CN102448889B - 制备稳定的氯化铁溶液的方法 - Google Patents
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Abstract
提供了形成在相对低温下稳定并适于运输而不发生沉淀的氯化铁溶液的方法。所述稳定的氯化铁溶液的铁含量为16-23重量百分比且盐酸含量为10-17重量百分比,其中所述氯化铁溶液在-10℃下是一种稳定的溶液和/或可逆地冻结。还公开了重新构成稳定的氯化铁溶液的方法,以提供其中所含的最终铁含量为10-14重量百分比且盐酸浓度更低的稳定的氯化铁溶液。
Description
背景技术
本公开内容大体涉及氯化铁溶液,且更具体地涉及制备适于其运输的稳定的氯化铁溶液的方法,其中在这些溶液中,铁含量为约16-约23重量百分比,且在高于-10℃的温度下不发生沉淀。
氯化铁(FeCl3)的水溶液通常用作絮凝剂来用于水处理、硫化氢控制、鸟粪石控制、污泥调节、脱色、磷酸的去除、重金属的去除及石灰的软化应用以及类似应用。对于水处理的应用,三价铁离子对于饮用水和废水的净化都可起到很好的作用。含有氯化铁的溶液可通过各种方法进行制备。比如,氯化铁溶液可通过用氧气(O2)或氯气(Cl2)氧化氯化亚铁;通过用盐酸溶解氧化铁;以及类似方法进行制备。这些铁溶液通常提供约10-约14重量百分比的铁浓度,这是因为当铁浓度按重量计大于15%时,会导致沉淀,当氯化铁溶液经受约0℃或低于0℃的相对低温时尤其会导致沉淀。
而且,由于制备氯化铁的很多方法是在反应中将盐酸用作反应物,因此即使在较低的铁浓度下也会导致沉淀,这取决于最终的氯化铁溶液中的盐酸浓度。比如,氧化铁与盐酸生成氯化铁的反应可量化为如下:
1Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O
盐酸与氧化铁反应形成反应产物,反应产物包括氯化铁、水及包括未反应的盐酸和未反应的氧化铁的残余物。产物中未反应的盐酸的量通常至多为约几个重量百分比。在0℃下,氯化铁、盐酸和水体系的相行为如图1的现有技术所示,即溶液中的最大铁含量随着盐酸的增加而下降,直至超过约15重量百分比的盐酸。
从规模经济的角度来说,期望将使氯化铁溶液中可利用的三价铁含量最大并提供铁含量高的氯化铁溶液,该铁含量高的氯化铁溶液在从一个地方运输到另外一个地方的过程中是稳定的,尤其是在相对低的温度下。因此,界定一种提供铁含量增加的稳定的氯化铁溶液的方法和溶液组合物将是期望的并具有显著的商业优势。
发明概述
本发明公开的是稳定氯化铁溶液的方法和重新构成稳定的氯化铁溶液的方法。在一个实施方式中,用于稳定氯化铁溶液的方法包括从氯化铁溶液中蒸发水分以增加铁含量并降低盐酸浓度;及将氯化铁溶液暴露于有效降低铁含量并增加盐酸浓度的量的气态盐酸,其中最终的铁含量为16-23重量百分比,游离盐酸浓度为10-17重量百分比,且其中氯化铁溶液在-10℃下是稳定的溶液和/或可逆地冻结。
在另一个实施方式中,用于形成稳定的氯化铁溶液的方法包括将铁材料与液态盐酸和气态盐酸混合,以形成铁含量为16-23重量百分比且盐酸含量为10-17重量百分比的氯化铁溶液,其中氯化铁溶液在高于-10℃的温度下是稳定的溶液和/或可逆地冻结。
用于重新构成铁含量为16-23重量百分比且盐酸浓度为10-17重量百分比的氯化铁水溶液的方法包括稀释氯化铁水溶液以降低铁含量;使稀释的氯化铁水溶液与含亚铁离子的酸洗液混合;及氧化以形成盐酸浓度为小于2重量百分比且三价铁含量为10-14重量百分比的氯化铁溶液。
