CN104114493A - 一种用于浓缩和分离含有氯化铁(iii)的盐酸溶液中的金属氯化物的方法 - Google Patents

一种用于浓缩和分离含有氯化铁(iii)的盐酸溶液中的金属氯化物的方法 Download PDF

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Abstract

描述了用于浓缩含有氯化铁(III)的盐酸溶液中的金属氯化物并从所述含有氯化铁(III)的盐酸溶液中分离所述金属氯化物的方法，其中，铁从所述溶液中沉淀为氧化铁，优选沉淀为赤铁矿，并在过滤装置中过滤出来，并且此时被进一步浓缩的非水解性金属氯化物从盐酸滤液的至少一部分移除。

Description

一种用于浓缩和分离含有氯化铁(III)的盐酸溶液中的金属氯化物的方法
技术领域
本发明涉及用于浓缩含有氯化铁(III)的盐酸溶液中的金属氯化物并从所述含有氯化铁(III)的盐酸溶液中分离所述金属氯化物的方法。
背景技术
含铁盐酸溶液在很多工艺中产生，尤其是在钢铁行业中进行酸洗(其中利用与盐酸进行的化学反应来移除锈迹)的情况下。然而，在非铁行业也产生含铁盐酸溶液，其中大范围的矿石被溶解在盐酸中并且在随后的湿法冶金工艺中获得非铁金属。由于铁实际上总是存在于矿石中，因此这也产生含铁盐酸溶液。从含有氯化铁(III)的溶液中分离金属氯化物存在大范围的背景和需求。
由于经济可行性的原因，其中铁氯化物作为废品产生的生产车间操作员旨在再生过程中回收盐酸并因此在生产车间位置形成封闭的氯化物环路。
在工业方法中，所产生的含铁盐酸溶液常常不以纯粹形式存在。来自钢铁行业的酸洗过程的含铁盐酸溶液的情况中，所述盐酸溶液受到存在钢中的合金元素例如Mn、Zn、Ni等的污染。因此，操作员的目的是在生产车间和再生过程之间的封闭的氯化物环路移除所述合金元素，以防止污染物的累积；在湿法冶金工艺中，目的稍有不同；此时，以低浓度含在含铁盐酸溶液中的污染物是准备被提取的有价值的物质。
在从含铁盐酸溶液中回收氯化氢的常规回收方法的情况中，高温水解法和水热法之间存在差异。
两种已知的高温水解法是鲁氏法(也称为喷雾焙烧法)和鲁奇法(也称为流化床法)。从根本上来说，两种方法都通过相同的基本原理发挥作用，其中它们的主要区别在于焙烧炉的设计。所产生的铁氯化物溶液被直接注射到烧燃料的炉子中，存在于铁氯化物中的水被蒸发，并且铁氯化物与水反应，而且，在氯化亚铁(II)的情况中还与氧反应，从而赤铁矿形式的氧化铁和氯化氢，所述氧化铁连续地从反应器中排出，而所述氯化氢与燃烧产生的过烧物和蒸汽以气体形式的从反应器中排出。在喷雾焙烧的情况中，铁氯化物溶液从上方被精细地喷雾到反应器中，形成的铁氯化物粉末落下并被移除。焙烧炉气体的出口温度通常被设定为约400℃。
在鲁奇法中，使用流化床炉子作为焙烧炉。这时，使用该过程所需的燃烧的过烧物作为流化介质。使用所产生的氧化铁颗粒作为床材料。利用喷枪将铁氯化物溶液以非加压方式施加至流化床。此时，氧化铁颗粒被铁氯化物溶液所润湿，并且铁氯化物溶液被焙烧，并且生成赤铁矿形式的氧化铁和盐酸。由于850℃的高温的缘故，新形成的氧化铁层与基础材料烧结，而氧化铁颗粒生长。氧化铁颗粒连续地从反应器中移除从而使流化床重量保持恒定。和鲁氏法相似的是，所形成的氯化氢以气体形式和燃烧的过烧物和蒸汽一起从反应器中移除。
在两种方法中，焙烧炉气体首先在文丘里蒸发器中冷却，其中，铁氯化物溶液被用作冷却剂并且在此通过蒸发浓缩。所得的浓缩铁氯化物溶液被注射到焙烧炉中。
氯化氢在多阶段气体洗涤中从经冷却的焙烧炉气体洗出。此时产生盐酸，该盐酸又在初始生产过程中使用。
在高温水解再生方法的情况中，在水相中没有发生水解。酸被注射到反应器中，而水被蒸发，并且包含在含铁盐酸溶液中的金属氯化物结晶出来并被焙烧。这意味着金属氯化物在炉气氛中与水反应而形成金属氧化物并且释放出氯化氢。该方法的一个优点是存在于含铁盐酸溶液中的大部分污染物在这些条件下被焙烧，因此从闭合的氯化物环路中排出。甚至无法焙烧的元素如K、Ca和Na也以氧化物的形式作为氯化物污染物排出。
具有低升华温度的金属氯化物如ZnCl2或FeCl3不适合于该方法，这是因为这些金属氯化物作为蒸汽从反应器中移除、在车间的冷却区冷凝出来并形成非常细致的颗粒，这会形成沉积物并且在排放气体管道中造成堵塞。
在AT 315 603 B(用于再生含锌的盐酸铁酸洗溶液的方法)中，描述了这样的方法，其中被氯化锌污染的含铁盐酸溶液如来自电镀工艺的酸洗溶液通过在喷雾焙烧炉中添加硫酸进行处理，其中锌作为硫酸锌存在于所生成的氧化铁中。
用于处理铁氯化物溶液的另一种方法由热液再生构成，其中赤铁矿直接从氯化铁(III)溶液中沉淀出来。这意味着溶解的氯化铁(III)与水反应而形成赤铁矿和氯化氢。氯化氢通过蒸发从溶液中驱出。由于氯化氢连续地从反应平衡中移除，因此水解反应由氯化铁(III)驱动。
在US 3 682 592 B中描述了氯化铁(III)的水解，其中所述水解被称为PORI法。此处，来源于钢酸洗的氯化亚铁(II)溶液在第一方法步骤中被浓缩，然后利用氧氧化而形成氯化铁(III)溶液。在水解反应器中的蒸发所需的能量由燃烧的过烧物提供。能量通过氯化铁(III)溶液与热过烧物之间的直接接触而被传导至反应器中。氯化氢在洗涤器中从废气中洗出，并且回收盐酸溶液。
JP 2006-137118描述了用于按照热液原理再生铁氯化物溶液的方法，其中在120℃至150℃的温度和负压下进行水解，以降低氯化铁(III)溶液的沸腾温度。与PORI法不同的是，蒸发所需的能量经由热交换器间接地导入到水解反应器中。然而，试验表明，从溶液中沉淀出的氧化铁不具有所期望的质量。通过施加负压以降低水解反应器中的氯化铁(III)溶液的沸腾温度，由于蒸汽/液体平衡的缘故，所述氯化铁(III)溶液具有高的氯化铁(III)浓度，因此因为缺少水的原因而形成不合乎需要的氧基氯化铁而不是赤铁矿。
