一种去除氯化铝溶液中铁杂质的方法技术

本发明专利技术涉及一种去除氯化铝溶液中铁杂质的方法，该方法包括如下步骤：(1)、将氯化铝溶液蒸发浓缩，至溶液中氯化铝浓度达到100～200g/L，形成氯化铝浓缩液；(2)、调节(1)步骤中的氯化铝浓缩液的pH值，使其pH值位于1～4之间；(3)、将(2)步骤中的调整pH值后的氯化铝浓缩液置于电解槽中进行控制电位和pH值条件下的循环电解得到去除铁杂质的氯化铝溶液。其有益效果是：很好的解决了现有技术存在的技术问题，本发明专利技术可以使Fe

【技术实现步骤摘要】
一种去除氯化铝溶液中铁杂质的方法


[0001]本专利技术涉及化工
，尤其涉及一种去除氯化铝溶液中铁杂质的方法。

技术介绍

[0002]粉煤灰是燃煤发电产生的固体废弃物。粉煤灰，尤其是高铝粉煤灰，其中的氧化铝含量可达40％至60％，是提取铝化合物相关化工产品，包括氧化铝、氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、氟化铝、氢氧化铝等的良好原材料。开发并完善相关提取技术，不仅可以实现粉煤灰的高附加值利用，还可以缓解我国铝土矿资源短缺的现状。
[0003]粉煤灰的主要组分为三氧化二铝(其中高铝粉煤灰中的氧化铝含量可达40％至60％)、二氧化硅，还含有铁、铅、汞、砷、铬、镉、铜、锌、镓等伴生元素。采用盐酸对粉煤灰进行溶出时，氧化铝、铁、铅、汞、砷、铬、镉、铜、锌、镓等组分与盐酸发生反应进入液相，二氧化硅组分不溶于盐酸进入白泥。固液分离后，即可获得含杂质的氯化铝溶液。对氯化铝溶液进行除杂、蒸发、结晶后，可获得中间产品结晶氯化铝。
[0004]目前主流的对氯化铝溶液工业除铁方法包括：
[0005](1)、针铁矿法除铁：通过调整溶液的pH值将三价铁离子以α
‑
FeOOH(针铁矿)的形式沉淀下来与溶液分离。针铁矿法的优点是：a、在常压和较低温度下应用，工艺设备简单，除铁成本较低；b、铁沉降物呈结晶态，过滤性能良好；c、沉淀渣较少且渣中含铁高，经适当处理可作为炼铁原料。但针铁矿法存在如下缺点：除铁过程中为避免产生不易过滤的胶状Fe(OH)3，必须严格控制溶液的pH(一般为3.5
‑
4.0左右)和Fe
3+
浓度，而在此溶液pH值控制范围内，不仅需要对粉煤灰浸出液中的酸进行中和，还会导致浸出液中Al
3+
与Fe
3+
发生共沉淀。
[0006](2)、黄钾铁矾法：高温高酸条件下加入一种钠、钾或氨的化合物，使弱酸性溶液中的铁呈三价铁化合物(黄钾铁钒)沉淀，该方法容易过滤分离。这种方法的优点在于：a、黄钾铁矾沉淀为晶体，易澄清过滤分离、金属回收率高；b、沉铁是在微酸性(pH＝1.5)溶液中进行，碱试剂消耗量少。但黄钾铁矾法的缺点在于：a、沉淀渣含铁低，可能会影响综合铝回收率；b、沉淀渣不便利用，渣量大且渣的堆存性能不好,不利于环境保护；c、黄钾铁矾法由于需要向浸出母液中引入SO42‑
，因此不适用于基于盐酸法开发的粉煤灰酸法处理工艺。
[0007](3)离子交换法：利用除铁离子交换树脂吸附溶液中铁杂质的方法。其优点在于：除铁效果好(可达ppm级)、适用范围广、除铁树脂还对浸出液中的重金属杂质，如铅、汞、砷、铬、镉、铜、锌等有良好的吸附效果。多种离子交换树脂还可以复合使用，方便粉煤灰中镓元素的回收利用。但离子交换树脂法缺点在于：a、除铁树脂价格高、吸附速度慢；b、当满足较高的生产效率时阀系统和吸附系统庞大，树脂洗脱液用水量大；c、产生的Fe(OH)3湿饼量大，难以处理。

