一种同步脱除溶液中氟、氯、铁的方法技术

本发明专利技术公开了一种同步脱除溶液中氟、氯、铁的方法；在含Fe

【技术实现步骤摘要】
一种同步脱除溶液中氟、氯、铁的方法


[0001]本专利技术涉及一种同步脱除溶液中氟、氯、铁的方法，属于有色金属冶金领域。

技术介绍

[0002]有色金属矿通常与铁的化合物伴生，湿法冶炼过程中铁易与有色金属一同进入溶液。同时，尽管杂质氟、氯等非金属元素在矿物中的含量并不高，但这些元素也会在浸出过程中与金属一起进入溶液。为了获得高质量的金属产品，同时保护生产设备，溶液中的氟离子、氯离子和铁离子浓度必须足够低。
[0003]溶液中净化除氟、氯的原理基本相同，目前常用的方法有：
①
离子交换法，即是利用氟、氯离子与离子交换树脂中的可交换离子发生置换反应，使氟、氯离子吸附于树脂上，从而达到除氟、氯的目的。这种方法具有设备简单，操作便捷，运营成本低的优势，但是耗水量大，脱氯效率低是限制该方法广泛应用的主要原因；
②
吸附法，在溶液中加入具有活性的、比表面积大的、化学稳定性强的固相物质使氟、氯离子吸附在这类固相介质上能够实现净化溶液中氟、氯的目的，但是由于吸附剂对溶液的性质要求高，原料适应性较差，且价格昂贵，因此目前吸附法的主要应用集中在深度净化氟、氯含量极低的废水和溶液；
③
化学沉淀法，在溶液中加入能够与氟离子或者氯离子发生化学反应生成沉淀物相的物质是这种方法的基本原理。例如，加入一价铜化合物、银盐或者含铋化合物可以生成含氯沉淀物质，加入钙盐可以生成含氟沉淀物质。化学沉淀法通常具有工业适应性较好的优点，但是化学试剂消耗量大、除杂剂难以实现回用导致的成本高限制了这种方法的应用。
[0004]溶液中净化除铁的基本原理是将铁离子沉淀分离，目前常用的主要方法有：
①
氢氧化铁沉淀法，即使溶液中的铁以Fe(OH)3胶体析出，该方法主要存在固液分离困难的问题，特别是当溶液含铁较高时，Fe(OH)3胶体易堵塞板框压滤机导致生产过程难以进行；
②
赤铁矿法沉铁，使溶液中的铁以赤铁矿形式入渣，1968年～1970年由日本同和矿业公司专利技术，1972年在日本饭岛炼锌厂投入生产，采用“复浸出—赤铁矿法”沉铁，国内目前云南云锡文山锌铟冶炼有限公司也正建设基于赤铁矿法沉铁技术路线的湿法炼锌生产线。该法需要昂贵钛材制造高压设备和附设SO2液化工厂，投资费用高，且有一个单独还原铁的阶段；
③
针铁矿法沉铁，使溶液中的铁以针铁矿形态入渣。1965年～1969年由比利时老山公司(Vieille Montagne)研制，1971年在巴伦(Balen)厂投产。针铁矿法具有工艺设备简单、除铁成本较低、铁沉降物呈结晶态因而过滤性能良好等优点，但目前大量工业实践发现针铁矿法存在沉铁渣晶型混杂难控制、沉铁渣铁低含量低、难以高值回收利用等突出问题；
④
黄钾铁矾法，基于有铵或碱金属离子存在时，溶液中的铁生成黄钾铁矾进入渣中而除去，但也给溶液带入了如K
+
、Na
+
或NH
4+
等杂质离子。
[0005]综合来看，以上溶液除氟、氯和除铁的方法各有优缺点，也部分解决了湿法冶金过程铁分离及溶液净化的问题，但是在实际应用上仍存在一些技术难题有待进一步地研究和解决。主要技术难题集中在以下方面，现阶段溶液的除氟、氯和除铁在不同的工序中进行，不仅操作复杂，还伴随着巨大的能量消耗。对于针铁矿法除铁，已开展的研究表明，针铁矿
法除铁包括一系列复杂的物理化学反应过程，包括亚铁离子的氧化，铁离子的水解以及中和反应等。这些化学反应过程受温度、晶种、搅拌速度、催化程度、组分浓度以及溶液pH等因素影响。铁在溶液中的还原、氧化、结晶析出涉及一系列气、液、固三相耦合的化学、物理反应，反应机理非常复杂，尤其在亚铁离子氧化过程中，包括了氧化剂溶解、扩散、吸附、解离等多个步骤才能完成氧化反应，同时由于受多因素的共同影响，导致了亚铁氧化效率低下，进一步使得针铁矿除铁反应进行缓慢，不仅影响了生产效率，还造成了氧化剂消耗量的增加，浪费了资源。另外，缓慢的除铁速率使反应时间增加，提高了主金属夹杂进入除铁渣的可能性，使除铁渣渣量增加的同时，还增加了过滤的难度，并不利于实现除铁渣的资源化、全量化高值回收利用。