在根据WO 2009/153321的方法中，水解反应器在大气压工作，并且通过热交换器供应能量。在水解之前安排另外的两个方法步骤。首先，对铁氯化物溶液进行浓缩，其中，该步骤所需的能量由来自水解反应器的蒸汽的冷凝能提供。由于更聪明地利用了内部过程热(internal process heat)，与高温水解法相比，可以将热液再生的能量消耗降低一半。
包含在含铁盐酸溶液中的污染物例如Mn、Zn、Ca、K、Mg、Na等一般不能在水溶液中水解，因此所述元素在水解反应器中浓缩。然而，随着非水解性金属的浓度的增加，蒸汽/液体平衡也在变化，由此使非水解性金属的浓度在不高于一定的点时是可接受的。
通常，来自钢酸洗的含铁盐酸溶液所包含的合金元素没有经济价值。因此，与其中所述合金元素从封闭的氯化物环路中排出并且可以利用的高温水解再生法相比，这成为一种缺点。目前，一些水解溶液被连续弃掉以便能够调节非水解性金属的浓度。此时，可利用的氯化铁(III)也被弃掉，因此降低了氯化氢的回收程度。水解反应器中的含铁盐酸溶液中的非水解性金属浓缩的程度越高，将被弃掉的含铁盐酸溶液的比例越低。尽管与高温水解再生法相比，氯化氢的回收程度较低，但是由于能量效率的缘故，热液再生法是经济的。
在湿法冶金方法中，目的是回收存在于含铁盐酸溶液中作为有价值物质的金属氯化物，例如：Li、Be、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、Fr、Ra、Ac、Th、Pa、U、Np和Pu。此时，由于水溶液中氯化铁(III)水解的缘故，溶解的铁可以作为氧化铁优选作为赤铁矿从水溶液中沉淀出来，但是非水解性的金属作为氯化物仍然保持溶解在水溶液中。
发明内容
本发明涉及一种用于浓缩含有氯化铁(III)的盐酸溶液中的金属氯化物并从所述含有氯化铁(III)的盐酸溶液中分离所述金属氯化物的方法，其中，铁从所述溶液中沉淀为氧化铁，优选沉淀为赤铁矿，并在过滤装置中过滤出来，并且此时被进一步浓缩的非水解性金属氯化物从盐酸滤液的至少一部分中移除。在经浓缩的含铁盐酸溶液中的所述非水解性金属氯化物的浓度至多为30重量％，优选至多为20重量％，其中，氯化铁(III)在所述溶液中的浓度为30重量％至80重量％，优选为40重量％至75重量％。
根据本发明的方法可以连续进行或者分批进行；为了简洁目的，下文将参考连续方法顺序。本领域技术人员还可以适当地修改而容易分批进行该连续方法。混合有金属氯化物的含铁盐酸溶液(其中溶解的铁大量以三价形式存在)被传送至水解反应器中。在水解反应器中发生水解反应，其中，存在于含铁盐酸溶液中的氯化铁(III)与水反应而形成氯化氢和氧化铁，优选为赤铁矿。所述水解反应是平衡反应，并且为了保持反应的进行，氯化氢必须被从所述溶液中连续地驱除。蒸汽/液体平衡由于所述非水解性金属氯化物的存在而被改变(参见实施例1和2)，因此，所述水解反应器中的工作条件将从新的角度进行考虑。所述水解反应器在此处在150℃至300℃的温度，优选在160℃至200℃的温度，在-0.8巴至20巴的压力，优选在-0.5巴至10巴的压力工作。在水解蒸汽中的氯化氢浓度为10重量％至40重量％，优选为15重量％至35重量％。
通过增加热能，水和氯化氢在工作过程中蒸发。于是所述溶液中的一些溶液被从所述水解反应器中移除，并且从所述溶液中沉淀的所述氧化铁优选为赤铁矿在过滤装置中被过滤出来。在另一个方法步骤中，此时被进一步浓缩的非水解性金属氯化物从含铁盐酸滤液的至少一部分中移除。此时，可以在进一步的方法步骤之前冷却所述含铁盐酸溶液和/或用水洗涤所述含铁盐酸溶液以防止氯化铁(III)发生失控结晶。在根据本发明的一个变化方式中，即使在对沉淀氧化铁优选为赤铁矿进行所述过滤之前也可以冷却所述含铁盐酸溶液和/或用水稀释所述含铁盐酸溶液。所述滤液的没有被进一步处理的部分被泵送回到所述水解反应器(或者被泵送回到该方法上游的另一个方法步骤中)。
根据本发明的一个优选的实施方式，为了从过滤出来的含铁盐酸溶液中分离出所述经浓缩的非水解性金属氯化物，通过溶剂萃取的方式从反应器中选择性地回收单独金属氯化物。余下的含铁盐酸溶液被泵送回到所述水解反应器中或者泵送回到该方法上游的另一个方法步骤中。在反萃取过程，所述金属氯化物随后从有机相中萃取回到例如水相中。所述有机相被回收并在进一步的溶剂萃取中使用。
作为该方法的结果，此时可以在热液酸生成的情况中增加氯化氢的回收程度，因此没有含铁盐酸溶液被舍弃。这个方法的另一个重要益处在于，非水解性金属氯化物在所述含铁盐酸溶液中的浓度可以非常的低，并且可能是作为本发明的结果首次浓缩所述含铁盐酸溶液中的这些所述金属氯化物，并且通过溶剂萃取方式将其回收。
采用根据本发明的方法，如果针对将从所述含铁盐酸溶液中提取的每种金属氯化物，按顺序进行针对所述金属氯化物制定的溶剂萃取方法，这也是有利的。
根据本发明的又一个优选的实施方式，包含在所述含铁盐酸滤液中的氯化铁(III)采用溶剂萃取法直接萃取，然后采用溶剂萃取方法从所得的无铁溶液中选择性地回收单独非水解性金属氯化物。
在本发明的另一个备选的实施方式中，为了从过滤出来的含铁盐酸溶液中分离出经浓缩的非水解性金属氯化物，采用离子交换器从所述反应器中选择性地回收单独金属氯化物。
