本发明专利技术涉及一种从硫酸盐溶液中闪蒸脱除氟和/或氯的方法，属于有色金属冶金领域。将含氟、氯的酸性过渡金属硫酸盐溶液加热至高温高压状态，然后将其引入闪蒸挥发室瞬间卸压，使水、氟、氯蒸发进入气相，其它则以硫酸盐结晶体的形式进入渣相，从而实现氟、氯与过渡金属的高效同步分离，在脱除氟、氯杂质的同时，获得低氟、氯含量的硫酸盐结晶产品。本发明专利技术具有工艺简单、适应性强、成本低、氟氯杂质脱除效率高的优点，具有较好的产业化应用前景。具有较好的产业化应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种从硫酸盐溶液中闪蒸脱除氟和/或氯的方法及系统
[0001]本专利技术涉及一种从硫酸盐溶液中闪蒸脱除氟和/或氯的方法，属于有色金属冶金领域。
技术背景
[0002]氟氯是对以硫酸提取为基础的湿法冶炼系统极其有害的杂质，过高的氟、氯离子含量不仅导致设备腐蚀严重，还对影响产品品质，恶化技术经济指标。为此，国内外湿法企业对硫酸盐体系中的氟氯离子含量有着严格要求。然而，氟氯普遍存在于原料、水等原辅料中，这使得氟氯不可避免进入到生产系统中，特别是当前循环经济的发展，使得高杂二次物料大量进入生产系统，导致氟、氯生产系统急剧升高。因而，如何将氟氯从生产系统中高效脱除是湿法冶炼行业的一大热点课题。
[0003]针对湿法冶炼系统中氟、氯的开路，研究人员开展了大量的工作，取得了一些进展，如针对氯离子的脱除，可采用氯化亚铜沉淀法或银盐沉淀法，也可采用离子交换法。此外，吸附法如氧化铋吸附法也被用于氯的脱除。而对氟的脱除主要采用吸附法和沉淀法，对高浓度氟离子，可采用石灰沉淀法，而对低浓度氟离子则可采用活性氢氧化铝吸附。尽管这些方法均可在一定程度上脱除溶液中氯离子或氟离子，但仍存在较多缺点，如流程长、成本高、脱除率低等，尤为显著的是，这些方法仅能针对单一的氟或氯离子，对氟、氯混合溶液通常需要分步脱除，无法实现同步脱除。此外，现有方法将氟、氯分离后无法富集，因而难以实现氟、氯的资源化。因而，现有氟、氯脱除方法难以满足湿法冶炼系统的需求，业界亟需一种低成本、高效率，能同步脱除氟氯的方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术第一目的在于，提供一种能有效分离硫酸盐溶液中的氟和/或氯的方法。
[0005]本专利技术第二目的在于，提供一种实施所述创新方法的系统。
[0006]考虑到氟化氢、氯化氢易于挥发，而硫酸难以挥发的性质，因而可以利用这一差异进行氟、氯的分离，然而要使得氟、氯的同步、深度脱除，必须在强酸性条件下才能实现，根据实验测试，要使得硫酸溶液中的氟、氯离子(C
Cl
:2g/L、C
F
＝1g/L)挥发脱除至50mg/L以下，必须将溶液酸度增加至800g/L以上。如此之高的酸度，不仅导致设备腐蚀加剧，还会因沸点上升使得蒸发成本上升。因而，通过直接提高溶液酸度来实现氟、氯的脱除特别是同步脱除，仅存在理论上可行，无实际意义。为解决该技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]一种从硫酸盐溶液中闪蒸脱除氟和/或氯的方法，将包含硫酸盐、硫酸的混合溶液在耐压容器中加热至150℃以上，随后引入闪蒸挥发室中泄压闪蒸；得到硫酸盐结晶以及富集有氟和/或氯的闪蒸尾气；
[0008]所述的硫酸盐溶液为含有Cl-的溶液，其中，混合溶液中硫酸的最低浓度为2.25C
Cl
；
[0009]或者，所述的硫酸盐溶液为含有F-的溶液，其中，混合溶液中硫酸的最低浓度为
4.5C
F
；
[0010]或者，所述的硫酸盐溶液为含有F-和Cl-的溶液，其中，混合溶液中硫酸的最低浓度为1.5
×
(3C
F
+1.5C
Cl
)；
[0011]C
F
为硫酸盐溶液中氟的浓度；C
Cl
为硫酸盐溶液中氯离子的浓度；
[0012]闪蒸挥发室的温度大于等于110℃，压力为负压。
[0013]本专利技术技术方案，根据硫酸盐溶液中氟、氯含量情况，向硫酸盐溶液加入硫酸，混合均匀，使得溶液pH达到一定酸度(本专利技术所述的酸度指混合溶液中硫酸的浓度)。接着，将其加热至150℃以上的高温高压状态，然后将其引入到闪蒸挥发室瞬间卸压闪蒸，在溶液闪蒸结晶的同时，使得氟、氯挥发进入气相，从而实现氟、氯的脱除，特别是同步脱除，同时获得低氟、氯含量的硫酸盐结晶产品。结果表明，这一方法不仅可以同步脱除氟、氯杂质，还可获得硫酸盐结晶产品。