在另一个实施方式中,用于重新构成铁含量为16-23重量百分比且盐酸浓度为10-17重量百分比的氯化铁水溶液的方法,包括稀释氯化铁溶液;及将含铁材料加入到氯化铁溶液中,加入的量有效地使盐酸浓度降低到小于氯化铁溶液的2重量百分比且三价铁含量增加到10-14重量百分比。
在又一个实施方式中,用于重新构成铁含量为16-23重量百分比且盐酸浓度为10-17重量百分比的氯化铁水溶液的方法包括从氯化铁溶液中蒸发HCl以同时使氯化铁溶液中的HCl浓度降低到小于5重量百分比且使铁含量增加;及稀释氯化铁溶液以使铁含量降低到10-14重量百分比且盐酸降低到小于2重量百分比。
在又一个实施方式中,用于形成稳定的氯化铁溶液的方法包括将铁材料与氯化亚铁和/或氯化铁溶液和气态盐酸混合,以形成铁含量为16-23重量百分比且盐酸含量为10-17重量百分比的氯化亚铁和/或氯化铁溶液,其中氯化铁溶液在高于-10℃的温度下是稳定的溶液和/或可逆地冻结。
可以通过参考以下详细描述的本文所包括的公开内容的各种特征与实施例来帮助理解本公开内容。
附图简述
现在参考附图,其中类似组成类似地编号:
图1图示了在-0℃下氯化铁、盐酸与水体系的相行为。
图2图示了表现出稳定性、可逆的冻结及2-相沉淀的各种试验性氯化铁溶液。
发明详述
本发明公开的是形成铁含量为约16-约23重量百分比且在高于-10℃的温度下不发生沉淀的氯化铁溶液的方法。氯化铁溶液是稳定的且非常适于在不同地方间进行运输。
图1图示了在-0℃下氯化铁、盐酸(本文中也称为HCl)与水体系的相图。如图所示,0℃下的稳定性曲线表明随着盐酸的量从0增加直至约16重量百分比,作为重量百分比的函数的氯化铁溶液中铁的溶解度是下降的。换言之,随着盐酸浓度增加直至约16重量百分比,氯化铁溶液中的铁溶解度从约15重量百分比铁下降到了约11重量百分比铁。在盐酸浓度大于16重量百分比时,大于15%重量百分比的铁浓度的氯化铁溶液是稳定的。相图表明,盐酸浓度为约11-约17重量百分比时提供了0℃下稳定的氯化铁溶液,其中铁含量为约16-约23重量百分比。
不想被理论所约束,认为在-10℃下将会存在着类似的相行为。现在参考图2,该图图示了在-10℃下多种氯化铁溶液的沉淀行为,这与图1中0℃下所观察到的相行为是一致的。图2阐述了-10℃下表现出大于30天的溶液稳定性、可逆地冻结和沉淀的多种氯化铁溶液的实际数据点。类似于图1所观察到的,随着铁重量百分比含量从约16重量百分比增加到约23重量百分比时,需要更少重量百分比的HCl以提供溶液稳定性或可逆地冻结。
还应注意,图2中显示了-10℃下氯化铁溶液可逆地冻结的盐酸浓度区域,该区域可用于扩大由集装箱或列车运输的可用的铁含量与盐酸浓度的范围,使得在约-10℃或高于-10℃的温度下避免氯化铁盐沉淀。很明显,相区中产生可逆地冻结的氯化铁溶液的样品具有不同的动力学性质,这取决于氯化铁溶液中HCl的浓度。
本公开内容详述了提供铁浓度为约16-约23重量百分比且盐酸为约10-约17重量百分比的在-10℃下稳定的氯化铁溶液和/或可逆地冻结的氯化铁溶液的方法,因此提供了在相对低温下运输的过程中稳定的高三价铁含量的氯化铁溶液。在其它实施方式中,最终的铁含量为16-23重量百分比且游离盐酸浓度为11-约17%重量百分比,及在另外其它的实施方式中,最终的铁含量为19-22重量百分比且游离盐酸浓度为13-约17%重量百分比。然后,可在现场重新构成这些稳定的溶液。