在根据本发明的方法中，来自所述含铁盐酸溶液中的经浓缩的非水解性金属氯化物优选通过增加所述溶液中的游离氯化氢的浓度来沉淀。但是，氯化铁(III)在水溶液中的可溶性几乎没有受到游离氯化氢浓度增加的影响，非水解性金属氯化物例如Ni或Zn的可溶性下降。在这种方法中沉淀的金属氯化物被过滤并且可选地使用浓盐酸洗涤，并且所回收的滤液和洗涤液可以被馈送回到所述水解反应器中或者被馈送回到另一个在前的工艺步骤中。
采用本发明的方法的该变化方式(其中，通过增加所述含铁盐酸溶液中的游离盐酸的浓度来使非水解性金属氯化物结晶)，氯化铁(III)在所述溶液中的存在已经被证明是特别有益的。与纯金属氯化物/水/氯化氢体系相比(参见实施例5)，所述含铁盐酸溶液中高浓度的氯化铁(III)和所述游离盐酸一样降低了所述非水解性金属氯化物的可溶性。
这意味着对于根据本发明的所述方法变化方式而言，需要浓度低得多的游离盐酸，因此，一方面，所述方法可以首次用于通过增加氯化氢来使金属氯化物结晶，另一方面，减少了纯盐酸的处理，或者说是降低了整个过程的能量消耗。
根据本发明的所述结晶在10℃至200℃的温度，优选在20℃至150℃的温度，并且在-0.8巴至30巴的压力，优选在-0.5巴至20巴的压力进行，并且，所述含铁盐酸溶液含有10重量％至70重量％，优选含有20重量％至60重量％的氯化铁(III)。在所述溶液中游离氯化氢的浓度增加至至多50重量％，优选增加至至多40重量％。
有利的是，尤其是对于通过结晶方法从盐酸溶液中分离出非水解性金属氯化物有利的是，将所述溶液与氯化铁(III)混合以允许按照本发明的所述方法变化方式通过增加游离盐酸进行结晶。另外，在该方法中，采用其中存在二价铁形式的含铁盐酸溶液，可以通过氧化将所述二价铁氯化物转化成三价铁氯化物，以能够使铁氯化物水解成氧化铁，优选水解成赤铁矿。
根据本发明的所述方法的这个实施方式的一个关键点是所述金属氯化物结晶所需的所述氯化氢。为此，由水解得到的再生物质中的一些物质被移除，并且在浓缩步骤中从所述再生物质中得到浓度为至少70重量％，优选至少80重量％的纯氯化氢，并且该纯氯化氢被用于所述结晶。为了使水平衡得到平衡，在浓缩步骤中从所述氯化氢分离出来的水被馈送回到所述水解反应器中。于是，在该方法中从所述水解反应器经由浓缩步骤到结晶，并且经由滤液返回到所述水解反应器中而形成了氯化物环路。
有多种不同的方法用于浓缩步骤，也就是说，用于生产所制备的纯度为至少70％，优选至少80％的氯化氢。一方面，可以通过相对而言为能量密集型的压力变化的精馏来生产得到纯度为至少70％，优选至少为80％的所制备的氯化氢。另一种可能在于使盐酸与高度浓缩的硫酸接触。由于硫酸非常具有吸湿性，因此所述盐酸中或者所述再生物质中所含有的水在所述硫酸中被结合，而纯氯化氢能够以气体形式移除。为了提高效率，所述方法可以按照逆流原理在许多阶段中进行。可以在精馏塔中使被稀释的硫酸再生。
与氯化氢的直接压力变化精馏法相比，最后提到的用于生产氯化氢的方法的重要益处在于，采用硫酸精馏无需跳过共沸腾温度，因为在硫酸的情况中共沸腾温度是96％。这不仅提供了设备经费方面的益处而且还提供了能量消耗方面的益处。然而，在这里使用其他金属氯化物如CaCl2的夹带剂蒸馏也是可行的。
浓缩的另一种可能是通过膜蒸馏来提供，所述膜蒸馏不仅可以用于直接采用纯盐酸，而且还可以用于采用硫酸迂回或者采用其他金属氯化物例如CaCl2作为夹带剂迂回(detour)。
随着该方法的进一步进行，该方法可以加以改进以增加能量效率。此时，来自金属氯化物过滤的盐酸溶液被传送至预蒸发仪中，在该预蒸发仪中，包含在该溶液中的所述氯化氢的大部分利用能量馈送而驱除，并且作为再生物质加以回收。然后，经浓缩的溶液从所述预蒸发仪被泵送到所述水解反应器中以完成该方法中的所述环路。所述预蒸发仪所需的能量可以通过正在从所述水解反应器中释放的含有氯化氢的蒸汽的冷凝能而获得。由于游离盐酸在导入所述水解反应器之前从所述含铁盐酸溶液中驱除，因此降低了所述水解反应器中的氯化物载量，由此又可以降低了为控制盐浓度和蒸汽/液体平衡而添加的水。与此相比，在WO 2009/153321中的游离氯化氢在所述水解反应器之前通过上游氧化反应进行消耗。将要在生产车间制备形成的含铁盐酸溶液可以不仅可以导入到所述预蒸发仪中，还可以直接导入到所述水解反应器中。
现在继续介绍根据本发明的方法变化方式，该变化方式降低了用于生产经纯化盐酸的经费，并因此在能量和经济可行性方面是更加有利的。根据本发明的该方法变化方式预先假定来自所述水解反应器的含氯化氢的蒸汽中的氯化氢的浓度处在超恒沸范围内。
具有超恒沸氯化氢浓度的来自所述水解反应器的所述含氯化氢的蒸汽于此在浓缩过程中被分为两个级分—分为氯化氢浓度为至少70％，优选为至少80％的氯化氢级分和作为再生酸被直接馈送回到生产过程以完成氯化物环路的含有至少10重量％，优选至少15重量％的氯化氢的另外级分。除了已经提到的用于浓缩氯化氢的方法之外，还可以直接使用超恒沸精馏塔。此时获得作为初馏物的具有至少70重量％，优选至少80重量％的浓度的高度浓缩氯化氢。盐酸作为塔底产物沉淀出来，其浓度至少相当于工作压力时的共沸浓度。共沸塔在高达至多50巴，优选至多30巴的范围内的工作压力工作。
来自所述水解反应器的所述含氯化氢的蒸汽一方面被冷凝并以液体的形式传送，另一方面直接以蒸汽形式被传送去浓缩。根据本发明的该方法变化方式在能量方面特别有利，因为氯化氢的浓缩没有在高于共沸腾温度进行。
