh)，分子式为al2o3·
h2o。斜方晶系，结晶完好者呈菱形体、棱面状、棱状、针状、纤维状和六角板状。矿石中的一水软铝石常含fe2o3、tio2、cr2o、ga2o3等类质同象。
61.一水软铝石可溶于酸和碱。该矿物形成于酸性介质，主要产在沉积铝土矿中，其特征是与菱铁矿共生。它可被一水硬铝石、三水铝石、高岭石等交代，脱水可转变成一水硬铝石和α刚玉，水化可变成三水铝石。
62.三水铝石又名水铝氧石、氢氧铝石，结构式al(oh)，分子式为al2o3·3h2o。单斜晶系，结晶完好者呈六角板状、棱镜状，常有呈细晶状集合体或双晶，矿石中三水铝石多呈不规则状集合体，均含有不同量的tio2、sio2、fe2o3、nb2o5、ta2o5、ga2o3等类质同象或机械混入物。三水铝石溶于酸和碱，其粉末加热到100℃经2h即可完全溶解。该矿物形成于酸性介质，在风化壳矿床中三水铝石是原生矿物，也是主要矿石矿物，与高岭石、针铁矿、赤铁矿、伊利石等共生。三水铝石脱水可变成一水软铝石、一水硬铝石和α刚玉，可被高岭石、多水高岭石等交代。
63.铝土矿的化学成分主要为al2o3、sio2、fe2o3、tio2、h2o，五者总量占成分的95wt％以上，一般＞98wt％，次要成分有s、cao、mgo、k2o、na2o、co2、mno2、有机质、碳质等，微量成分有ga、ge、nb、ta、tr、co、zr、v、p、cr、ni等。al2o3主要赋存于铝矿物——水铝石、一水软铝石、三水铝石中，其次赋存于硅矿物中(主要是高岭石类矿物)。
64.铝土矿在进入氯化炉1之前通常需要进行预处理，以去除铝土矿中的水分等物质并将铝土矿处理成所需的形态以更好的进行氯化焙烧。一种具体实施方式中，铝土矿在进入氯化炉1之前经过了细磨，细磨是冶金领域常用的矿石预处理手段，细磨后的铝矿石即成为一种氯化冶金半成品(粉料)。
65.碳作为还原剂可以使氯化反应更有效的进行，因此，铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品中通常还需混合碳还原剂，例如焦炭。一种具体实施方式中，在铝矿石的氯化冶炼工序中，将细磨后的铝矿石和焦炭混合送入氯化炉1并在950℃-1100℃下进行氯化焙烧，氯化剂使用氯气。这样，产生的烟气中的氯化物主要是氯化铁、氯化铝、氯化硅和氯化镁。
66.氯化铁是一种共价无机化合物，化学式fecl3，沸点316℃。氯化铝是一种无机化合物，化学式为alcl3，沸点为178℃。氯化硅又名四氯硅烷，是一种无机化合物，化学式为sicl4，常温下为无色或淡黄色发烟液体，沸点为57.6℃。氯化镁是一种无机物，化学式mgcl2，沸点1412℃。因此，氯化镁和氯化铁可作为上述高沸点氯化物，氯化硅可作为上述低沸点氯化物。
67.此外，第一段冷却降温及氯化物分离回收可进一步分为第一段冷却降温前段工序和第一段冷却降温后段工序。第一段冷却降温前段工序中，将从氯化炉1中排出的烟气的温度降至低于氯化镁的沸点且高于氯化铁的沸点的范围内并通过第一分离装置22的一级分离单元221将烟气中析出的主要为氯化镁的颗粒物从烟气中分离和回收；第一段冷却降温后段工序中，将从一级分离单元221中排出的烟气的温度降至低于氯化铁的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置22的二级分离单元222将烟气中析出的主要为氯
化铁的颗粒物从烟气中分离和回收。由此，可以实现氯化镁和氯化铁的选择性分离和回收。
68.通常而言，第一段冷却降温前段工序时可将从氯化炉1中排出的烟气的温度降至600℃-350℃，优选为550℃-450℃，更优选为500℃；第一段冷却降温后段工序可将从一级分离单元221中排出的烟气的温度降至300℃-200℃，优选为280℃-220℃，更优选为250℃；第二段冷却降温及氯化物分离回收时可以将二级分离单元222输出的烟气的温度降至160℃-70℃，优选为130℃-80℃，更优选为100℃；第三段冷却降温及氯化物分离回收时可以将第二分离装置32输出的烟气的温度降至50℃以下。
