含鐵氯化鋁溶液除鐵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)分離領(lǐng)域，具體而言，涉及一種含鐵氯化鋁溶液除鐵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的日益進(jìn)步，人們對于鋁、銅、鉛、鋅等有色金屬的需求量也越來越高，其 中對于鋁的需求量最大。金屬鋁的主要來源為氧化鋁的電解，而氧化鋁主要來源于鋁土礦。 目前，國內(nèi)外的氧化鋁生產(chǎn)幾乎全部來源于鋁土礦的冶煉。然而，氧化鋁的大量生產(chǎn)導(dǎo)致優(yōu) 質(zhì)鋁土礦急劇減少。為了緩解鋁土礦資源危機，急需為尋找氧化鋁源另辟蹊徑。近些年來， 隨著我國西部煤炭資源的開發(fā)以及大型火力發(fā)電廠的建設(shè)，高鋁粉煤灰也成為了一種新型 的氧化鋁源。
[0003] 采用粉煤灰制備氧化鋁時，通常會將粉煤灰進(jìn)行鹽酸酸溶，使其中的鋁元素以離 子形式溶解于鹽酸中，形成氯化鋁溶液。然后利用氯化鋁溶液制備氧化鋁。然而，由于粉煤 灰中存在較多的鐵元素，在酸溶的過程中，這些鐵元素也會被溶解，形成二價鐵離子。在后 期的氧化過程中，二價鐵離子又會轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的三價鐵離子存在于氯化鋁溶液中。為了獲 得較為純凈的氯化鋁溶液，以保證氧化鋁產(chǎn)品的純度，必須為氯化鋁溶液進(jìn)行除鐵。
[0004] 目前對含鐵的氯化鋁溶液進(jìn)行除鐵的方法主要有以下幾種：高錳酸鉀氧化沉淀 法、亞鐵氰化鉀和鐵氰化鉀沉淀法、有機絡(luò)合沉淀法等。但這些方法有的操作復(fù)雜、成本高， 有的除鐵深度不夠，達(dá)不到低鐵級產(chǎn)品要求。
[0005] 為了進(jìn)一步改善對氯化鋁溶液進(jìn)行除鐵的效果，國內(nèi)外冶金工作者進(jìn)行了大量的 研究工作，其中，以溶劑萃取法除鐵是研究較熱的一種方法。具體地，溶劑萃取法除鐵是采 用酸性磷酸酯類、胺類、羧酸類或中性萃取劑，以及混合萃取劑等將鐵離子從溶液中萃取出 來。然而，鐵的萃取及反萃機理非常復(fù)雜，除鐵效率受到介質(zhì)條件、萃取劑的結(jié)構(gòu)、萃取體系 組成等多方面的影響，其工業(yè)應(yīng)用還為時尚早。此外，溶劑萃取除鐵法還具有成本高、環(huán)境 污染大等缺點?；诖?，急需一種高效率、低成本的方法，以對含鐵氯化鋁溶液進(jìn)行除鐵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在提供一種含鐵氯化鋁溶液除鐵的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對含鐵氯化 鋁溶液進(jìn)行除鐵時效率低、成本高的問題。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種含鐵氯化鋁溶液的除鐵 方法，其包括：使含鐵氯化鋁溶液通過含有陰離子交換樹脂的樹脂柱，利用樹脂柱對鐵離子 進(jìn)行吸附，得到離子吸附樹脂柱和除鐵后的氯化鋁溶液。
[0008] 進(jìn)一步地，含鐵氯化鋁溶液中氯化鋁的濃度為20~30wt%。
[0009] 進(jìn)一步地，對鐵離子進(jìn)行吸附的步驟中，吸附溫度為室溫~90°C，優(yōu)選為30~ 50 cC 〇
[0010] 進(jìn)一步地，對鐵離子進(jìn)行吸附的步驟中，含鐵氯化鋁溶液通過樹脂柱的流速為 1 ~4BV/h。
[0011] 進(jìn)一步地，陰離子交換樹脂為強堿性陰離子交換樹脂或弱堿性陰離子交換樹脂。
[0012] 進(jìn)一步地，陰離子交換樹脂為凝膠型強堿性陰離子交換樹脂、凝膠型弱堿性陰離 子交換樹脂、大孔型強堿性陰離子交換樹脂或大孔型弱堿性陰離子交換樹脂。
[0013] 進(jìn)一步地，凝膠型強堿性陰離子交換樹脂為201X7或FPA40C1 ;凝膠型弱堿陰離 子交換樹脂為LX-67或FPA55B ;大孔型強堿性陰離子交換樹脂為D202、D201、FPA98C1或 FPA91C1 ;大孔型弱堿性陰離子交換樹脂為D301、FPA51或D938。
[0014] 進(jìn)一步地，將含鐵氯化鋁溶液通過樹脂柱的過程中，樹脂柱為單柱或多柱串聯(lián)。
[0015] 進(jìn)一步地，在得到離子吸附樹脂柱后，還包括對離子吸附樹脂柱進(jìn)行解吸的步驟； 解吸步驟包括：使解吸劑通過離子吸附樹脂柱，對離子吸附樹脂柱上的鐵離子進(jìn)行洗脫，得 到解吸樹脂柱。
[0016] 進(jìn)一步地，解吸步驟中，解吸溫度為室溫~70°C，優(yōu)選為25~55°C。
[0017] 進(jìn)一步地，解吸步驟中，解吸劑的用量為1~3BV，解吸劑的流速為1~3BV/h。