在一个实施方式中,方法通常包括从氯化铁溶液中蒸发水分以将铁含量增加到期望的量,比如,大于上述的目标量,然后将氯化铁溶液暴露于有效地使铁含量降低到目标量并使游离盐酸浓度增加的量的气态盐酸,其中最终的铁含量为约16-约23重量百分比且游离盐酸浓度为约10-约17重量百分比。在其它实施方式中,最终的铁含量为16-23重量百分比且游离盐酸浓度为11-约17%重量百分比,及在另外其它的实施方式中,最终的铁含量为19-22重量百分比且游离盐酸浓度为13-约17%重量百分比。蒸发可使铁含量增加,同时除去一部分的盐酸和水。任选地,氯化铁溶液首先是通过氧化氯化亚铁溶液来提供,如含有酸洗液的氯化亚铁。选择铁含量与游离盐酸浓度以提供在-10℃下是稳定的溶液的和/或可逆地冻结的氯化铁溶液。这样,具有期望的铁含量和盐酸浓度的氯化铁溶液在相对低的温度下能够从一个地方安全地运输到另外一个地方,而不发生沉淀。
在另一个实施方式中,含固体铁的材料首先与液态HCl混合,然后加入气态HCl以增强含固体铁的材料的溶解,以提供约16-约23重量百分比的铁含量且游离盐酸浓度为约10-约17重量百分比。在其它实施方式中,最终的铁含量为16-23重量百分比且游离盐酸浓度为11-约17%重量百分比,及在另外其它的实施方式中,最终的铁含量为19-22重量百分比且游离盐酸浓度为13-约17%重量百分比。含固体铁的材料可以是铁和/或亚铁材料。类似于HCl(g)的吸收,固体铁材料的溶解是放热的。合适的固体铁材料包括但不限于铁、铁屑、铁矿石(比如,赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿以及类似物)、工业形成的所有氧化铁以及类似物。任选地,代替含固体铁的材料,可使用含有大量铁的酸洗液以及类似物。此外,酸洗液可含有亚铁盐、铁盐或其混合物。可通过如蒸馏浓缩酸洗液以增加铁含量,如果需要。
在另一个实施方式中,将含固态亚铁的材料与液态HCl和气态HCl混合。随后将亚铁离子氧化成铁离子以提供铁含量为约16-约23重量百分比且游离盐酸浓度为约10-约17%重量百分比的稳定的氯化铁溶液。在其它实施方式中,最终的铁含量为16-23重量百分比且游离盐酸浓度为11-约17%重量百分比,及在另外其它的实施方式中,最终的铁含量为19-22重量百分比且游离盐酸浓度为13-约17%重量百分比。在一些实施方式中,可以在与气态HCl接触之前进行氧化。
在又一个实施方式中,含固体铁的材料与氯化亚铁溶液和/或氯化铁溶液和气态盐酸混合,以形成铁含量为约16-约23重量百分比且盐酸含量为约10-约17重量百分比的氯化亚铁溶液和/或氯化铁溶液,其中氯化铁溶液在高于-10℃的温度下是稳定的溶液和/或可逆地冻结。在其它实施方式中,最终的铁含量为16-23重量百分比,游离盐酸浓度为11-约17%重量百分比,及在另外其它的实施方式中,最终的铁含量为19-22重量百分比且游离盐酸浓度为13-约17%重量百分比。可在与含铁材料和气态盐酸混合之前或之后氧化其中所含的亚铁离子。
在又一个实施方式中,式FeCl2·XH2O的氯化亚铁水合物(比如,二水合物、四水合物以及类似物)可从氯化亚铁酸洗液中沉淀出来且随后分离。然后将水或HCl或酸洗液加入到二水合氯化亚铁中,以形成溶液,随后向该溶液中引入气态HCl。接着,氧化酸化的氯化亚铁溶液以形成铁含量为约16-约23重量百分比且游离盐酸浓度为约10-约17重量百分比的稳定的氯化铁溶液。在其它实施方式中,最终的铁含量为16-23重量百分比且游离盐酸浓度为11-约17%重量百分比,及在另外其它的实施方式中,最终的铁含量为19-22重量百分比且游离盐酸浓度为13-约17%重量百分比。任选地,可以在与气态HCl接触之前,发生溶液中的亚铁离子的氧化。