69.在第一段冷却降温前段工序、第一段冷却降温后段工序、第二段冷却降温及氯化物分离回收以及第三段冷却降温及氯化物分离回收时，为了实现对对应烟气的冷却降温，通常分别设有冷却器(关于冷却器的具体结构和工作原理将在后续展开)。
70.上述第一段冷却降温前段工序时可将从氯化炉1中排出的烟气的温度降至600℃-350℃，这里的温度可以是指一级分离单元221的烟气出口温度，也可以是指一级分离单元221前部的冷却器的烟气出口问题；但由于烟气在一级分离单元221中往往存在一定幅度的降温，因此，最好以一级分离单元221的烟气出口温度为准。以此类推，可得到其他分离单元和分离装置烟气出口温度。
71.氯化铝的电解制铝工序可以采用alcoa氯化铝电解法中的氯化铝电解工艺。如图1所示，alcoa氯化铝电解法的氯化铝电解槽5采用了双极性电极多室电解槽。双极性电极多室电解槽的槽体表面有一个钢壳，钢壳内部砌筑耐火耐侵蚀的非导电性材料，槽体上部为盖子，盖子上的孔洞可供氯化铝原料加入以及排出电解产物铝液和氯气。双极性电极多室电解槽的电极包括位于槽体上部的阳极51、位于槽体下部的阴极52和诸多上下间隔排列在阳极51与阴极52之间的双极性电极53，双极性电极53的上表面为阴极，下表面为阳极，故上述所有电极中任意上下相邻的两电极之间构成一个电解室，整个双极性电极多室电解槽相当于由这些电解室串联的多室槽，上述所有电极均由石墨制成且相邻电极之间的极间距很小，石墨电极几乎不消耗，故不必像冰晶石一氧化铝熔盐电解那样要经常更换阳极。双极性电极多室电解槽内所使用的电解质主要有两类，一类是纯氯化物组成的电解质体系，如nacl-kcl-alcl3系或nacl-kcl-licl-alcl3系；另一类是氯化物与氟化物混合体系，如nacl-cacl
2-caf
2-a1c13系等。工作时，各个阴极上产生的铝液向下流动并汇集在槽体底部，最后通过从盖子上插入的吸管抽出，各个阳极上产生的氯气向上流动并从盖子上的相应出口排出。alcoa氯化铝电解法中的氯化铝电解工艺相比于冰晶石一氧化铝熔盐电解法可节电30％，从而大大减小了电解铝生产能耗。
72.氯化铝电解槽5产生的氯气可作为氯化剂回用至铝矿石的氯化冶炼工序。从而实现氯的循环。
73.此外，氯化硅的还原制硅工序中，还可以将还原制硅工序中通过氢还原氯化硅生成的氯化氢导入氯化氢制备氯气用流化床反应器7，该流化床反应器采用金属氧化物催化剂(例如δ-氧化铝，这种催化剂在铝冶炼现场容易的获得)并在350℃-450℃的温度和0.1mpa-1.1mpa的绝对压力下通过氧气氧化氯化氢制备氯气，该流化床反应器7制备的氯气可回用至铝矿石的氯化冶炼工序。上述氯化氢制备氯气的工艺是已知的，被称为deacon法，可以参考专利文献de-a102004014677。
74.deacon法中需要对流化床反应器7内的温度进行控制，例如在需要在流化床反应
器7启动阶段对其进行加热。因而，该流化床反应器7可以利用烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序中进行烟气冷却降温所回收的热量来维持流化床反应器7所需的温度。
75.显然，上述铝冶炼工艺基于一种铝冶炼系统。如图1所示，该铝冶炼系统主要包括：铝矿石的氯化冶炼装备、烟气分段冷却降温及氯化物分离回收装备、电解制铝装备和氯化硅的还原制硅装备。
76.其中，铝矿石的氯化冶炼装备主要包括氯化炉1，铝矿石的氯化冶炼装备用于使铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品在氯化炉1中与氯化剂混合并通过氯化焙烧使铝矿石中的待提取物转变为氯化物从而以烟气的形式从氯化炉中排出，氯化物包含高沸点氯化物、中沸点氯化物和低沸点氯化物，高沸点氯化物是指沸点温度大于氯化铝的沸点温度的氯化物，中沸点氯化物主要为氯化铝，低沸点氯化物是指沸点温度小于氯化铝的沸点温度的氯化物。
