專利名稱：含鐵鹽溶液的處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理鐵鹽和錳鹽的混合物以降低混合物的錳含量，尤其是涉及硫酸鹽法生產(chǎn)二氧化鈦中產(chǎn)生的鐵鹽的處理。
在生產(chǎn)二氧化鈦的硫酸鹽法中，含鈦原材料，像鈦鐵礦石，用硫酸浸漬形成固體物質(zhì)，再用水處理，過(guò)濾，得到主要含有硫酸鈦、硫酸亞鐵和硫酸鐵的溶液。通過(guò)添加鐵將鐵離子還原成亞鐵離子，真空下冷卻該溶液，使硫酸亞鐵(通常稱作綠礬)結(jié)晶析出，剩下硫酸鈦溶液，再利用水解使二氧化鈦從溶液中沉淀析出?？晒┻x擇地，首先沉淀出二氧化鈦，再使綠礬從廢液中結(jié)晶析出。
很顯然，硫酸亞鐵的量相對(duì)于產(chǎn)生的二氧化鈦的量取決于原材料中鐵和鈦的比率。典型的數(shù)值是，對(duì)于鈦鐵礦(塊狀)約為1∶1，對(duì)于鈦鐵礦(砂狀)約為0.71∶1，和對(duì)于鈦鐵礦(礦渣)約為0.15∶1。要知道，任何情況下，都會(huì)產(chǎn)生出大量的硫酸亞鐵，發(fā)現(xiàn)可以對(duì)其利用，但在對(duì)它處理中涉及到環(huán)境問(wèn)題。
硫酸亞鐵的一個(gè)應(yīng)用是作為基本材料使用，由其可制備水處理用的絮凝劑。在一種通常的方法中，將硫酸亞鐵通過(guò)用硫酸和硝酸混合物溶解，氧化成硫酸鐵。再添加含有膠體顆粒的水時(shí)，硫酸鐵水解形成不溶的氫氧化物，再與膠體顆粒相互作用，使它們凝結(jié)。然后通過(guò)沉降和/或過(guò)濾可除去絮凝的顆粒。
副產(chǎn)物的進(jìn)一步應(yīng)用是生產(chǎn)氧化鐵。然而，利用通常的方法卻不能氧化可溶性的錳。雖然已經(jīng)知道，通過(guò)進(jìn)一步添加氧化劑，像過(guò)氧化物或高錳酸鉀，可將可溶性的錳氧化成不溶的二氧化錳，如此生產(chǎn)的二氧化錳是非常細(xì)碎的膠體形式，它非常難以去除，而且去除費(fèi)用昂貴，尤其是工業(yè)規(guī)模上，因此細(xì)硫酸鐵產(chǎn)品仍含有大量的錳，使得它在以上應(yīng)用中不能令人滿意。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種受可溶性錳鹽污染含鐵鹽溶液的處理方法，包括向溶液中添加一種能夠?qū)⑺鲥i鹽轉(zhuǎn)變成二氧化錳的氧化劑，其特征在于添加二氧化錳作為引晶劑，這樣，任何膠體狀二氧化錳都會(huì)沉積在該晶種顆粒上，其特征還在于將二氧化錳顆粒從含鐵鹽溶液中分離。
按照優(yōu)選的特征，在添加氧化劑之前添加引晶劑。期望晶種顆粒的平均顆粒尺寸至少為10μm，優(yōu)選尺寸為30-50μm。
按照另一個(gè)優(yōu)選特征，可以利用硫酸亞鐵和高錳酸鉀反應(yīng)生產(chǎn)晶種顆粒。
為了降低費(fèi)用，可以將由一批量處理硫酸鐵溶液分離出的二氧化錳顆粒循環(huán)用作另一批量溶液的晶種顆粒。
利用通常方法處理硫酸亞鐵并不必將所有的硫酸亞鐵轉(zhuǎn)變成硫酸鐵。通常，這是不利的。而根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方面，通過(guò)添加高錳酸鉀，可以利用該殘存的硫酸亞鐵生產(chǎn)二氧化錳晶種顆粒。當(dāng)然，如果存在的硫酸亞鐵太少，不能產(chǎn)生所需量的晶種，則可以再添加硫酸亞鐵。
氧化劑可以是任一種已知的氧化劑，像臭氧、過(guò)氧化物或過(guò)硫酸鹽。然而，氧化劑優(yōu)選是高錳酸鉀，可以以飽和溶液的形式在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)添加。
當(dāng)在回流溫度下進(jìn)行時(shí)，該方法是有效的。然而，其可在70-80℃的溫度下進(jìn)行，即，在此溫度下，硫酸亞鐵溶解在硫酸/硝酸中，以致于可以直接從反應(yīng)器中取液體，而不需要任何額外的加熱。
根據(jù)如下實(shí)施例可以更容易地理解本發(fā)明。
實(shí)施例1在一個(gè)90分鐘的周期內(nèi)，在回流下向6升純硫酸亞鐵(20gpl Fe)中加入化學(xué)計(jì)算量(30gpl)的高錳酸鉀，以制備二氧化錳引晶劑。再將溶液在回流下保持60分鐘，過(guò)濾出產(chǎn)生的固體，并用水洗滌。利用Malvern Mastersizer測(cè)量，得到43μm的平均顆粒尺寸。