在超恒沸范围内，具有增加的氯化氢浓度的含氯化氢的蒸汽的冷凝温度快速下降。在大气压力时，含有约20重量％的氯化氢的共沸混合物的沸腾温度是108℃，而纯氯化氢的冷凝温度是-70℃。由于含氯化氢的蒸汽与超恒沸混合物一起冷凝，因此需要具有相当低温度的冷却剂以使含氯化氢的蒸汽充分地冷凝出来。为了使氯化氢浓度为35重量％的含氯化氢的蒸汽完全冷凝，需要71℃的冷凝温度。如果所释放的冷凝能在该方法中供用于所述预蒸发仪的工作的使用，那么该温度水平已经过低，因为来自所述预蒸发仪的蒸汽的冷凝能随后还必须通过冷却水移除。此时，在该方法中将需要考虑更低的温度水平。如果可利用的冷却剂所提供的温度水平对于来自所述水解反应器的含氯化氢的蒸汽的完全冷凝而言过低，则因而需要另外将水注入到来自所述水解反应器的所述蒸汽中，优选是来自该方法内部的水，以防止再生的酸被稀释以及来自所述水解反应器的所述含氯化氢的蒸汽的浓度向共沸腾温度的方向偏移。通过降低所述氯化氢在所述蒸汽中的浓度，例如从35％降低至27％，用于所述完全冷凝的温度范围从71℃至107℃提高至100℃至108℃。因此在该过程中，氯化氢在所述含氯化氢的蒸汽中的浓度没有原位测量，因此不需要自动控制水的注入以降低所述蒸汽中的氯化氢的浓度。然而，当进行根据本发明的该方法变化方式(其中采用超恒沸精馏塔生产出纯度为至少70％优选至少80％的所制得的氯化氢)，尽管稀释来自所述水解反应器的所述含氯化氢的蒸汽，但是存在超恒沸氯化氢浓度是必要的。
因此，对于根据本发明的该方法变化方式生产纯氯化氢而言，生产超恒沸盐酸是有利的，因为来自所述水解反应器的所述含氯化氢的蒸汽的冷凝是分两个阶段进行，由此过程控制得到相当的简化。在第一冷凝阶段，来自所述水解反应器的超恒沸蒸汽在低冷凝温度部分冷凝并转变成所述氯化氢浓度。来自所述水解反应器的在第一冷凝步骤没有冷凝出来的含氯化氢的蒸汽在另外的冷凝步骤中冷凝出来。为了这个目的，另外将水注射到水解蒸汽中。此时氯化氢的浓度向所述共沸腾温度的方向偏移，由此提高含氯化氢的蒸汽的冷凝温度。该过程中的水优选被利用以不影响该过程的水平衡，所述水导致再生的酸的稀释。
在湿法冶金领域，通过利用盐酸分解矿物，从该矿物中分离出金属。不同矿床之间的各种矿物的组成是不同的，并且一般通常是这样的情况，有价值的物质例如稀土的浓度为处在ppm范围，但是主要成分是铁。也包含其他非水解性金属氯化氢，例如：CaCl2、MgCl2、NaCl、KCl等，其中浓度处在若干个重量％范围。
另外，Harris等在“The Jaguar Nickel Inc.Sechol Laterite ProjectAtmospheric Chloride Leach Process”(International Laterite Nickel Symposium；2004)中描述了一种矿物浸出方法，其中，金属氯化物盐例如氯化镁等被以高浓度添加以增加浸出过程中游离盐酸的活性。同样，此时有价值的物质(在该情况中其为镍)在浓度上被另一种非水解性金属氯化物(也就是说氯化镁)所超过。
为了从含铁盐酸溶液中回收有价值的物质(与其他非水解性金属氯化物相比，其在所述溶液中的浓度是低的)，因此，根据本发明在多个阶段通过增加游离氯化氢在所述溶液中的浓度使三价铁水解并进行选择性结晶来对所述非水解性金属氯化物进行浓缩是必要的。
将所述含铁盐酸溶液传送到水解反应器中，其中通过水解三价铁来形成氧化铁(优选为形成赤铁矿)和氯化氢。在这个过程中，非水解性金属氯化物得到浓缩。所述非水解性金属氯化物在经浓缩的含铁盐酸溶液中的浓度为至多30重量％，优选为至多20重量％，其中氯化铁(III)在所述溶液中的浓度为30重量％至80重量％，优选为40重量％至75重量％。所述水解反应器此时在150℃至300℃的温度，优选在160℃至200℃的温度和-0.8巴至20巴的压力，优选在-0.5巴至10巴的压力工作。水解蒸汽中的氯化氢浓度为10重量％至40重量％，优选为15重量％至35重量％。
将来自所述水解反应器中的一些经浓缩的含铁盐酸溶液从所述水解反应器中移除，并将作为氧化铁优选作为赤铁矿沉淀的铁过滤出来。可以在进一步方法步骤、所述过滤和/或所述结晶之前冷却所述经浓缩的含铁盐酸溶液，并且在需要的情况下稀释所述溶液，以防止氯化铁(III)的失控结晶。过滤出来的含铁盐酸溶液全部或者部分送去结晶。所述含铁盐酸溶液留下的残留物被泵送回到所述水解反应器或者泵送回到上游的方法步骤例如：预蒸发仪中。通过增加游离氯化氢在所述含铁盐酸溶液中的浓度使非水解性金属氯化物从所述水解反应器中的所述溶液中选择性地结晶出来，并因此与铁分离。所述结晶在10℃至200℃的温度，优选在20℃至150℃的温度和-0.8巴至30巴的压力，优选在-0.5巴至20巴的压力进行。所述含铁盐酸溶液含有10重量％至70重量％，优选为20重量％至60重量％的氯化铁(III)。游离氯化氢在所述溶液中的浓度增加至至多50重量％，优选增加至至多40重量％。
所述非水解性金属氯化物的可溶性随着浓度的上升而稳步降低。在第一结晶步骤中所述游离氯化氢的浓度可以优选地选择成使得包含多种有价值物质浓缩物的所述非水解性金属氯化物优选在所述结晶步骤中沉淀出来，但是没有达到所述有价值物质在游离氯化氢在所述溶液中提供的浓度时的溶解度界限。
将经结晶的非水解性金属氯化物过滤之后，将消耗了非水解性金属氯化物的含铁盐酸溶液传送到第二水解反应器中，在该第二水解反应器中，非水解性金属氯化物得到进一步的浓缩。通过加水控制所述水解反应器中的盐浓度并因而控制蒸汽/液体平衡，其中，由于与水平衡有关的原因，来自该过程内的水是优选的。再将一些所述含铁盐酸溶液从所述第二水解反应器中移除，将氧化铁优选为赤铁矿过滤出来，并通过增加游离氯化氢的浓度，将非水解性金属氯化物在第二结晶步骤中结晶并过滤出来。
事实上，在所述第一结晶步骤中，包含在初始的含铁盐酸溶液中的更加高度浓缩的金属氯化物不能完全结晶出来并因此到达所述第二步骤阶段。如果所述非水解性金属氯化物和所述有价值的物质的浓度差异很大，例如CaCl2在1％至5％的范围内，而稀土金属的氯化物在1ppm至1000ppm的范围内，双阶段方法可能不足以在所述第二水解步骤中像通过增加游离氯化氢浓度在所述第二水解步骤中能够结晶出来那么多的所述有价值的物质那样浓缩所述有价值的物质，例如稀土金属。在这种情况下，可以多次重复水解和结晶。在最后的结晶步骤之后，将过滤出来的含铁盐酸溶液馈送回到上游过程步骤中的一个步骤中。