应注意,在这些实施方式中的任意一个实施方式中,起始溶液可含有亚铁离子与铁离子的混合物,如果需要。如果存在亚铁离子(Fe2+),方法还可以包括用氧气(或其它氧化剂如,比如Cl2、NaClO3、空气以及类似物)进行氧化以将Fe2+的氧化态增加到Fe3+。关于用氧气进行氧化,由于稳定化的氯化铁溶液含有高比率的HCl,因此认为可采用较低的氧化温度。高的酸浓度似乎促进氧化。比如,通常需要约70℃-80℃的温度和6巴的压强来启动由氧气进行的氧化,然后将温度升高至120℃以完成氧化。然而,溶液中存在高含量的酸时,观察到在约20℃且低至3巴的压强下启动氧化,且氧化完成是在约80℃。应注意,如果需要,固体铁材料的溶解(或酸洗液的酸化)和HCl气体的吸收可一步完成。关于磁铁矿固体铁材料,溶解可产生氯化亚铁沉淀,该沉淀可通过过滤除去并按照上述方法进行处理以形成稳定的氯化铁溶液。
不希望包含在氯化铁溶液中的气态盐酸的产生被任何具体方法所局限。比如,根据需要,通过氯气和氢气的燃烧可产生HCl气体(g)。有利地,燃烧可产生能量,这种能量也是可利用的。可选择地,可以从浓缩的HCl溶液中蒸馏HCl(g)。可选择性的蒸馏方法是将H2SO4加入到浓缩的HCl溶液中,由此驱除HCl(g)。然而,这种方法产生价值有限的H2SO4/HCl稀释混合物。可选择地,多种氯盐与硫酸的反应可用于产生HCl(g)。另外,作为有机氯化作用或合成中的副产物的HCl(g)也可使用。任选地,在暴露于HCl(g)的过程中,可冷却氯化铁溶液。在一个实施方式中,将氯化铁溶液冷却到低于60℃,在其它实施方式中,将氯化铁溶液冷却到低于50℃。
例如,蒸馏(即,蒸发)含有约18.5重量百分比铁含量和13.6重量百分比盐酸的氯化铁溶液以除去水分,使得以重量百分比计的铁的量从18.5增加到19.6,且溶液中游离HCl的量从13.6降低到6.7重量百分比。实际的量如下面的表1所示。
表1
Fe3+,% | FeCl3中的游离HCl,% | 浓缩物中的HCl,% | |
初始的FeCl3 | 18.5 | 13.6 | |
最终的FeCl3 | 19.6 | 6.7 | 16.1 |
令人感兴趣地是,蒸馏掉氯化铁溶液中相当大一部分的HCl,即使在起始氯化铁溶液中的HCl浓度只有约14%时,该浓度显著低于众所周知的HCl和水体系二元混合物(25℃)的20.2%HCl的恒沸共沸物。虽然不想受理论所约束,但此行为提供了关于为何不可能仅通过蒸发就达到想要的中间体稳定区域的一种可能的解释。正如下文更为详细的讨论,氯化铁溶液可与HCl气体相接触,以便将溶液中的HCl浓度增加至约10到约17重量百分比,由此提供最终铁含量为约16-约23重量百分比且盐酸浓度足以在低温下维持稳定性(即盐酸浓度为约10-约17重量百分比)的稳定的氯化铁溶液。在其它实施方式中,最终的铁含量为16-23重量百分比且游离盐酸浓度为11-约17%重量百分比,及在另外其它的实施方式中,最终的铁含量为19-22重量百分比且游离盐酸浓度为13-约17%重量百分比。
任选地,上述稳定的氯化铁溶液可在现场重新构成,以提供一些应用中可能期望的较低的铁含量,比如,约10-约14重量百分比,且在一个实施方式中游离盐酸为小于5重量百分比,在其它实施方式中小于2重量百分比,以及在另外其它的实施方式中已通过各种方法基本上消除了(即,小于0.5重量百分比)。根据最终使用者要求的不同,上述这些方法还可包括通过加入含有液态铁或固体铁的材料将氯化铁溶液重新构成为稳定的氯化铁溶液,以便显著降低氯化铁溶液中的HCl浓度。以这种方式使用的含铁材料提供了一种用于消耗溶液中的盐酸并增大铁含量的方式。
在一个实施方式中,用于重新构成氯化铁溶液的方法包括稀释氯化铁溶液以提供小于目标铁含量的铁含量。加入的含铁材料可用于使总的铁含量增加到期望的水平,同时使游离HCl的量减少。如上所述,含铁材料可为液态(比如,酸洗液)或固态(比如,赤铁矿,磁铁矿等)。