技术实现思路

[0008](一)要解决的技术问题
[0009]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种去除氯化铝溶液中铁杂质的方法，其解决了现有的针铁矿法除铁、黄钾铁矾法和离子交换法所存在的技术问题。
[0010](二)技术方案
[0011]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0012]本专利技术实施例提供一种去除氯化铝溶液中铁杂质的方法，该述方法包括如下步骤：
[0013](1)、将氯化铝溶液蒸发浓缩，至溶液中氯化铝浓度达到100～200g/L，形成氯化铝浓缩液；
[0014](2)、调节(1)步骤中的氯化铝浓缩液的pH值，使其pH值位于1～4之间；
[0015](3)、将(2)步骤中的调整pH值后的氯化铝浓缩液置于电解槽中进行控制电位和pH值条件下的循环电解得到去除铁杂质的氯化铝溶液。
[0016]可选的，(2)步骤中采用盐酸调节氯化铝浓缩液的pH值。
[0017]可选的，(3)步骤中的循环电解方式为：将(2)步骤中的调整pH值后的氯化铝浓缩液灌注至循环电解装置的电解槽的阴、阳极室，使得阴极液循环经过过滤器后循环回阴极室，在此过程中将阴极室pH值维持为1～4，阴极电流密度0.01～0.2A/cm2。
[0018]可选的，电解过程中阴极相对于氢参比电极电位
‑
1.4～
‑
0.8V。
[0019]可选的，阴极室中放置pH电极，以检测阴极室中酸碱度的变化，根据阴极室pH电极示数变化，向阴极室中补充盐酸溶液，使阴极室中的pH值始终保持在目标值。
[0020]可选的，可以利用电磁搅拌器的磁转子搅拌阴极室电解液。
[0021]可选的，在循环电解过程中在循环电解装置外罩一带气口的透明罩收集电解产生的气体，并将收集的气体通过透明罩的气口回收处理。
[0022]可选的，阴极室内的阴极材质为钛、铁、锡、铜、铅中的一种。
[0023](三)有益效果
[0024]本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种去除氯化铝溶液中铁杂质的方法，其采用将调整pH值后的氯化铝浓缩液置于电解槽中进行控制电位和pH条值件下的循环电解的方式，使氯化铝溶液中的杂质元素发生电析出，并以金属单质的形式附着于阴极板上，并且不影响溶液中氯化铝的浓度。相对于现有技术而言，其不会出现针铁矿法除铁方式中浸出液中Al
3+
与Fe
3+
发生共沉淀的问题。其相较于黄钾铁矾法，本专利技术通过控制阴极电流密度为0.01～0.2A/cm2，以降低金属在阴极析出的过电位，选取的阴极板材质本身亦具有较低的金属析出过电压，能够诱导金属析出，使Fe
2+
、Fe
3+
等离子在溶液中的极限浓度大幅降低至50～150mg/L，使得本专利技术的除杂效果更好，铝回收率更高。且本专利技术产生的固体产物为金属单质，附着于阴极板上，将阴极板进行打磨处理后，可以回收金属单质，阴极板自身重复利用，不会出现沉淀渣不便利用和不利于环保的问题。相较于离子交换法，本专利技术不使用成本更高的除铁树脂使得本专利技术的成本大大降低，同时，本专利技术通过控制阴极电流密度，以及选取具有较低的金属析出过电压的阴极板材质的方式，能够诱导金属析出，使得吸附效率更高，且本专利技术不会产生的Fe(OH)3湿饼量大难以处理的问题。
[0025]另外，本专利技术所处理的氯化铝溶液可以是杂质含量较多的一次浸出液、氯化铝浓缩液或蒸发、结晶过程中产生的蒸垢液。本专利技术通过控制阴极液的pH值，不仅可以保证溶液中主要成胶离子(Al
3+
、Fe
3+
和Fe
2+
)不形成对应的Al(OH)3、Fe(OH)3和Fe(OH)2凝胶，还可以降
低Fe
2+
、Fe
3+
等离子在阴极析出时的过电位，减少阴极氢气析出量，提升析铁电流效率。本方法电解过程中产生的气体产物H2、Cl2、O2还可单独收集利用。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除氯化铝溶液中铁杂质的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：(1)、将氯化铝溶液蒸发浓缩，至溶液中氯化铝浓度达到100～200g/L，形成氯化铝浓缩液；(2)、调节(1)步骤中的氯化铝浓缩液的pH值，使其pH值位于1～4之间；(3)、将(2)步骤中的调整pH值后的氯化铝浓缩液置于电解槽中进行控制电位和pH值条件下的循环电解得到去除铁杂质的氯化铝溶液。2.如权利要求1所述的一种去除氯化铝溶液中铁杂质的方法，其特征在于：(2)步骤中采用盐酸调节氯化铝浓缩液的pH值。3.如权利要求1所述的一种去除氯化铝溶液中铁杂质的方法，其特征在于：(3)步骤中的循环电解方式为：将(2)步骤中的调整pH值后的氯化铝浓缩液灌注至循环电解装置的电解槽的阴极室和阳极室，使得阴极液经过过滤器后循环回阴极室，在此过程中将阴极室pH值维持为1～4，阴极电流密度0.01～0.2A/cm2。4.如权利要求3所述的一种去除氯化铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨酉坚，王兆文，王菲，于金胜，陶文举，于江玉，兰树伟，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：