一种在洗钢、电镀等废酸中提取氯化亚铁、三氯化铁、聚合三氯化铁的生产的方法

摘要

本发明涉及一种在洗钢、电镀等废酸中提取氯化亚铁、三氯化铁、聚合三氯化铁的生产的方法，采用废酸蒸发浓缩提取氯化亚铁，然后在氯化亚铁溶液中加入浓盐酸并通入氧气进行催化氧化反应，最后对获得的三氯化铁溶液进行聚合反应，从而得到聚合三氯化铁成品。本发明方法大大降低了能耗，减小了生产成本，并且生产环境大大改善，保护了周围环境，从而既节能又环保。

说明书

技术领域

本发明涉及一种一种在洗钢、电镀等废酸中提取氯化亚铁、三氯化铁、聚合三氯化铁的生产的方法。

背景技术

三氯化铁，别名氯化铁，英文名(Ferric trichloride；Ferricchloride)，分子式FeCl3，分子量162.21，沸点319℃，熔点306℃，相对密度(水＝1)2.90；相对密度(空气＝1)5.61黑棕色结晶，也有薄片状，易溶于水，不溶于革油，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚。主要用作饮水和废水的处理剂，染料工业的氧化剂和媒染剂，有机合成的催化剂和氧化剂。

通常，生产三氯化铁主要有三种方法：即高温氯化法、盐酸氯化法及一步氯化法。

高温氯化是将铁屑在600℃左右与氯气反应，反应式为：

Fe+Cl₂＝FeCl₃

此法得到的是无水产品。

盐酸氯化法是将铁屑与盐酸作用，首先生成FeCl2。然后用氯气进行氯化。

反应式为：Fe+2HCl＝FeCl₂+H₂+2FeCl₂+Cl₂＝2FeCl₃

一步氯化法是将氯气直接通入浸泡铁屑的水中，一步合成液体FeCl₃，反应式为：

Cl₂+H₂O＝HClO+HCl

Fe+2HCl＝FeCl₂+H₂

2HClO+H₂＝Cl₂+H₂O

2FeCl₂+Cl₂＝2FeCl₃

这两种方法得到的是有水产品。

近几年来，用金属制品厂的酸洗废液(其中含FeCl₂为20％以上，含HCl为5％以下)为原料，再通氯气氯化而得液体产品。以上工艺其原料均采用氯气，而氯气对人体和农田都有危害，致使操作复杂，劳动现场环境恶劣。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种在洗钢废酸中提取聚合三氯化铁的方法，该方法能节能并降低生产成本。

本发明采用的技术方案是：

一种在洗钢、电镀等废酸中提取氯化亚铁、三氯化铁、聚合三氯化铁的生产的方法，所述方法按以下步骤：

一、用泵将废酸液经过滤器后送至高位槽，再由高位槽送至三效逆流浓缩蒸发器，控制的液位为1/2～3/4；

二、然后再通过二效入料泵将物料送入二效逆流浓缩蒸发器中，并将液位控制在1/3～1/2的范围内，通过一效入料泵将物料送入一效逆流浓缩蒸发器中，并将液位控制在1/3～1/2的范围内；

三、然后启动真空泵，系统建立起来真空平衡后，将一效的蒸汽系统启动，系统开始正常操作；一效蒸发器出来物料通过换热器给废酸预热，通过离心分离出部分氯化亚铁晶体；

四、将离心分离出部分氯化亚铁晶体后的液体通入反应釜中，并浓缩至含有40～45％氯化亚铁的溶液，加入浓度为25～33％的盐酸，使反应釜中氯化亚铁与盐酸的比例为(3～4)∶1；向调整好比例的溶液中按0.1～0.2m³/h的速度通入氧气，并用蒸汽加热至50～60℃，经2～3小时后，生成浓度为40～50％的三氯化铁溶液；

三氯化铁溶液中可缓慢加入占总体积0.8～1.5％左右的聚合稳定剂，当反应物料温度升到65～70℃时，停止蒸汽加热和停加聚合稳定剂，并按0.3～0.6m³/h的速度加大氧气通入量，控制反应釜内压力为2～3KPa，经4～6小时后，生成的聚合三氯化铁结晶析出并分离，提取液体化验氯化亚铁＜0.4g/L，生成聚合三氯化铁的反应流程结束；