在另一个实施方式中,重新构成可包括将铁浓度为约16-约23重量百分比且游离盐酸浓度为约10-约17重量百分比的氯化铁溶液与硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)混合,然后通过上述各种方法将其氧化成FeClSO4。在硫酸亚铁加入之前或之后,可将溶液稀释成期望的铁浓度。
在又一个实施方式中,重新构成铁浓度为16-23重量百分比且游离盐酸浓度为10-17重量百分比的氯化铁溶液可通过将氯化铁溶液与含氯化亚铁的废酸洗液混合,然后用O2或其它氧化剂比如Cl2氧化来实施。因此不需要进行固体和/或液体的分离。根据上述实施方式中的任一个进行的重新构成可包括蒸发步骤以进一步降低HCl的浓度,如果需要。就这一点而言,由于不需要进行固/液分离,也不需要溶解含铁材料,因此这种方法使得重新构成比从含固体铁的材料进行制备简便。
有利地,具有增大的铁浓度的稳定的氯化铁溶液可以关于最终使用者的利用被制成酸性更强的产品,或可以根据上面讨论的方式被重新构成为期望的铁含量和游离HCl浓度。氯化铁溶液中高浓度的铁和高浓度的盐酸可在同一容器中进行运输,这可以降低总的物流成本和生产成本。可蒸发过量的酸并重新用水吸收以形成高浓度的盐酸溶液。
以下的实施例落在上面更概括性描述的方法的范围之内,且只起到举例说明这些方法的作用。这些实施例仅基于示例性目的被提供,而不是限制本公开内容的范围。
具体实施方式
实施例1
在这个实施例中,在反应器中蒸发铁含量为13.5重量百分比的氯化铁溶液以提供铁含量为23.1重量百分比的浓缩的氯化铁溶液。然后将气态HCl鼓入4升铁浓缩的氯化铁溶液中,持续一段时间,以产生铁浓度为20重量百分比且HCl为13.8重量百分比的氯化铁溶液。由于气态HCl产生的溶解焓,因此观察到温度的上升。在吸收气体时,氯化铁溶液可作为盐酸溶液,且随着HCl浓度的增加,观察到沸点温度降低。
实施例2
在这个实施例中,将不同的含铁材料与液态盐酸混合,并加入气态盐酸。含铁材料包括赤铁矿1:一种天然材料,其特征是难于溶解,来自Vale生产的Brasil PFCJ-Pellet Feed Carajas;赤铁矿2:一种工业材料,其特征是易于溶解,来自Magnetic International,Inc.Burns Harbor,USA;及磁铁矿:来自Mo Rana AS Norway的铁矿石。
在所有试验中,目标氯化铁溶液为20wt%的铁和14wt%的HCl。试验在由热油加热或冷却的中试反应器中进行。材料(以克(g)计)与34%的HCl溶液一起加入到反应器中,其中酸溶液的量由最终产品所需要的水的量来确定。在初始混合后,以2巴的压强加入HCl气体。反应立即进行并产生大量的热,热不仅由溶液吸收HCl(g)产生,也由氧化铁的溶解产生。实验装置为追踪模式,使得油的温度跟随反应器的温度且温度限值为130℃。这些试验的结果如表2所示。
表2
与气态HCl的溶解 | |||
赤铁矿-1 | 赤铁矿-2 | 磁铁矿 | |
Fe材料(g) | 250 | 400 | 200 |
HCl(34%)(g) | 160 | 370 | 135 |
HCl气体(g) | 316 | 742 | 265 |
726 | 1512 | 600 | |
(g)不溶解 | 6.7 | 4 | -- |
%不溶解 | 2.68 | 1 | -- |
%Fe总量 | 20.3 | 19.8 | 20.4 |
%HCl(wt/wt) | 11.3 | 13.8 | 11.7 |