附图说明
装置：
1  水解反应器
2  用于过滤的装置
3  用于溶剂萃取的装置
4  热交换器
5  冷凝器
6  用于对有机相进行反萃取的装置
7  结晶反应器
8  用于过滤金属氯化物的装置
9  用于生产氯化氢的装置
10 预蒸发仪
11 用于预蒸发仪的冷凝器
线路
(1)通向水解反应器的线路
(2)从水解反应器排出的线路
(3)用于再生物质的排放线路
(4)水解反应器中的循环线路
(5)通向过滤装置的馈送线路
(6)氧化铁的排放线路
(7)滤液返回线路
(8)通向用于溶剂萃取的装置的馈送线路
(9)含铁盐酸溶液的返回线路
(10)通向用于对有机相进行反萃取的装置的馈送线路
(11)用于有机相的返回线路
(12)用于水的馈送线路
(13)金属氯化物的排放线路
(14)用于氯化氢的馈送线路
(15)通向用于氯化氢浓缩的装置的用于再生物质的馈送线路
(16)用于水的返回线路
(17)通向用于过滤金属氯化物的装置的馈送线路
(18)通向结晶反应器的馈送线路
(19)用于预蒸发仪的循环线路
(20)用于预蒸发仪的馈送线路
(21)用于预蒸发仪的排出线路
具体实施方式
现在将参考附图更加详细地解释本发明，但是本发明并不限于所述附图。图1显示了根据本发明的方法，其中包含在含铁盐酸溶液中的非水解性金属氯化物在该含铁盐酸溶液中浓缩，然后直接获得和借助溶剂萃取在另外的方法步骤中选择性地从所述含铁盐酸溶液中间接获得。
含铁盐酸溶液经由馈送线路(1)泵送到水解反应器1中，其中水解反应在该水解反应器1中发生。在这里，溶液中的氯化铁(III)与水反应形成盐酸和氧化铁，优选形成赤铁矿，所述氧化铁从所述溶液中沉淀出来。含铁盐酸溶液中的非水解性金属氯化物因而得到浓缩。一些溶液从水解反应器1中移除，并经由循环线路(4)被泵送到外部热交换器4中，所述外部热交换器4例如利用蒸汽或传热油进行工作。此时溶液在热交换器4中过热，并在水解反应器1中通过使水和氯化氢蒸发而泄压。该水解蒸汽经由排出线路(2)从水解反应器1移除并且在冷凝器5中冷凝。所生成的再生物质经由排放线路(3)从该过程中移除并再在生产车间中使用，由此完成氯化物环路。
在通过溶剂萃取使非水解性金属氯化物从含铁盐酸溶液中实际分离之前，从水解反应器1移除的含铁盐酸溶液经由馈送线路(5)被传送到用于过滤的装置2中。从含铁盐酸溶液中沉淀出来的氧化铁优选为赤铁矿被过滤出来并且从经由排放线路(6)从该过程中放出。在这里获得的含铁盐酸滤液至少部分经由馈送线路(8)泵送到用于溶剂萃取的装置3中。余下的滤液经由返回线路(7)泵送回到水解反应器1中。
使含铁盐酸溶液直接与一种或者多种不与所述溶液混溶的有机相接触。非水解性金属氯化物从含铁盐酸滤液中被选择性地萃取到有机相中。从非水解性金属氯化物脱离的含铁盐酸溶液然后被经由返回线路(9)从装置3泵送回到水解反应器1中。所产生的带有被萃取的金属氯化物的有机溶液经由馈送线路(10)泵送到装置6中以对有机相进行反萃取。用于对有机相进行反萃取的水经由馈送线路(12)泵送到装置6中。被萃取的金属氯化物被从有机相中萃取到水相中，并且负载有金属氯化物的所述水相经由排放线路(13)送去进行金属生产。从非水解性金属氯化物脱离的有机相经由返回线路(11)从装置6馈送回到用于溶剂萃取的装置3中。
在图2中展示了根据本发明的方法的另一个实施方式，其中，包含在含铁盐酸溶液中的非水解性金属氯化物被浓缩，并且然后直接获得铁和在另一个方法步骤中通过溶剂萃取从所述含铁盐酸溶液中选择性地获得铁。具有相同附图标记的没有明确提及的线路和装置在图1的描述中解释。
原则上，该方法类似于上文参考图1所描述的方法，其中，在用于溶剂萃取的装置3中，包含在溶液中的余下的铁也从水相中被萃取到有机相中。留在水相中的金属氯化物经由排放线路(13)馈送到进一步的加工步骤中。负载由铁的有机相经由馈送线路(10)泵送到用于对有机相进行反萃取的装置6中，并且与水接触，其经由馈送线路(12)泵送到所述装置6中。包含在有机相中的铁被萃取到水相中并经由返回线路(9)泵送回到水解反应器1中。
在图3中展示了根据本发明的方法的另一个实施方式，其中，包含在含铁盐酸溶液中的非水解性金属氯化物在含铁盐酸溶液中得到浓缩，并且然后所述非水解性金属氯化物在进一步的方法步骤中通过增加盐酸在经浓缩的含铁盐酸溶液中的浓度而作为金属氯化物盐沉淀出来。具有相同附图标记的没有明确提及的线路和装置在图1的描述中解释。
在将要制备的包含在含铁盐酸溶液中的金属氯化物在前文描述的两个方法变化方式中在水解反应器1中浓缩。在用于过滤的装置2中过滤氧化铁优选为赤铁矿之后，含铁盐酸滤液经由馈送线路(18)泵送到结晶反应器7中。为了对氯化氢进行浓缩，经由馈送线路(14)将来自装置9的所制得的氯化氢导入到结晶反应器7中，在该结晶反应器7中，由于非水解性金属氯化物的低溶解度的缘故，这些非水解性金属氯化物作为金属氯化物盐从所述溶液中沉淀出来。带有所沉淀的金属氯化物盐的所述含铁盐酸溶液经由馈送线路(17)泵送到用于金属盐过滤的装置8中。滤液经由返回线路(9)泵送回到水解反应器中，并且经由排放线路(13)移除金属氯化物盐。
为了制备结晶所需的氯化氢，在冷凝器5中生成的一些再生物质经由馈送线路(15)泵送到用于浓缩氯化氢的装置9中。为了对水平衡进行平衡，作为氯化氢浓缩结果所获得的水经由返回线路(16)泵送回到水解反应器1中。
