CN206108925U - 一种三氯化铁溶液同步净化与浓缩的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三氯化铁溶液同步净化与浓缩的装置,利用FeCl₃是共价化合物并且在水溶液中容易聚合成大分子量的“聚三氯化铁”的特性，把三氯化铁溶液喷射成烟雾状，携带有“聚三氯化铁”的雾粒因为较重，所以其扬程、射程最小；纯粹的H₂O雾粒（水汽）扬程、射程就最大；而携带其它化学成份（如氯化铜、氯化钙、氯化锌、氯化镉等等）的雾粒由于其含量本身较少，故其扬程、射程居于前述两者之间,利用这一特点把不同扬程的雾化颗粒收集在不同的位置，从而达到达到净化并浓缩三氯化铁等溶液的目的。本装置解决了传统设备中消耗大量能源、因FeCl₃挥发而造成管道堵塞和吸收塔堵塞、FeCl₃溶液产品杂质较高等难题。

Description

一种三氯化铁溶液同步净化与浓缩的装置

技术领域

本实用新型涉及湿法冶金行业，特别是三氯化铁溶液的提纯浓缩设备。

背景技术

传统的工业化生产三氯化铁(FeCl₃)溶液产品或者六水合三氯化铁（FeCl₃·6H₂O）的过程中，因为FeCl₃溶液中铁元素的浓度低、含杂质高，对FeCl₃溶液进行净化和浓缩是必须的工艺环节。

现有的、传统的生产FeCl₃ (三氯化铁)工艺或者方法中，对FeCl₃溶液的净化，主要方法是—加碱提高FeCl₃溶液的碱性，将其酸碱度调节至pH=1～2，三氯化铁溶液自身部分水解出一定量的Fe(OH)₃（氢氧化三铁，胶体），利用Fe(OH)₃胶体强大的吸附性吸附杂质，溶液经液固分离后，杂质随着胶体与三氯化铁溶液分离，达到净化溶液的目的。

此工艺方法的缺点是Fe(OH)₃胶体不容易与溶液分离，无论是采用抽滤、还是压滤的方式进行液固分离时Fe(OH)₃胶体会严重堵塞滤布，产能非常低；即使是采用离心机对处理后的溶液进行离心，效果也不佳，因为Fe(OH)₃胶体是极其微小的颗粒物，密度较小，即使长时间陈化后也没有形成更大质量的胶体颗粒。此工艺方法，因为难以实现液固分离，已经被淘汰，被取而代之的方法是对上游工序的氯化亚铁（FeCl₂）溶液进行净化。但是，对氯化亚铁（FeCl₂）溶液的净化，因为氯化亚铁是低价态物质所以必须是在还原氛围中进行，而在还原氛围中可供选择和开发的净化技术手段非常有限——锡、锑、砷等杂质元素处于低价态，无法被树脂吸附、无法被萃取分离等等，致使下游的FeCl₃(三氯化铁)溶液产品杂质较高。

现有的、传统的生产FeCl₃工艺或者方法中，对FeCl₃溶液的浓缩，主要方法是——利用蒸汽热交换或者电能把溶液加热至100℃甚至是高于100℃，挥发掉FeCl₃溶液中的水份，从而使FeCl₃溶液得到浓缩。

此工艺方法的缺点是消耗了大量的能量，挥发水份的同时，也会有大量的FeCl₃随着盐酸汽体和水蒸汽挥发出去，既造成铁的损失，也造成管道、尾气吸收塔等处到处是FeCl₃成份，容易堵塞管道，堵塞吸收塔的充填物。

技术人员在三氯化铁的的生产技术及生产设备上进行着不断的改进。在已有的三氯化铁生产方法中技术文献中，专利文献【申请号：200810110685.X】公开了一种“一种制备高纯度三氯化铁的方法”，该方法包括如下步骤:首先以有机铁为原料经升华或蒸馏提纯有机铁，接着再在一定温度下将有机铁炭化成Fe/C粉，接着再与高纯度盐酸和氧化剂反应生成含炭粉的三氯化铁水溶液，再经过滤分离炭粉，滤液浓缩得高纯度三氯化铁。该法非常简洁，使用的原料为有机铁，铁元素的含量比较低，会影响产出量，再者碳粉的过滤是一个比较麻烦的问题，但专利内容中没有提及，因此其实用性还有待商榷。

综上所述，传统的三氯化铁的生产和浓缩方法中存在固液分离困难、有效成分损失大、管道容易堵塞等缺陷。

发明内容

本实用新型提供一种三氯化铁溶液同步净化与浓缩的装置, 解决了传统工艺设备存在的消耗大量能源、因FeCl₃挥发而造成的管道和吸收塔堵塞以及FeCl₃溶液产品杂质较高的技术问题。

一种三氯化铁溶液同步净化与浓缩的装置，包括提纯箱、滤尘网、雾化喷头，提纯箱采用箱式腔体结构，在提纯箱内部分隔有雾化室和上下两层多个集液室，每个集液室内安置有一个挡板，雾化室的进气口处设置有雾化喷头，雾化喷头伸入到雾化室内部，同时雾化室和每个集液室的底部，都设置有耐酸耐腐蚀材质的出水口，出气口处安装有无级调速抽风机并与吸收塔连通。