實(shí)施例2將利用硫酸鹽法制備二氧化鐵中獲得的副產(chǎn)物硫酸亞鐵溶解在硫酸和硝酸的混合物中，得到pH為0.5的硫酸鐵液體。測(cè)定鐵和錳的含量。然后將液體進(jìn)行回流，添加50gpl實(shí)施例1的晶種。利用蠕動(dòng)泵在90分鐘周期內(nèi)連續(xù)添加化學(xué)計(jì)算量的高錳酸鉀，再將混合物保持回流30分鐘。每30分鐘取一次樣品25ml，在真空下通過(guò)0.45μm過(guò)濾器過(guò)濾。對(duì)所得濾液分析其鐵、錳含量。濾出的固體用水洗滌，測(cè)定顆粒尺寸。結(jié)果示于表1中。
表1<
實(shí)施例3除了添加75gpl的晶種顆粒外，重復(fù)實(shí)施例2。結(jié)果示于表2中。
表2<
實(shí)施例4將1升實(shí)施例3的溶液置于量筒內(nèi)，并使之沉降。7天后，出現(xiàn)透明沉清液體，它含有21μg/g的錳。
實(shí)施例5除了從最終溶液中去除適量固體用作引晶劑外，重復(fù)實(shí)施例3。獲得類似的結(jié)果。
實(shí)施例6測(cè)量用硫酸和硝酸處理硫酸亞鐵產(chǎn)生的溶液中的亞鐵含量，如果需要，進(jìn)一步添加硫酸亞鐵，直到在添加化學(xué)計(jì)算量的高錳酸鉀時(shí)，足以提供75gpl的二氧化錳引晶劑為止。
然后再添加一定量的高錳酸鉀，如實(shí)施例2那樣。使最終溶液沉降。不到25小時(shí)內(nèi)形成透明沉清液體，其含有500μg/g的錳。
權(quán)利要求
1.一種處理由可溶性錳鹽污染的含鐵鹽溶液的方法，包括向溶液中添加能將所述錳鹽轉(zhuǎn)變成二氧化錳的氧化劑，其特征在于添加二氧化錳作為引晶劑，從而任何膠體二氧化錳沉積在該晶種顆粒上，其特征還在于從含鐵鹽溶液中分離二氧化錳顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在添加氧化劑之前添加引晶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于晶種顆粒的平均顆粒尺寸至少為10μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中晶種顆粒的平均顆粒尺寸為30-50μm。
5.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，其特征在于通過(guò)硫酸亞鐵和高錳酸鉀反應(yīng)生產(chǎn)晶種顆粒。
6.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，其特征在于將由溶液分離的二氧化錳顆粒進(jìn)行循環(huán)，形成晶種顆粒。
7.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，其特征在于將高錳酸鉀和，如果需要，硫酸亞鐵，添加到溶液中以產(chǎn)生晶種顆粒。
8.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，其特征在于氧化劑為高錳酸鉀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于以飽和溶液形式連續(xù)添加高錳酸鉀。
10.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，其特征在于溶液的溫度為70-80℃。
全文摘要
通過(guò)添加能夠?qū)⒖扇苄藻i鹽轉(zhuǎn)變成二氧化錳的氧化劑,和通過(guò)添加二氧化錳顆粒作為引晶劑,從而任何膠體狀二氧化錳都沉積在晶種顆粒上,而去除作為含鐵鹽溶液的污染物存在的可溶性錳鹽。
文檔編號(hào)C01G45/02GK1248230SQ9880267
公開(kāi)日2000年3月22日 申請(qǐng)日期1998年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月21日
發(fā)明者B·C·諾布勒 申請(qǐng)人:泰奧塞集團(tuán)服務(wù)有限公司