与气态HCl反应引起的磁铁矿样品的溶解表现出相对较快的反应,并在气体开始引入后的4分钟内观察到最高温度。磁铁矿样品中的氯化亚铁(Fe2+)发生沉淀并形成浆液,在该浆液中可除去氯化亚铁,如果需要,或用常规的氧化剂氧化成铁。
实施例3
在这个实施例中,将含58.1重量百分比氯化铁和14重量百分比盐酸的1000克溶液加入到外部加热的1升圆底烧瓶中,该圆底烧瓶连接了水冷却的冷凝器和通向含水的吸收烧瓶的排气管。然后在蒸发开始之前,将240g的水加入到吸收烧瓶中。
将圆底烧瓶加热到100℃,所产生的蒸气在输送通过吸收烧瓶的水相之前由冷凝器进行冷却,因此HCl和水蒸气最后都落在吸收烧瓶中。当烧瓶含有氯化铁浓度为76重量百分比和盐酸浓度为4重量百分比的770g溶液时,停止加热。接着用770g水稀释溶液,以提供1540g含有38重量百分比氯化铁和2重量百分比盐酸的溶液。在吸收烧瓶中收集了470g含有23重量百分比HCl的盐酸溶液。
实施例4
在这个实施例中,通过加入含固体铁的材料来重新构成含有20%Fe和12.8%游离盐酸的氯化铁溶液。在所有的试验中,产物目标为13.5%的Fe和0.5%的游离酸。试验了四种不同的铁材料:
褐铁矿-一种褐铁矿类型的工业废料(Fe2O3和FeO的混合物),来自Catalise Ind.E Com.De Metais Ltda.-Brasil;
磁铁矿-铁矿石,来自Compania Minera del Pacifico S,Chile;
赤铁矿1:一种天然材料,来自Brasil PFCJ-Pellet Feed Carajas,制造商是Vale;以及
赤铁矿2:一种工业材料,来自Magnetic International,Inc.,Bums Harbor,USA。
结果如表3所示。一般可认为褐铁矿、磁铁矿和赤铁矿-2易于溶解在高浓度的铁溶液中。赤铁矿-1则表现出最小的溶解度,其不溶解的材料比其它铁材料的不溶解材料的两倍还多。如所示,加入含固体铁的材料并稀释将每一个实例中的HCl含量降低到小于5%,并提供约14%的铁(Fe3+)含量。
表3
除了上述的沸腾研究外,将赤铁矿-2、水与氯化铁溶液(20%Fe和12.8%HCl)混合。在混合后,温度从20℃升高至62℃。之后,温度缓慢下降回到室温。最终产物含有12.7wt%的Fe和3.5wt%的HCl,并含有3.5%不溶解的赤铁矿-2。就这一点而言,不溶解的材料仅略高于沸腾2小时的样品,这表明不需要比稀释热多得多的能量。
本书面描述使用了实施例来公开本发明,包括最好的方式,同时也可使本领域的技术人员能制备并应用本发明。本发明的专利范围由权利要求界定且可包括本领域的技术人员想到的其它实施例。如果这样的其它实施例具有与权利要求的文字语言相同的结构要素,或如果这样的其它实施例包括与权利要求的文字语言没有本质差别的等同的结构要素,那么预期这样的其它实施例在权利要求的范围之内。
Claims (46)
1.一种稳定氯化铁溶液的方法,包括:
从氯化铁溶液中蒸发水分以增加铁含量并降低盐酸浓度;及
将所述氯化铁溶液暴露于有效降低铁含量并增加盐酸浓度的量的气态盐酸,其中最终的铁含量为16-23重量百分比且游离盐酸浓度为10-17重量百分比,及其中所述氯化铁溶液在-10℃下是稳定的溶液和/或可逆地冻结。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述最终的铁含量为16-23重量百分比且所述游离盐酸浓度为11至17重量百分比。