在图4中展示了根据本发明的另一个实施方式。与非水解性金属氯化物混合的含铁盐酸溶液经由馈送线路(20)传送到预蒸发仪10中。另外，该返回线路将含铁盐酸溶液(9)并入到预蒸发仪10中，但是在一个可能的实施方式中，还能够将所述溶液并入到水解反应器1中。所述含铁盐酸溶液在预蒸发仪10中浓缩。这所需要的能量由来自水解反应器1的含有氯化氢的蒸汽的冷凝所提供。作为一个可能的实施方式，用于预蒸发仪的循环线路(19)经由冷凝器5引导。在预蒸发仪10中的含铁盐酸溶液因而是用于来自水解反应器1的从冷凝器5中冷凝出来的含有氯化氢的蒸汽的冷却剂。
来自预蒸发仪10的蒸汽经由排出线路(21)移除，并在用于预蒸发仪的冷凝器11中冷凝出来。收集结果所生成的蒸馏物并经由用于水的返回线路(16)在该过程中分配。一方面，在水解反应器1中需要水以控制那里的含铁盐酸溶液的浓缩。另一方面，过滤后稀释从水解反应器1中移除的含铁盐酸溶液需要水以避免冷却所述溶液时氯化铁(III)的失控结晶。过量的水经由排放线路(13)从该过程中与用于生产氯化氢的装置9中所生成的氯化氢一起排出。
此时应当注意的是，根据本发明的盖方法变化方式具有一个封闭的水平衡。在这方面重要的是，只要可能的话，要防止从外部向该过程导入任何的水。考虑到平衡界限，水和氯化物显然单独经由馈送线路(20)引入到该过程，但是，除了通过从该过程经由排放线路(13)移除非水解性金属氯化物所导致的氯化物损失之外，氯化物和水还作为再生物质经由排放线路(3)从该过程放出。于是自动得到原先在生产过程中使用的再生物质中的氯化氢浓度。额外导入和外部导入到该过程中的水不可避免地导致再生物质的稀释。
经浓缩的含铁盐酸溶液经由馈送线路(1)从预蒸发仪10转移到水解反应器1中。水解在水解反应器1中发生，在水解反应器1中，氯化铁(III)在该溶液中直接与水反应，从而形式氧化铁，优选形成赤铁矿(其从该溶液中沉淀出来)，并且从而形成氯化氢。水和氯化氢通过蒸发从水解反应器1经由排出线路(2)移除。能量通过在水解反应器中的循环线路(4)引入热交换器而由外部提供。该热交换器4可以利用蒸汽或传热油或者其他传能介质工作。
同时，非水解性金属氯化物在水解反应器1中浓缩，因为它们保留在溶液中，但是铁作为氧化铁优选作为赤铁矿从溶液中沉淀出来，并且水和氯化氢从溶液中驱除出来。
为了控制水解反应器1中含铁盐酸溶液的金属氯化物的浓缩，来自预蒸发仪的一些经浓缩的蒸汽经由返回线路(16)导入到水解反应器1中。
水解反应器1中的蒸汽/液体平衡对于该方法设计而言具有关键重要性。除了含铁盐酸溶液中的氯化铁(III)在水解反应器1中浓缩之外，蒸汽/液体平衡的重要影响因素还包括非水解性金属氯化物的浓度。
具有超恒沸氯化氢浓度的含氯化氢蒸汽在冷凝器5中冷凝出来。所释放的冷凝热被用来加热预蒸发仪1。在该实施例中，在预蒸发仪10中的含铁盐酸溶液的可利用的冷却剂的温度水平足够低，从而确保来自水解反应器1中的含氯化氢的蒸汽的完全冷凝。然后，来自水解反应器1的完全冷凝出来的含氯化氢的蒸汽经由馈送线路(15)被传送到用于生产氯化氢的装置9中。如果来自水解反应器1中的含氯化氢的蒸汽中的氯化氢的浓度是超恒沸的话，用于生产氯化氢的装置9可以形成为超恒沸塔。具有浓度为至少70重量％优选具有浓度为80重量％的经浓缩的氯化氢作为初馏物经由馈送线路(14)被传送到结晶反应器7中。氯化氢在超恒沸塔的塔底物中的浓度在超恒沸精馏塔的工作压力时至少具有共沸组成。借助超恒沸精馏不可能跳过共沸腾温度。所述塔底物作为再生物质经由排放线路(3)和余下的来自预蒸发仪10的浓缩蒸汽一起从该过程中放出。一些含铁盐酸溶液经由馈送线路(5)从水解反应器1泵送到用于过滤的装置2中。在水解反应器1中形成的氧化铁优选为赤铁矿从含铁盐酸溶液中过滤出来、回收并经由排放线路(6)从该过程中移除。至少一些滤液经由馈送线路(18)从用于过滤的装置2泵送到结晶反应器7中。余下的滤液经由滤液返回线路(7)泵送回到水解反应器1中。于是，为了防止滤液冷却时氯化铁(III)的失控结晶，用水稀释滤液。在这里的该实施例中，来自预蒸发仪的浓缩蒸汽经由返回线路(6)在结晶反应器7之前与滤液混合。所述返回线路(6)还可以在从水解反应器或者之间的任意点处移除含铁盐酸溶液之后立即并入。
在结晶反应器7中，非水解性金属氯化物通过增加游离氯化氢在含铁溶液中的浓度而从该溶液中结晶出来。所制得的氯化氢经由用于氯化氢的馈送线路(14)从用于生产氯化氢的装置导入到结晶反应器7中。负载有沉淀的非水解性金属氯化物的含铁盐酸溶液经由馈送线路(17)泵送到用于过滤金属氯化物的装置8中。固体金属氯化物在用于过滤金属氯化物的装置8中过滤出来，经由排放线路(13)从该过程中放出，并在进一步的过程步骤中制备。滤液经由返回线路(9)泵送回到预蒸发仪中。
实施例1
在实施例1中，进行用于确定作为浓缩氯化铁(III)溶液的非水解性元素的氯化镁在大气压时的蒸汽/液体平衡的试验。回流冷凝器安装在外部加热的玻璃反应器上。待测定的溶液放在该反应器中并使之沸腾。连续记录温度。一旦达到平衡，分析玻璃反应器中的浓缩氯化铁(III)溶液和蒸馏物中的组成。还记录在移除样品时的沸腾温度。
选择试验基质，该基质的金属盐(氯化镁和氯化铁(III))的总浓度为76重量％。溶液中氯化铁(III)的浓度随着氯化镁浓度的升高而明显降低。
随着氯化镁浓度的升高，气相中的氯化氢的浓度降低并且沸腾温度也同样下降。
该结果显示，蒸汽/液体平衡受到所存在的非水解性金属氯化物的显著影响。
实施例2
在另一个试验中，测定氯化铁(III)溶液中的氯化镍的蒸汽压力。试验在总盐浓度为75重量％的基础上进行。
与氯化镁的蒸汽/液体试验相反，氯化镍的沸腾温度随着浓度的上升而上升，但是气相中的氯化氢的浓度下降。