77.烟气分段冷却降温及氯化物分离回收装备主要包括第一段冷却降温及氯化物分离回收装置、第二段冷却降温及氯化物分离回收装置和第三段冷却降温及氯化物分离回收装置。烟气分段冷却降温及氯化物分离回收装备用于将从氯化炉1中排出的烟气进行分段冷却降温及氯化物分离回收，分段冷却降温及氯化物分离回收包含先后依次进行的第一段冷却降温及氯化物分离回收、第二段冷却降温及氯化物分离回收和第三段冷却降温及氯化物分离回收，第一段冷却降温及氯化物分离回收时，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至低于高沸点氯化物的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置22将烟气中析出的主要为高沸点氯化物的颗粒物从烟气中分离和回收，第二段冷却降温及氯化物分离回收时，将第一分离装置22输出的烟气的温度降至低于氯化铝的沸点且高于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第二分离装置32将烟气中析出的主要为氯化铝的颗粒物从烟气中分离和回收，第三段冷却降温及氯化物分离回收时，将第二分离装置32输出的烟气的温度降至低于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第三分离装置4将烟气中析出的主要为低沸点氯化物的物质从烟气中分离和回收，第三分离装置输出的尾气用于后续处理。
78.氯化铝的电解制铝装备用于将通过第二分离装置32分离和回收的氯化铝导入氯化铝电解槽5，从而通过电解生成纯铝和氯气并分别回收。
79.氯化硅的还原制硅装备用于将通过第三分离装置4分离和回收的氯化硅导入氯化硅还原炉6，从而通过氢还原氯化硅生成硅和氯化氢并分别回收。
80.第一段冷却降温及氯化物分离回收装置包含第一段冷却降温前段工序冷却器211和一级分离单元221，以及，第一段冷却降温后段工序冷却器212和二级分离单元222。
81.第一段冷却降温前段工序冷却器211可以同时通过两种方式来进行烟气冷却降温。第一种方式是用冷却用惰性气体(这里的惰性气体是指不影响工艺实施的气体，优选采用第三分离装置4输出的尾气)与烟气进行混合来实现烟气冷却降温；第二种方式是用安装在第一段冷却降温前段工序冷却器211中的间壁换热器2111来实现烟气冷却降温。第一段冷却降温前段工序冷却器211的壳体内壁以及间壁换热器2111均可以采用石墨来制造，以防止氯的腐蚀。第一段冷却降温前段工序冷却器211的底部有锥形料斗，方便析出的粉尘的卸料。由于第一段冷却降温前段工序冷却器211同时通过两种方式来进行烟气冷却降温，用冷却用惰性气体与烟气进行混合可以实现烟气快速冷却降温；用间壁换热器2111可以实现烟气温度的精确控制，同时实现热量回收。
82.第一段冷却降温后段工序冷却器212可以采用冷却用惰性气体(这里的惰性气体是指不影响工艺实施的气体，优选采用第三分离装置4输出的尾气)与烟气进行混合来实现烟气冷却降温的冷却器或用安装在第二段冷却降温前段工序冷却器212中的间壁换热器来实现烟气冷却降温的冷却器。
83.一级分离单元221和二级分离单元222均可采用高温烟气过滤器，该高温烟气过滤器采用对待过滤烟气进行物理拦截的滤芯2211。滤芯2211可以采用陶瓷滤芯和金属滤芯，优选采用金属膜滤芯(即由金属制成的薄膜作为过滤面的滤芯)。高温烟气过滤器底部同样有锥形料斗，方便粉尘的卸料。
84.第二段冷却降温及氯化物分离回收装置包含第二冷却器31和第二分离装置32。第二冷却器31的结构可以与第一段冷却降温前段工序冷却器211或第一段冷却降温后段工序冷却器212相同。第二分离装置32可以采用与一级分离单元221和二级分离单元222相同的结构，也可以采用常规的布袋除尘器等。
85.第三段冷却降温及氯化物分离回收装置包含第三烟气冷却器和第三分离装置4，第三烟气冷却器采用通过液体氯化硅对烟气进行淋洗冷却的烟气冷却器，且第三分离装置4与第三烟气冷却器为同一设备。