五、分离出聚合三氯化铁结晶后的母液通过高位槽进入分离罐，并将加热二效蒸发器和三效蒸发器的二次蒸汽冷凝液送入分离罐，再进入稀盐酸储罐回收浓度约8-15％的盐酸。

所述聚合稳定剂是磷酸氢钙和/或磷酸氢钠。

本发明中采用三效逆流浓缩蒸发器进行浓缩提取氯化亚铁并进而氧化催化生产三氯化铁，物料在常压、加压或真空条件下进行蒸发，从废酸液中蒸发出1kg水，要消耗不少于1.2kg的加热蒸汽，因此在大规模工业生产过程中，当蒸发大量的水份时，势必要消耗大量的加热蒸汽，为了减少这项消耗，本发明采用三效逆流浓缩蒸发器，入料由三效蒸发器进入，浓缩液由一效分离器采出。而加热蒸汽由一效蒸发器进入，使废酸液中的水份受热沸腾，产生二次蒸气，其压力与温度较原加热蒸气要低，将此蒸汽做为加热蒸汽引入二效蒸发器，作为二效蒸发器的加热热源，此时，二效蒸发器变成一效分离器的蒸气冷凝器，此即多效蒸发的原理，将多个蒸发器连接起来一同操作即组成一个多效蒸发器，本装置采用的是三效蒸发器，在真空条件下，将由高位槽来的废酸液经过浓缩后送到结晶离心工序。每生产一吨产品节省蒸汽由原工艺的1.2～1.4吨降低到0.30～0.40吨。

本发明在反应釜中向浓缩一定程度后的氯化亚铁溶液中加入工业级浓盐酸，使氯化亚铁与盐酸的比例为(3～4)∶1，可以使氯化亚铁经过下面的反应式被充分的氧化成三氯化铁：

4HCl+4FeCl₂+O₂＝4FeCl₃+2H₂O

本发明产生的三氯化铁溶液再进行聚合反应，所述聚合稳定剂是磷酸氢钙和/或磷酸氢钠，从而得到聚合三氯化铁成品。本发明的聚合稳定剂可以是磷酸氢钙、也可以是磷酸氢钠或者两者的混合物，本发明方法大大降低了能耗，减小了生产成本，并且生产环境大大改善，保护了周围环境，从而既节能又环保。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明采用废酸蒸发浓缩提取氯化亚铁，然后在氯化亚铁溶液中加入浓盐酸并通入氧气进行催化氧化反应，最后对获得的三氯化铁溶液进行聚合反应，从而得到聚合三氯化铁成品，一种在洗钢、电镀等废酸中提取氯化亚铁、三氯化铁、聚合三氯化铁的生产的方法，所述方法按以下步骤：

一、用泵将废酸液经过滤器后送至高位槽，再由高位槽送至三效逆流浓缩蒸发器，控制的液位为1/2；

二、然后再通过二效入料泵将物料送入二效逆流浓缩蒸发器中，并将液位控制在1/3的范围内，通过一效入料泵将物料送入一效逆流浓缩蒸发器中，并将液位控制在1/3的范围内；

三、然后启动真空泵，系统建立起来真空平衡后，将一效的蒸汽系统启动，系统开始正常操作；一效蒸发器出来物料通过换热器给废酸预热，通过离心分离出部分氯化亚铁晶体；

四、将离心分离出部分氯化亚铁晶体后的液体通入反应釜中，并浓缩至含有40％氯化亚铁的溶液，加入浓度为25％的盐酸，使反应釜中氯化亚铁与盐酸的比例为3.5∶1；向调整好比例的溶液中按0.15m³/h的速度通入氧气，并用蒸汽加热至60℃，经2.5小时后，生成浓度为40～50％的三氯化铁溶液；

三氯化铁溶液中可缓慢加入占总体积1.2％的聚合稳定剂，所述聚合稳定剂是磷酸氢钙和/或磷酸氢钠，当反应物料温度升到68℃时，停止蒸汽加热和停加聚合稳定剂，并按0.5m³/h的速度加大氧气通入量，控制反应釜内压力为2.5KPa，经4.5小时后，生成的聚合三氯化铁结晶析出并分离，提取液体化验氯化亚铁＜0.4g/L，生成聚合三氯化铁的反应流程结束；

五、分离出聚合三氯化铁结晶后的母液通过高位槽进入分离罐，并将加热二效蒸发器和三效蒸发器的二次蒸汽冷凝液送入分离罐，再进入稀盐酸储罐回收浓度约8-15％的盐酸。