实施例3
通过增加总盐浓度，沸腾温度和气相中的氯化氢浓度上升。含有72.8重量％的氯化铁(III)和4.6重量％的镍浓度的氯化铁(III)水溶液具有184℃的沸点。气相中氯化氢的浓度为27.6重量％。
实施例4
在实施例4中进行半连续式水解。将75重量％纯合成的氯化铁(III)溶液放在加热的玻璃反应器中。蒸汽经由蒸馏器桥传送并冷凝出来。收集冷凝物。使水解反应器中的溶液沸腾。在达到沸腾温度后，将供料导入到水解反应器中。供料溶液的组成为30重量％的氯化铁(III)和2重量％的氯化镍。控制供料速度，使得玻璃反应器中的沸腾温度恒定保持为170℃。试验进行3小时，并且在试验结束时，含铁盐酸水解溶液中的氯化镍的浓度为1.1重量％。大体上生成约200g的氧化铁。氧化铁中的镍浓度通过辉光放电质谱(GDMS，glow discharge mass spectroscopy)测定，为200ppm。该试验显示，镍没有水解，并且因而可以在水解反应器中浓缩。
实施例5
在实施例5中进行用于从含铁盐酸溶液中沉淀出氯化镍的结晶试验。氯化铁(III)和氯化镍的合成溶液放到结晶反应器中。在试验开始时，溶液含有47重量％的氯化铁(III)和11重量％的氯化镍。纯的氯化氢被注入到反应器中并在含铁盐酸溶液中溶解。试验在60℃进行。通过恒温器对温度进行外部控制。
表中显示氯化镍和铁氯化物的浓度如何随着游离氯化氢浓度的上升而变化。在开始时，溶液中的氯化铁(III)和氯化镍的浓度下降。通过将氯化氢溶解在该溶液中，两种金属氯化物都受到“稀释”。从5重量％的游离氯化氢浓度开始，达到氯化镍的溶解度界限，并且其结晶出来。由于因氯化镍的结晶而使含铁盐酸溶液的质量损失没有被因氯化氢的溶解导致的质量增加所补偿，因此从这时开始氯化铁(III)浓度再次下降。在氯化镍几乎完全从该溶液中沉淀出来以后，由于游离氯化氢浓度的增加，氯化铁(III)浓度再次下降。
试验结束之后，过滤溶液。过滤料饼溶解在水中并通过ICP-OES分析。应当考虑的是，分析时不洗涤过滤料饼。过滤料饼含有37％的Ni、5.7％的Fe和45％的Cl。余量为结晶水。
试验表明，可以从氯化铁(III)溶液中选择性地将非水解性金属氯化物结晶出来。
为了比较，在下表中提供了在80℃时NiCl2-HCl-H2O体系中的氯化镍的溶解度(Solubilities on Inorganic and Metalorganic Compounds(无机和金属有机化合物的溶解度)；Seidell和Linke；1965)。
游离HCl的浓度[重量％] 氯化镍的浓度[重量％]
0.0 45.96
1.0 44.00
3.82 39.39
6.64 34.86
11.54 28.09
15.04 22.79
19.54 16.40
23.2 11.12
26.2 8.63
在NiCl2-HCl-H2O体系中，氯化氢浓度为26.2重量％。氯化镍的溶解度为8.63重量％。这意味着由于氯化铁(III)的存在，氯化镍的溶解度界限下降。为了比较，氯化镍的溶解度为0.3重量％，氯化铁(III)为39.2重量％，而游离氯化氢为20.4重量％。
实施例6
进行另一个结晶试验，其中采用含有两种非水解性金属氯化物即氯化镍和氯化钴的氯化铁(III)溶液。
结果表明，通过氯化氢结晶使非水解性金属氯化物从氯化铁(III)溶液中分离在两种非水解性金属氯化物的情况下也是有效的。在试验结束时未经洗涤的过滤料饼含有9.2％的Fe、8.5％的Co、15.2％的Ni和45％的Cl。
实施例7
进行含有氯化铈(III)的另一个结晶试验。
在试验结束后获得的未经洗涤的过滤料饼含有3.5重量％的Fe、34.2重量％的Ce和32重量％的Cl。余量为结晶水。
该试验表明，稀土金属铈可以利用氯化氢通过选择性结晶而从含铁盐酸溶液中分离。
实施例8
在实施例8中，根据本发明的方法变化方式的平衡显示并展示在图4中，其中，处理和非水解性金属氯化物具体地说是氯化镍混合的含铁盐酸溶液。包含在含铁盐酸溶液中的氯化镍首先在水解反应器中浓缩，并且所述氯化镍在进一步的方法步骤中通过增加游离氯化氢在所述含铁盐酸溶液中的浓度而在结晶反应器结晶出来，并由此与铁分离。
在一个小时中，该过程处理1000kg的含铁盐酸溶液，该含铁盐酸溶液经由用于预蒸发仪的馈送线路(20)传送到预蒸发仪1中。所述含铁盐酸溶液含有25重量％的氯化铁(III)和1重量％的氯化镍。在预蒸发仪10中，含铁盐酸溶液通过蒸发而浓缩。该过程所需的能量(更确切地说为500KW)由来自水解反应器1的含氯化氢的蒸汽的冷凝所提供。蒸发在负压进行以将预蒸发仪10中的沸点降低至约60℃。来自用于过滤金属氯化物的装置8的含铁盐酸溶液的返回线路(9)也与预蒸发仪1结合。该过程返回的质量流为450kg/h，并且含有44重量％的氯化铁(III)、0.5重量％的氯化镍和15重量％的氯化氢。
含有约6重量％的氯化氢的775kg/h的蒸汽经由用于预蒸发仪的排出线路(21)从预蒸发仪10移除，并且在用于预蒸发仪的冷凝器11中冷凝出来。所释放的冷凝能(更确切地说为510KW)通过冷却水移除。在该过程中将经冷凝的蒸汽经由返回线路(16)泵送到水解反应器1中以调节盐浓度(515kg/h)和泵送到结晶反应器7中以进行稀释(125kg/h)。余下的水(135kg/h)引入到用于再生物质的分支线路(16)中并与从用于生产氯化氢的装置9移除的盐酸混合。
此时应当注意的是，该方法具有封闭的水平衡。导入外部的水不可避免地自动引起再生物质的稀释。水和作为金属氯化物的氯化物经由用于预蒸发仪11的馈送线路引导到该过程中专门作为含铁盐酸溶液。除了因从该过程中经由用于金属氯化物的排放线路(13)移除氯化镍造成损失的氯化物外，氯化物和水还作为再生物质以盐酸的形式经由用于再生物质的排放线路(3)从该过程中放出。因而自动提供该生产过程中使用的再生物质中的氯化氢浓度。