86.第一段冷却降温前段工序冷却器211和/或第一段冷却降温后段工序冷却器212和/或第二冷却器31中的间壁换热器2111中的冷却介质(可采用冷却水)被加热后可混合进入流化床反应器7，这样，流化床反应器7即可以利用烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序中进行烟气冷却降温所回收的热量来维持流化床反应器7所需的温度。通过控制第一段冷却降温前段工序冷却器211、第一段冷却降温后段工序冷却器212和第二冷却器31中的间壁换热器2111中的冷却水被加热后的混合比例，实现对进入流化床反应器7中的间壁换热器的热水温度，从而根据需要对流化床反应器7内的温度进行控制。
87.本发明实施例1的铝冶炼工艺可以看成一个多联产工艺，可同时生产氯化镁、氯化铁、铝和硅。
88.本发明实施例2的铝冶炼工艺仅包括上述铝矿石的氯化冶炼工序和烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序，该工艺的产品为氯化镁、氯化铁、氯化铝和氯化硅。
89.以上对本技术实施例的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本说明书的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于专利保护的范围。

技术特征：
1.一种铝冶炼工艺，其特征在于，包括：1)铝矿石的氯化冶炼工序：将铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品送入氯化炉与氯化剂混合并通过氯化焙烧使铝矿石中的待提取物转变为氯化物从而以烟气的形式从氯化炉中排出，其中，氯化物包含高沸点氯化物、中沸点氯化物和低沸点氯化物，高沸点氯化物是指沸点温度大于氯化铝的沸点温度的氯化物，中沸点氯化物主要为氯化铝，低沸点氯化物是指沸点温度小于氯化铝的沸点温度的氯化物；2)烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序：将从氯化炉中排出的烟气进行分段冷却降温及氯化物分离回收，分段冷却降温及氯化物分离回收包含先后依次进行的第一段冷却降温及氯化物分离回收、第二段冷却降温及氯化物分离回收和第三段冷却降温及氯化物分离回收，第一段冷却降温及氯化物分离回收时，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至低于高沸点氯化物的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置将烟气中析出的主要为高沸点氯化物的颗粒物从烟气中分离和回收，第二段冷却降温及氯化物分离回收时，将第一分离装置输出的烟气的温度降至低于氯化铝的沸点且高于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第二分离装置将烟气中析出的主要为氯化铝的颗粒物从烟气中分离和回收，第三段冷却降温及氯化物分离回收时，将第二分离装置输出的烟气的温度降至低于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第三分离装置将烟气中析出的主要为低沸点氯化物的物质从烟气中分离和回收，第三分离装置输出的尾气用于后续处理；3)氯化铝的电解制铝工序：将通过第二分离装置分离和回收的氯化铝导入氯化铝电解槽，从而通过电解生成纯铝和氯气并分别回收，其中氯气可以但不必须作为氯化剂回用至铝矿石的氯化冶炼工序，并且，氯化铝的电解制铝工序可以但不必须采用alcoa氯化铝电解法中的氯化铝电解工艺。2.