[0014]本专利技术首创性地利用闪蒸技术应用于硫酸盐溶液中氯和氟的脱除。在此基础上，本专利技术人还发现，进一步对酸度、温度和压强参数的联合控制，可进一步改善氯和/或氟杂质的脱除效果，改善硫酸盐结晶的纯度。
[0015]本专利技术中，所述硫酸盐为过渡金属元素的硫酸盐，典型的硫酸盐为硫酸铜、硫酸锌、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铁和硫酸锰，可以为过渡金属元素的单一溶液，也可为混合溶液。
[0016]所述混合溶液中硫酸盐的浓度没有特别要求，高浓度或低浓度硫酸盐均可采用本专利技术方法进行除氟以及除氯，考虑到经济效益，优选地、混合溶液中的硫酸盐的浓度≧80g/L。
[0017]本专利技术中，理论上能够用于任意氟、氯浓度的硫酸盐溶液的脱氟、脱氯的处理。例如，可有效应用于氟≧5mg/L、氯浓度≧200mg/L的硫酸盐溶液的脱氟和脱氯。
[0018]本专利技术中，当的硫酸盐溶液中仅包含氟离子时，混合溶液中的硫酸的浓度优选≧4.5C
F
(最低浓度)；优选为最低浓度的1.1～2.5倍(也即是4.95～11.25C
F
)。C
F
为硫酸盐溶液中氟离子的浓度，g/L。
[0019]或者，当的硫酸盐溶液中仅包含氯离子时，混合溶液中的硫酸的浓度优选≧2.25C
Cl
(最低浓度)；优选为最低浓度的1.1～2.5倍(2.475～5.625C
Cl
)。C
Cl
为硫酸盐中氯离子的浓度，g/L。
[0020]或者，当的硫酸盐溶液中仅包含氯和氟离子时，混合溶液中硫酸的≧1.5
×
(3C
F
+1.5C
Cl
)；优选为最低浓度的1.1～2.5倍(也即是(4.95C
F
+2.475C
C
)
l
～(11.25C
F
～5.625C
Cl
))。
[0021]研究发现，控制在所优选的酸度下，有助于在低酸的条件下，即可实现氯和/或氟的高效脱除。
[0022]本专利技术中，将所述的混合溶液在耐压容器中加热，获得所述的高温高压状态的溶液；所述的高温高压状态是溶液温度，即为混合溶液的加热温度(也可理解为闪蒸喷嘴出口温度)，压力为该温度下的混合溶液的自身压力(P＝nRT/V)，无需进一步加压。
[0023]作为优选，所述的混合溶液在耐压容器中加热温度为150～300℃。
[0024]本专利技术中，将加热后的高压高温混合容易泄压至负压，进行闪蒸。研究发现，控制闪蒸过程的温度(闪蒸挥发室中的温度)以及负压大小，有助于改善氯以及氟的脱除效果，改善得到的硫酸盐结晶的纯度。
[0025]作为优选，闪蒸挥发室温度大于或等于110℃；优选为110～135℃。
[0026]作为优选，闪蒸挥发室温度的压强不高于800Pa；优选为300～800Pa。
[0027]本专利技术中，可采用现有方法，吸收闪蒸尾气。例如，闪蒸尾气经石灰乳吸收，过滤后，可得到氟化钙渣本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种从硫酸盐溶液中闪蒸脱除氟和/或氯的方法，其特征在于：将包含硫酸盐、硫酸的混合溶液在耐压容器中加热至150℃以上，随后引入闪蒸挥发室中泄压闪蒸；得到硫酸盐结晶以及富集有氟和/或氯的闪蒸尾气；所述的硫酸盐溶液为含有Cl-的溶液，其中，混合溶液中硫酸的最低浓度为2.25C
Cl
；或者，所述的硫酸盐溶液为含有F-的溶液，其中，混合溶液中硫酸的最低浓度为4.5C
F
；或者，所述的硫酸盐溶液为含有F-和Cl-的溶液，其中，混合溶液中硫酸的最低浓度为1.5
×
(3C
F
+1.5C
Cl
)；其中，C
F
为氟的浓度；C
Cl
为氯离子的浓度；闪蒸挥发室的温度大于等于110℃，压力为负压。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：过渡金属元素的硫酸盐。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述硫酸盐为硫酸铜、硫酸锌、硫酸镍、硫酸钴、硫酸铁和硫酸锰中的至少一种。4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玉虎，马艳丽，曹才放，徐志峰，李云，贺欣豪，陈金龙，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。