约675kg/Hd经浓缩的含铁盐酸溶液经由到水解反应器的馈送线路(1)从预蒸发仪10泵送到水解反应器1中。所述经浓缩的含铁盐酸溶液含有约66重量％的氯化铁(III)和1.9重量％的氯化镍和3重量％的游离氯化氢。
水解在水解反应器1中发生，在此期间，氯化铁(III)与水反应形成氧化铁(优选为形成赤铁矿)和氯化氢。水解反应形成的氯化氢和水通过蒸发从含铁盐酸溶液中驱除。这所需的热能为590KW。由于氯化镍没有在水解反应器1中水解，但是同时铁因水解而作为氧化铁优选作为赤铁矿从含铁盐酸溶液中沉淀出来，并且水和氯化氢蒸发，因此氯化镍在水解反应器1中得到浓缩。在水解反应器1中的含铁盐酸溶液含有73重量％的氯化铁(III)和4.6重量％的氯化镍。含氯化氢的蒸汽的组成取决于水解反应器1中含铁盐酸溶液上方的蒸汽/液体平衡。除了氯化铁(III)的浓度之外，重要的影响因素还包括非水解性金属氯化物的浓度。在前述含铁盐酸溶液上方的蒸汽中的氯化氢平衡浓度为27.6重量％，沸腾温度为183℃。因此，为了能够保持水解反应器1中盐浓度恒定，于是经由用于水的返回线路(16)额外泵送515kg/h的水到水解反应器1中是必要的。
790kg/h的含氯化氢的蒸汽从水解反应器1经由水解反应器的排出线路(2)传送到热交换器5中，在该热交换器5中，它们完全冷凝出来。所释放的冷凝能(确切地说为500KW)被用来加热预蒸发仪10。为了使含氯化氢的蒸汽从具有氯化氢浓度为27.6重量％的水解反应器1中完全冷凝，冷凝在107.6℃至101℃之间的温度范围内进行。预蒸发仪10中的沸腾温度通过施加负压而降低至60℃，从而确保热交换器5中的传热。
在热交换器5之后，完全冷凝的含氯化氢的蒸汽经由通向用于浓缩氯化氢的装置的再生物质的馈送线路(15)从水解反应器1中泵送到用于生产氯化氢的装置9中。在该实施例中，所述用于生产氯化氢的装置9形成为超恒沸精馏塔。作为初馏物生成纯度为95重量％的70kg/h的氯化氢，并且该氯化氢经由氯化氢的馈送线路(14)传送到结晶反应器7中。作为塔底物生成氯化氢浓度为21重量％的720kg/h的盐酸。所述经浓缩的盐酸与来自预蒸发仪10的经浓缩的蒸汽(135kg/g)混合(这不是该过程所必须的)并且作为再生物质经由用于再生物质的排放线路(3)从该过程中放出。该过程生成浓度为19重量％的860kg/h的盐酸。
超恒沸精馏塔工作所需的用于氯化氢制备的热输出为40KW，并且柱头(column head)处所需的冷却输出为10KW。
400kg/h的含铁盐酸溶液从水解反应器1中移除并经由通向过滤装置的馈送线路(5)传送到用于过滤的装置2，在该用于过滤的装置2中，120kg/h的氧化铁从含铁盐酸溶液中过滤出来并且经由用于氧化铁的排放线路(6)从该过程放出。
270kg/h的滤液从用于过滤的装置2经由通向过滤装置的馈送线路(18)传送到结晶反应器7中。为了防止氯化铁(III)在冷却滤液时的失控结晶，将滤液与来自预蒸发仪10的经浓缩的蒸汽(125kg/h)混合。经稀释的滤液含有50重量％的氯化铁(III)和3.2重量％的氯化镍。
70kg/h的经浓缩的氯化氢经由用于氯化氢的馈送线路(14)导入到结晶反应器7中。结晶反应器在60℃工作。此时，在结晶反应器7中，游离氯化氢在含铁盐酸溶液中的浓度增加到15重量％。氯化镍的溶解度在这些工作条件下为0.6重量％。
氯化镍作为二水合物在用于过滤金属氯化物的装置中从含铁盐酸溶液过滤出来。14kg/h的含有10重量％的氯化铁(III)杂质的氯化镍经由用于金属氯化物的排放线路(13)从该过程中放出，并在进一步的处理步骤中处理。
来自用于过滤金属氯化物的装置8的滤液经由含铁盐酸溶液的返回线路(9)馈送回到预蒸发仪10中。质量流为450kg/h，并且含有44重量％的氯化铁(III)、0.6重量％的氯化镍和15重量％的游离氯化氢。

Claims (6)

1.一种用于浓缩含有氯化铁(III)的盐酸溶液中的金属氯化物并从所述含有氯化铁(III)的盐酸溶液中分离所述金属氯化物的方法，其特征在于，将铁从所述溶液中沉淀为氧化铁，优选沉淀为赤铁矿，并在过滤装置中过滤出来，并且将此时进一步被浓缩的非水解性金属氯化物从盐酸滤液的至少一部分中移除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用溶剂萃取法从含铁盐酸滤液的至少一部分中选择性地移除所述非水解性金属氯化物，并且在反萃取过程中将来自有机相的金属氯化物萃取回来。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，针对待提取的每种金属氯化物接连地进行定制的溶剂萃取法。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，利用溶剂萃取法直接萃取包含在所述含铁盐酸滤液中的氯化铁(III)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过增加所述含铁盐酸溶液中的游离氯化氢的浓度将来自所述含铁盐酸溶液中的经浓缩的非水解性金属氯化物沉淀出来。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，移除由水解获得的一些再生物质，并且在浓缩步骤中从所述再生物质中获得用于结晶的纯氯化氢。
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