一种铝冶炼工艺，其特征在于，包括：1)铝矿石的氯化冶炼工序：将铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品送入氯化炉与氯化剂混合并通过氯化焙烧使铝矿石中的待提取物转变为氯化物从而以烟气的形式从氯化炉中排出，其中，氯化物包含高沸点氯化物、中沸点氯化物和低沸点氯化物，高沸点氯化物是指沸点温度大于氯化铝的沸点温度的氯化物，中沸点氯化物主要为氯化铝，低沸点氯化物是指沸点温度小于氯化铝的沸点温度的氯化物；2)烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序：将从氯化炉中排出的烟气进行分段冷却降温及氯化物分离回收，分段冷却降温及氯化物分离回收包含先后依次进行的第一段冷却降温及氯化物分离回收、第二段冷却降温及氯化物分离回收和第三段冷却降温及氯化物分离回收，第一段冷却降温及氯化物分离回收时，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至低于高沸点氯化物的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置将烟气中析出的主要为高沸点氯化物的颗粒物从烟气中分离和回收，第二段冷却降温及氯化物分离回收时，将第一分离装置输出的烟气的温度降至低于氯
化铝的沸点且高于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第二分离装置将烟气中析出的主要为氯化铝的颗粒物从烟气中分离和回收，第三段冷却降温及氯化物分离回收时，将第二分离装置输出的烟气的温度降至低于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第三分离装置将烟气中析出的主要为低沸点氯化物的物质从烟气中分离和回收，第三分离装置输出的尾气用于后续处理。3.如权利要求1或2所述的一种铝冶炼工艺，其特征在于：高沸点氯化物主要为氯化铁，第一段冷却降温及氯化物分离回收时，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至300℃-200℃，进一步为280℃-220℃，更进一步为250℃；第二段冷却降温及氯化物分离回收时，将第一分离装置输出的烟气的温度降至160℃-70℃，进一步为130℃-80℃，更进一步为100℃；低沸点氯化物主要为氯化硅，第三段冷却降温及氯化物分离回收时，将第二分离装置输出的烟气的温度降至50℃以下。4.如权利要求3所述的一种铝冶炼工艺，其特征在于：高沸点氯化物还包含氯化镁，第一段冷却降温及氯化物分离回收进一步分为第一段冷却降温前段工序和第一段冷却降温后段工序；第一段冷却降温前段工序中，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至低于氯化镁的沸点且高于氯化铁的沸点的范围内并通过第一分离装置的一级分离单元将烟气中析出的主要为氯化镁的颗粒物从烟气中分离和回收；第一段冷却降温后段工序中，将从一级分离单元中排出的烟气的温度降至低于氯化铁的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置的二级分离单元将烟气中析出的主要为氯化铁的颗粒物从烟气中分离和回收。5.如权利要求4所述的一种铝冶炼工艺，其特征在于：第一段冷却降温前段工序时将从氯化炉中排出的烟气的温度降至600℃-350℃，进一步为550℃-450℃，更进一步为500℃。6.如权利要求3所述的一种铝冶炼工艺，其特征在于：还包括氯化硅的还原制硅工序：将通过第三分离装置分离和回收的氯化硅导入氯化硅还原炉，从而通过氢还原氯化硅生成硅和氯化氢并分别回收。7.如权利要求6所述的一种铝冶炼工艺，其特征在于：将还原制硅工序中通过氢还原氯化硅生成的氯化氢导入氯化氢制备氯气用流化床反应器，该流化床反应器采用金属氧化物催化剂(例如δ-氧化铝)并在350℃-450℃的温度和0.1mpa-1.1mpa的绝对压力下通过氧气氧化氯化氢制备氯气，该流化床反应器制备的氯气回用至铝矿石的氯化冶炼工序，并且，该流化床反应器可以但不必须利用烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序中进行烟气冷却降温所回收的热量来维持流化床反应器所需的温度。8.