[0018] 進(jìn)一步地，解吸步驟中，采用的解吸劑為水或濃度0. 1~lmol/L的強酸水溶液，優(yōu) 選為濃度〇· 1~〇· 3mol/L的強酸水溶液。
[0019] 進(jìn)一步地，強酸水溶液為氯化氫水溶液或硫酸水溶液。
[0020] 應(yīng)用本發(fā)明的含鐵氯化鋁溶液除鐵的方法，相比于鋁離子而言，由于鐵離子容易 發(fā)生絡(luò)合作用，使得陰離子交換樹脂對鐵離子具有更高的選擇吸附性。本發(fā)明所提供的上 述方法中，將含鐵氯化鋁溶液通過含有陰離子交換樹脂的樹脂柱時，氯化鋁溶液中的鐵離 子能夠與樹脂中的陰離子絡(luò)合形成負(fù)離子絡(luò)合物，從而能夠?qū)㈣F離子吸附在樹脂柱中，達(dá) 到除鐵目的。這種利用陰離子交換樹脂選擇吸附性除鐵的方法，除鐵率高、成本低且無附加 污染。
【附圖說明】
[0021] 構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示 意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0022] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種實施方式中含鐵氯化鋁溶液除鐵的工藝流程圖；以及
[0023] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實施方式中含鐵氯化鋁溶液除鐵的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0024] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0025] 正如【背景技術(shù)】部分所介紹的，對含鐵氯化鋁溶液進(jìn)行除鐵操作時存在效率低、成 本高的問題。為了解決這一問題，本發(fā)明發(fā)明人提供了一種含鐵氯化鋁溶液的除鐵方法，其 包括：使含鐵氯化鋁溶液通過含有陰離子交換樹脂的樹脂柱，利用樹脂柱對鐵離子進(jìn)行吸 附，得到離子吸附樹脂柱和除鐵后的氯化鋁溶液。
[0026] 此處所指的鐵離子為三價鐵離子，其在氯化鋁溶液中以[FeCl4]^形式存在。含鐵 氯化鋁溶液是指含有鐵離子的氯化鋁水溶液。
[0027] 相比于鋁離子而言，由于鐵離子容易發(fā)生絡(luò)合作用，使得陰離子交換樹脂對鐵離 子具有更高的選擇吸附性。本發(fā)明所提供的上述方法中，將含鐵氯化鋁溶液通過含有陰離 子交換樹脂的樹脂柱時，氯化鋁溶液中的鐵離子能夠與樹脂中的陰離子絡(luò)合形成負(fù)離子絡(luò) 合物，從而能夠?qū)㈣F離子吸附在樹脂柱中，達(dá)到除鐵目的。這種利用陰離子交換樹脂選擇吸 附性除鐵的方法，除鐵率高、成本低且無附加污染。
[0028] 上述方法中，只要將含鐵氯化鋁溶液通過陰離子交換樹脂，就能將其中的鐵離 子吸附去除。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述含鐵氯化鋁溶液中氯化鋁的濃度為20~ 30wt%。當(dāng)溶液中氯化鋁濃度處于上述范圍時，相比于其他離子交換樹脂如陽離子交換樹 脂而言，更適宜采用陰離子交換樹脂進(jìn)行吸附除鐵。此外，溶液中鐵離子的濃度可以為任意 濃度，優(yōu)選地，鐵離子濃度大于2mg/L。在一種更為優(yōu)選的實施方式中，上述吸附溫度為室 溫~90°C，該吸附溫度能夠進(jìn)一步促進(jìn)鐵離子與樹脂中的陰離子形成負(fù)離子絡(luò)合物，進(jìn)而 促進(jìn)除鐵效果。更優(yōu)選吸附溫度為30~50°C。
[0029] 在實際的操作過程中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇具體的氯化鋁溶液的過柱速度。 在一種優(yōu)選的實施方式中，上述對鐵離子進(jìn)行吸附的步驟中，含鐵氯化鋁溶液通過樹脂柱 的流速為1~4BV/h。此處的"lBV/h"表示的是每小時過柱的溶液體積為樹脂柱體積的1 倍。氯化鋁溶液的過柱速度過快，不利于鐵離子的充分絡(luò)合；過柱速度過慢，不利于提高生 產(chǎn)效率。出于平衡生產(chǎn)效率和提高除鐵率的考慮，將氯化鋁溶液的過柱流速控制在上述范 圍內(nèi)較為適宜。
[0030] 本發(fā)明所提供的上述方法中，是要利用陰離子交換樹脂對氯化鋁溶液進(jìn)行吸附， 就能夠在一定程度上去除溶液中的鐵離子。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述陰離子交換樹 脂為強堿性陰離子交換樹脂或弱堿性陰離子交換樹脂。偏堿性的陰離子樹脂能夠進(jìn)一步促 進(jìn)鐵離子的絡(luò)合作用，使更多的鐵離子與樹脂中的陰離子形成絡(luò)合物。這能夠進(jìn)一步提高 氯化鋁溶液的除鐵率。
[0031] 本發(fā)明所提供的上述方法