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不同，本专利技术的目的在于提供一种同步脱除溶液中氟、氯、铁的方法，本专利技术所提供的方法可以缩短工艺流程，共同去除溶液中氟、氯和铁的同时加快反应速率、拓宽反应区间，降低针铁矿法除铁对溶液性质的敏感性，增加针铁矿法除铁的可操作性，获得铁含量更高的除铁渣，从而减少渣量，降低能耗，节约能源。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术一种同步脱除溶液中氟、氯、铁的方法，在含Fe
2+
、F
‑
、Cl
‑
的溶液中持续通入含强氧化性气体的气体，同时加入催化剂，并加入中和剂控制pH值为1.5～4.2，于剪切强化下反应，固液分离获得净化后液和除铁渣，所述催化剂选自针铁矿、赤铁矿、纤铁矿、软锰矿、氧化镍、氧化亚铜中的至少一种。
[0009]本专利技术的方法，通过引入上述的金属矿物型催化剂，利用催化剂催化氯离子与强氧化性气体反应形成氯气，从而脱除溶液的氯离子，而更意外的是，在金属矿物型催化剂存在的情况下，无需引入晶种，只在强氧化剂的作用下，控制pH值为1.5～4.2，于剪切强化下的作用下，即能够高效的生成针铁矿晶型为主的除铁渣，而又由于剪切强化下可以使得除铁渣颗粒更小，小的颗粒具备更大的比表面积，大的比表面积能够提供更多的氟离子吸附位点，使更多的氟离子吸附于剪切强化针铁矿法除铁所得到的除铁渣上，进而实现高效吸附除氟，因此通过本专利技术的方法，可以同步高效的脱除氟、氯、铁。
[0010]优选的方案，所述含Fe
2+
、F
‑
、Cl
‑
的溶液中，F
‑
的浓度＜2g/L，Cl
‑
的浓度＜2g/L，Fe
2+
的浓度＜20g/L，优选为F
‑
的浓度＜1g/L，Cl
‑
的浓度＜1g/L，Fe
2+
的浓度＜15g/L。
[0011]优选的方案，所述含强氧化性气体的气体为强氧化性气体与氧气的混合气体，强氧化性气体与氧气的体积比为1：0～100，优选为1：0～1，进一步优选为1：0～0.5。
[0012]优选的方案，所述含强氧化性气体的气体中的强氧化性气体选自臭氧和/或氯气，优选为臭氧。
[0013]进一步的优选，所述含强氧化性气体的气体为臭氧。
[0014]优选的方案，在含Fe
2+
、F
‑
、Cl
‑
的溶液中持续通入含强氧化性气体的流量为1～200m3/h，优选为50～150m3/h，进一步的优选为50～100m3/h。
[0015]本专利技术意外的发现金属矿物型催化剂对针铁矿法除铁体系中氯离子具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步脱除溶液中氟、氯、铁的方法，其特征在于：在含Fe
2+
、F
‑
、Cl
‑
的溶液中持续通入含强氧化性气体的气体，同时加入催化剂，并加入中和剂控制pH值为1.5～4.2，于剪切强化下反应，固液分离获得净化后液和除铁渣，所述催化剂选自针铁矿、赤铁矿、纤铁矿、软锰矿、氧化镍、氧化亚铜中的至少一种。2.根据权利要求1所述的一种同步脱除溶液中氟、氯、铁的方法，其特征在于：所述含Fe
2+
、F
‑
、Cl
‑
的溶液中，F
‑
的浓度＜2g/L，Cl
‑
的浓度＜2g/L，Fe
2+
的浓度＜20g/L。3.根据权利要求1所述的一种同步脱除溶液中氟、氯、铁的方法，其特征在于：所述含强氧化性气体的气体为强氧化性气体与氧气的混合气体，强氧化性气体与氧气的体积比为1：0～100；所述含强氧化性气体的气体中的强氧化性气体选自臭氧和/或氯气。4.根据权利要求1或3所述的一种同步脱除溶液中氟、氯、铁的方法，其特征在于：在含F...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建广，南天翔，张艳，胡晴程，唐朝波，曾伟志，龙伟，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：