3.如权利要求1所述的方法,其中所述最终的铁含量为19-22重量百分比且所述游离盐酸浓度为13至17重量百分比。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法,还包括稀释所述氯化铁溶液,然后加入铁材料,或加入铁材料,然后稀释所述氯化铁溶液,加入铁材料的量有效地消耗并降低所述氯化铁溶液中的盐酸浓度至小于所述氯化铁溶液的5重量百分比。
5.如权利要求4所述的方法,其中所述铁材料是包括氧化铁、褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿及其混合物的固体。
6.如权利要求4所述的方法,其中所述铁材料是包括含铁的酸洗液的液体。
7.如权利要求4所述的方法,其中所述铁材料包括Fe2+和Fe3+离子,且所述方法还包括将Fe2+离子氧化成Fe3+。
8.如权利要求5或6所述的方法,其中所述铁材料包括Fe2+和Fe3+离子,且所述方法还包括将Fe2+离子氧化成Fe3+。
9.如权利要求1-3和5-7中任一项所述的方法,其中蒸发所述水分包括蒸馏所述氯化铁溶液。
10.如权利要求4所述的方法,其中蒸发所述水分包括蒸馏所述氯化铁溶液。
11.如权利要求8所述的方法,其中蒸发所述水分包括蒸馏所述氯化铁溶液。
12.如权利要求1-3、5-7和10-11中任一项所述的方法,还包括在将所述氯化铁溶液暴露于所述气态盐酸的过程中,冷却所述氯化铁溶液。
13.如权利要求4所述的方法,还包括在将所述氯化铁溶液暴露于所述气态盐酸的过程中,冷却所述氯化铁溶液。
14.如权利要求8所述的方法,还包括在将所述氯化铁溶液暴露于所述气态盐酸的过程中,冷却所述氯化铁溶液。
15.如权利要求9所述的方法,还包括在将所述氯化铁溶液暴露于所述气态盐酸的过程中,冷却所述氯化铁溶液。
16.一种用于形成稳定的氯化铁溶液的方法,所述方法包括:
将铁材料与液态盐酸和气态盐酸混合,以形成铁含量为16-23重量百分比且盐酸含量为10-17重量百分比的氯化铁溶液,其中所述氯化铁溶液在高于-10℃的温度下是稳定的溶液和/或可逆地冻结。
17.如权利要求16所述的方法,其中最终的铁含量为16-23重量百分比且游离盐酸浓度为11至17重量百分比。
18.如权利要求16所述的方法,其中最终的铁含量为19-22重量百分比且游离盐酸浓度为13至17重量百分比。
19.如权利要求16-18中任一项所述的方法,其中所述铁材料是包括氧化铁、褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿及其混合物的固体。
20.如权利要求16-18中任一项所述的方法,其中所述铁材料是包括含铁的酸洗液的液体。
21.如权利要求16-18中任一项所述的方法,其中所述铁材料包括Fe2+和Fe3+离子,且所述方法还包括将Fe2+离子氧化成Fe3+。
22.如权利要求19所述的方法,其中所述铁材料包括Fe2+和Fe3+离子,且所述方法还包括将Fe2+离子氧化成Fe3+。
23.如权利要求20所述的方法,其中所述铁材料包括Fe2+和Fe3+离子,且所述方法还包括将Fe2+离子氧化成Fe3+。
24.一种用于重新构成铁含量为16-23重量百分比且盐酸浓度为10至17重量百分比的氯化铁水溶液的方法,包括:
稀释所述氯化铁水溶液以降低所述铁含量;
将所稀释的氯化铁水溶液与含亚铁离子的酸洗液混合;及
氧化以形成盐酸浓度为小于5重量百分比且三价铁含量为10-14重量百分比的氯化铁溶液。
25.如权利要求24所述的方法,其中所述氯化铁水溶液具有16-23重量百分比的铁含量,且游离盐酸浓度为11-17重量百分比。
26.如权利要求24所述的方法,其中所述氯化铁水溶液具有19-22重量百分比的铁含量,且游离盐酸浓度为13至17重量百分比。