优选方案的提纯箱上、下两层分别设置有4个集液室，提纯箱由聚四氟乙烯板材或者其它塑料板材制作。

本实用新型的显著效果在于：

1、本实用新型在常温、室温下就可以操作，无需用消耗蒸汽或者电能，结构简单，易于安装。

2、尤其突出的优势是没有萃取工序，解决了传统设备中消耗大量能源、因FeCl3挥发而造成管道堵塞和吸收塔堵塞、FeCl3溶液产品杂质较高等难题。

3、调试好最佳生产参数后，完全可以实现自动化运行，无需人员值守，具有安全环保、无三废排放、成本低廉的优点。

附图说明

图1是本实用新型净化、浓缩三氯化铁溶液的流程图。

图2是传统工艺净化、浓缩三氯化铁溶液的流程图。

图3为本实用新型所述的提纯箱示意图。

其中：集液室1—8；雾化室9；雾化喷头10；挡板11；滤尘网12。

具体实施方式

下面结合图1—3对本实用新型进行说明。

本实用新型三氯化铁溶液同步净化与浓缩的装置，首先打开安装有滤尘网12的进气口，开启由聚四氟乙烯板材或者其它塑料板材制作的“提纯箱”上尾气口的无级调速抽风机，随后雾化喷头10在提纯箱的雾化室内把FeCl₃溶液喷射成烟雾状，调整尾气口的无级调速抽风机至雾化室9的烟雾不往进气口逸出为止，之后再稍调至进气口有微风进入的状态，此时，受尾气口的抽风负压作用，烟雾状物质将被引入第A层和第B层，依次进入第A层的1、2、3、4集液室和第B层的5、6、7、8集液室，雾状物质在集液室 “漂流” 的过程中，将会容易重新“凝结”成较大颗粒的液滴，液滴受地球重力的作用而落入集液室的底部。液滴受集液室四壁和上方挡板11的阻挡后形成颗粒更大的液滴，在地球重力的作用下，也会流落至下方的集液室内，需要特别说明的是，在所有烟雾状物质雾粒中，携带有“聚三氯化铁”的雾粒因为较重，扬程、射程就比较短，故携带有“聚三氯化铁”的雾粒，重新“凝结”成颗粒较大的液滴之后优先流落至雾化室下方，所以不难理解，对各集液箱按聚三氯化铁进行排序时，A层依次是集液室1、集液室2、集液室3、集液室4，B层依次是集液室5、集液室6、集液室7、集液室8。

最后，把集液室1、2、5、6捕集的含有较高浓度的FeCl₃的溶液，流回至母液，再一次参与挥发提纯的历程，这样，溶液中FeCl₃的含量就会越来越高，同时溶液中的杂质也会越来越低，直到达到产品质量目标为止。

实施例1：

第一步：打开进气口，开启“提纯箱”上尾气口的无级调速抽风机。

第二步：打开雾化器开关，把吸液管插入蒸馏水中，吸液管吸取蒸馏水进入提纯箱，在玻璃雾化器处被喷射成雾状。调整尾气口的无级调速抽风机至雾化室的烟雾不往进气口逸出为止，之后再稍调至进气口有微风进入的状态。

第三步：把吸液管从蒸馏水中取出，此时玻璃雾化器不再产生雾汽，打开雾化室和各集液室的前面面板，用干净毛巾擦干提纯箱内腔。

第四步：关闭雾化室和各集液室的前面面板，把吸液管插入体积为5升、含Fe³⁺量为146.23克／升的FeCl₃溶液中。

第五步：FeCl₃溶液经玻璃雾化器雾化，20分钟后5升FeCl₃溶液已经雾化完毕，分别单独收集雾化室和各个集液室的溶液，并分别单独化验化学成份。

上述实验得到的化学成份如下表：

观察上表可知，

雾化室、集液室1、集液室5，最低浓度为186.23克/升；三者的体积（见表中带“*”处数据）合计为1.52+0.82+0.73＝3.07（升）。简单起见，假设三者混合后的体积不变，则加权后的Fe³⁺浓度为：[ (1.52×218.93+0.82×193.65+0.73×186.23)克]÷[（1.53+0.82+0.73）升]＝204.40克/升，通过换算可知，FeCl3=42.07%，完全达到《GB/T 1621——2008工业氯化铁》和《GB/T 4482——2006 水处理剂 氯化铁》等国家标准中规定的FeCl₃≥38%的含量要求；

直收率（简单起见，按体积计）：（3.07÷5.00）×100%＝61.40%，完全可以通过优化雾化室的物理尺寸（如高度等）和集液室的物理尺寸（如挡板数量等）来提高直收率；

铁的损失率（挥发的百分数）非常低，只有0.0014%。集液室2、3、4、6、7、8的不达标的溶液，可以视生产厂家的实际情况，铁浓度较高的可以选择累集后，再二级提纯。少量的铁浓度非常低的，可以用石灰水沉降出氢氧化三铁之后，用于生产过程中的酸度调节剂；

一次提纯的情况下，雾化室、集液室1、集液室5，杂质铜的含量已经非常低，如果三者的溶液混合后，再进行一次提纯，可以降至5ppm以下。

Claims (3)

1.一种三氯化铁溶液同步净化与浓缩的装置，包括提纯箱、滤尘网（12）、雾化喷头（10），其特征在于：提纯箱采用箱式腔体结构，在提纯箱内部分隔有雾化室（9）和上下两层多个集液室，每个集液室内安置有一个挡板（11），雾化室的进气口处设置有雾化喷头（10），雾化喷头伸入到雾化室内部，同时雾化室和每个集液室的底部，都设置有耐酸耐腐蚀材质的出水口，出气口处安装有无级调速抽风机并与吸收塔连通。

2.根据权利要求1所述的三氯化铁溶液同步净化与浓缩的装置，其特征在于：在所述提纯箱的上、下两层分别设置有4个集液室。

3.根据权利要求1所述的三氯化铁溶液同步净化与浓缩的装置，其特征在于：提纯箱由聚四氟乙烯板材或者其它塑料板材制作。