如权利要求1或2所述的一种铝冶炼工艺，其特征在于：在铝矿石的氯化冶炼工序中，将铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品送入氯化炉与包含氯气和碳还原剂的氯化剂混合并在950℃-1100℃下进行氯化焙烧；并且/或者，铝矿石采用铝土矿，将铝土矿进行细磨制成氯化冶金半成品送入氯化炉。9.一种铝冶炼系统，其特征在于，包括：铝矿石的氯化冶炼装备，用于使铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品在氯化炉中与氯化剂混合并通过氯化焙烧使铝矿石中的待提取物转变为氯化物从而以烟气的形式从氯化炉中排出，其中，氯化物包含高沸点氯化物、中沸点氯化物和低沸点氯化物，高沸点氯化物是指沸点温度大于氯化铝的沸点温度的氯化物，中沸点氯化物主要为氯化铝，
低沸点氯化物是指沸点温度小于氯化铝的沸点温度的氯化物；烟气分段冷却降温及氯化物分离回收装备，用于将从氯化炉中排出的烟气进行分段冷却降温及氯化物分离回收，分段冷却降温及氯化物分离回收包含先后依次进行的第一段冷却降温及氯化物分离回收、第二段冷却降温及氯化物分离回收和第三段冷却降温及氯化物分离回收，第一段冷却降温及氯化物分离回收时，将从氯化炉中排出的烟气的温度降至低于高沸点氯化物的沸点且高于氯化铝的沸点的范围内并通过第一分离装置将烟气中析出的主要为高沸点氯化物的颗粒物从烟气中分离和回收，第二段冷却降温及氯化物分离回收时，将第一分离装置输出的烟气的温度降至低于氯化铝的沸点且高于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第二分离装置将烟气中析出的主要为氯化铝的颗粒物从烟气中分离和回收，第三段冷却降温及氯化物分离回收时，将第二分离装置输出的烟气的温度降至低于低沸点氯化物的沸点的范围内并通过第三分离装置将烟气中析出的主要为低沸点氯化物的物质从烟气中分离和回收，第三分离装置输出的尾气用于后续处理；此外，还可以但不必须包括氯化铝的电解制铝装备，用于将通过第二分离装置分离和回收的氯化铝导入氯化铝电解槽，从而通过电解生成纯铝和氯气并分别回收，其中氯气可以但不必须作为氯化剂回用至铝矿石的氯化冶炼工序，并且，氯化铝的电解制铝装备可以但不必须采用alcoa氯化铝电解法中的双极性电极多室电解槽。10.一种用于铝冶炼系统的烟气处理装置，其特征在于：用于权利要求9所述的一种铝冶炼系统，包括所述烟气分段冷却降温及氯化物分离回收装备。11.如权利要求10所述的一种用于铝冶炼系统的烟气处理装置，其特征在于：包括用于第一段冷却降温及氯化物分离回收的第一烟气冷却器和第一分离装置，用于第二段冷却降温及氯化物分离回收的第二烟气冷却器和第二分离装置，用于第三段冷却降温及氯化物分离回收的第三烟气冷却器和第三分离装置；其中，第一烟气冷却器和第二烟气冷却器优选采用通过冷却用惰性气体与烟气进行混合来实现烟气冷却降温的烟气冷却器；其中，第一分离装置和第二分离装置优选采用高温烟气过滤器，该高温烟气过滤器采用对待过滤烟气进行物理拦截的滤芯；第三烟气冷却器优选采用通过液体氯化硅对烟气进行淋洗冷却的烟气冷却器，且第三分离装置与第三烟气冷却器为同一设备。

技术总结
本发明公开了一种铝冶炼工艺、系统及其烟气处理装置，以解决改善目前工业上金属铝的生产中从铝矿石生产氧化铝的过程工艺复杂且污染较大的技术问题。铝冶炼工艺，包括：1)铝矿石的氯化冶炼工序：将铝矿石或者由铝矿石处理而成的氯化冶金半成品送入氯化炉与氯化剂混合并通过氯化焙烧使铝矿石中的待提取物转变为氯化物从而以烟气的形式从氯化炉中排出；2)烟气分段冷却降温及氯化物分离回收工序：将从氯化炉中排出的烟气进行分段冷却降温及氯化物分离回收；3)氯化铝的电解制铝工序：将通过第二分离装置分离和回收的氯化铝导入氯化铝电解槽，从而通过电解生成纯铝和氯气并分别回收。工艺流程简单，且不产生赤泥而污染大大降低。低。低。


技术研发人员：高楚雄
受保护的技术使用者：高楚雄
技术研发日：2023.01.19
技术公布日：2023/7/12