27.一种用于重新构成铁含量为16-23重量百分比且盐酸浓度为10-17重量百分比的氯化铁水溶液的方法,包括:
稀释所述氯化铁水溶液;及
将含铁材料加入到所述氯化铁水溶液中,所加入的量有效地使盐酸浓度降低到小于所述氯化铁水溶液的5重量百分比,且使三价铁含量增加至10-14重量百分比。
28.如权利要求27所述的方法,其中向所述氯化铁水溶液中加入所述含铁材料是以有效地使盐酸浓度降低到小于所述氯化铁水溶液的2重量百分比的量进行。
29.如权利要求27-28中任一项所述的方法,其中所述含铁材料是包括褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿或其混合物的固体。
30.如权利要求27-28中任一项所述的方法,还包括将溶液中所含有的亚铁离子氧化成铁离子。
31.如权利要求29所述的方法,还包括将溶液中所含有的亚铁离子氧化成铁离子。
32.如权利要求27-28和31中任一项所述的方法,其中所述氯化铁水溶液具有16-23重量百分比的铁含量,且游离盐酸浓度为11-17重量百分比。
33.如权利要求29所述的方法,其中所述氯化铁水溶液具有16-23重量百分比的铁含量,且游离盐酸浓度为11-17重量百分比。
34.如权利要求30所述的方法,其中所述氯化铁水溶液具有16-23重量百分比的铁含量,且游离盐酸浓度为11-17重量百分比。
35.如权利要求27-28、31和33-34中任一项所述的方法,其中所述氯化铁水溶液具有19-22重量百分比的铁含量,且游离盐酸浓度为13至17重量百分比。
36.如权利要求29所述的方法,其中所述氯化铁水溶液具有19-22重量百分比的铁含量,且游离盐酸浓度为13至17重量百分比。
37.如权利要求30所述的方法,其中所述氯化铁水溶液具有19-22重量百分比的铁含量,且游离盐酸浓度为13至17重量百分比。
38.如权利要求32所述的方法,其中所述氯化铁水溶液具有19-22重量百分比的铁含量,且游离盐酸浓度为13至17重量百分比。
39.一种用于重新构成铁含量为16-23重量百分比且盐酸浓度为10-17重量百分比的氯化铁水溶液的方法,包括:
从所述氯化铁水溶液中蒸发HCl,以同时使所述氯化铁水溶液中的HCl浓度降低并且铁含量增加;及
稀释所述氯化铁水溶液,以使铁含量降低到10-14重量百分比且盐酸降低到小于2重量百分比。
40.如权利要求39所述的方法,其中所述氯化铁水溶液具有16-23重量百分比的铁含量,且游离盐酸浓度为11-17重量百分比。
41.如权利要求39所述的方法,其中所述氯化铁水溶液具有19-22重量百分比的铁含量,且游离盐酸浓度为13至17重量百分比。
42.一种用于形成稳定的氯化铁溶液的方法,所述方法包括:
将铁材料与氯化亚铁溶液和/或氯化铁溶液和气态盐酸混合,以形成铁含量为16-23重量百分比且盐酸含量为10-17重量百分比的氯化亚铁溶液和/或氯化铁溶液,其中所述氯化铁溶液在高于-10℃的温度下是稳定的溶液和/或可逆地冻结。
43.如权利要求42所述的方法,所述方法还包括在与所述铁材料和气态盐酸混合之前或之后,将溶液中所包含的亚铁离子氧化成铁离子。
44.如权利要求42-43中任一项所述的方法,其中最终的铁含量为16-23重量百分比,且游离盐酸浓度为11至17重量百分比。
45.如权利要求42-43中任一项所述的方法,其中最终的铁含量为19-22重量百分比,且游离盐酸浓度为13至17重量百分比。
46.如权利要求44所述的方法,其中最终的铁含量为19-22重量百分比,且游离盐酸浓度为13至17重量百分比。
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