JP2011514446A5

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Publication number: JP2011514446A5
Application number: JP2011500014A
Authority: JP
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2028-03-20

Claims

鉄に富む金属塩化物溶液から金属鉄と塩素ガスとの回収のための電気化学的処理方法であって、
a)鉄に富む金属塩化物溶液を供給する工程、
b)鉄の水素過電圧よりも高い水素過電圧を有するカソードを備えて約2以下のpHを有するカソーライトを含有するカソード室、アノードを備えてアノーライトを含有するアノード室、及びアニオン通過を可能とするセパレーターを含む電解槽で該鉄に富む金属塩化物溶液を電解する工程であって、該電解工程が鉄に富む金属塩化物溶液を非アノード室で循環させて、それによって鉄を該カソードに電着させて塩素ガスを該アノードから発生させて、そして鉄が除去された溶液となることを含む、工程、
c)該電着した鉄と該塩素ガスとを別個独立に回収する工程、並びに、
d)a)該鉄に富む金属塩化物溶液を供給して、該鉄に富む金属塩化物溶液中で該鉄が除去された溶液の少なくとも一部分を再循環する工程、
を含む、電気化学的処理方法。
前記カソーライトが非鉄金属塩化物として主にAlCl₃を含有する場合に、前記カソーライトの前記pHが、定期的に、約-1〜約2の範囲に及ぶ所定のpHに調節される、請求項１に記載の電気化学的処理方法。
前記カソーライトが、非鉄金属塩化物として主にMgCl₂を含有する場合に、前記カソーライトの前記pHが、定期的に、約0.3〜約1.8の範囲に及ぶ所定のpHに調節される、請求項１に記載の電気化学的処理方法。
前記カソーライトの前記pHが前記電解工程b)の上流側で調節される、請求項２又は３に記載の電気化学的処理方法。
前記再循環工程d)が約60%超の再循環速度で実行される、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記カソードが、200A.m²で、かつ、25℃の0.5mol.dm^-3HClで、約425mV超の過電圧を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記カソードが、チタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、亜鉛、亜鉛合金、カドミウム、カドミウム合金、スズ、スズ合金、銅、銅合金、鉛、鉛合金、ニオブ、ニオブ合金、金、金合金、水銀若しくは水銀を有する金属アマルガムの一つである材料から構成されるか、又はコーティングされる、請求項６に記載の電気化学的処理方法。
前記材料が、チタン又はチタン合金から成る、請求項７に記載の電気化学的処理方法。
前記カソードが前記電解工程前にプレ処理され、そして、微量の酸を取り除くために脱イオン化水で徹底的にリンスされる、請求項１から８のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記アノーライトが前記電解槽の前記アノード室内をループ状態で循環する、請求項１から９のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記アノーライトが、HClを含み、MgCl ₂ 、NaCl、LiCl、KCl又はCaCl ₂ の少なくとも１つの塩を含み、そして、腐食防止剤としてFe（III）を含む、請求項１から１０のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記アノードがタイプ[M/MxOy-AzOt]の寸法的に安定であるアノードであって、Mは、弁作用特性を有する耐熱性の金属又は合金であり、チタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ハフニウム、ハフニウム合金、バナジウム、バナジウム合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、又はタンタル合金を含み、MxOyは、ベースメタル（卑金属）を保護する薄手で、かつ、不浸透性の層を形成するバルブメタルの金属酸化物であり、TiO₂、ZrO₂、HfO₂、NbO₂、Nb₂O₅、TaO₂又はTa₂O₅を含み、そして、AzOtは、貴金属の電解触媒の金属酸化物、RuO₂、IrO₂、若しくはPtOxを含む白金族金属(PGMs)の酸化物、又はSnO₂、Sb₂O₅、若しくはBi₂O₃を含む金属酸化物である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記アノードがバルクの電子導電性のセラミックから構成され、該セラミックが、一般式Ti_nO_2n-1(nは整数であり、３以上である。）として有する準化学量論的な酸化チタンであるか、スピネル構造AB₂O₄を有して、AはFe(II)、Mn(II)若しくはNi(II)であり、BはAl、Fe(III)、Cr(III)若しくはCo(III)である、導電性酸化物であるか、ペロブスカイト構造ABO₃を有して、AはFe(II)、Mn(II)、Co(II)若しくはNi(II)であり、BはTi(IV)である導電性酸化物であるか、又はパイロクロア構造AB₂O₇を有する導電性酸化物を含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記アノードが、カーボンを基本とした材料から構成される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記電解工程が2つに区分された電解槽で実行され、該電解槽の前記セパレーターがイオン交換膜であり、前記鉄に富む金属塩化物溶液が該電解槽の前記カソード室内をループ状態で循環し、カソーライトとして作用する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記電解工程が3つに区分された電解槽で実行され、該電解槽の前記アノード室及び前記カソード室が、アニオン交換膜とカチオン交換膜との各々によって中央区画室から分離され、前記鉄に富む金属塩化物溶液が該電解槽の該中央区画室内をループ状態で循環する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記カソーライトが前記カソード室内をループ状態で循環する、請求項１６に記載の電気化学的処理方法。
前記カソーライトが、約1〜約450g/Lの塩化鉄(II)含むか、又は約1〜約350g/LのMgCl ₂ 、CaCl ₂ 若しくはそれらの混合物を含む、請求項１６又は１７に記載の電気化学的処理方法。
前記電解工程が約50から約5000A/m²の範囲に及ぶ電流密度の一定電流で実行される、請求項１から１８のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記電解工程が約50から約1000A/m ² の範囲に及ぶ電流密度の一定電流で実行され、それによって本質的に樹枝状ではない滑らかな鉄の沈着物を得る、請求項１９に記載の電気化学的処理方法。
前記電解工程が約3000から約5000A/m ² の範囲に及ぶ電流密度の一定電流で実行され、それによって本質的に粉末状の鉄を得る、請求項１９に記載の電気化学的処理方法。
前記電解工程が約40〜約110℃の範囲に及ぶ運転温度で実行される、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記鉄に富む金属塩化物溶液が、炭素塩素化廃棄物、廃酸溶脱液又はピクリング液に由来する、請求項１に記載の電気化学的処理方法。
前記鉄に富む金属塩化物溶液を供給する工程a)が、
a1)固体状の炭素塩素化廃棄物を熱水溶液で溶脱して、それによって、水性スラリーを形成する工程、及び
a2)水性スラリーについて固体を分離させて、それによって、不溶性固形物を形成して、そして鉄に富む金属塩化物溶液を分離する工程、
を含む、請求項２３に記載の電気化学的処理方法。
前記熱水溶液が、熱処理水、熱希塩酸、熱廃溶脱酸又は廃ピクリング液である、請求項２４に記載の電気化学的処理方法。
前記固体を分離する工程が物理的な分離方法によって実行される、請求項２４又は２５に記載の電気化学的処理方法。
前記鉄に富む金属塩化物溶液がバナジウムを含み、前記処理方法が、前記電解工程b)の上流、中流又は下流にバナジウム分離工程を更に含む、請求項１から２６のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記バナジウム分離工程が前記電解工程b)の上流に存在する、請求項２７に記載の電気化学的処理方法。
前記バナジウム分離工程が約0.5から約3.0の範囲に及ぶpHで共沈殿によってクロムと同時に前記鉄に富む金属塩化物溶液からバナジウムを取り除くことから成る、請求項２８に記載の電気化学的処理方法。
前記カソーライトの前記pHが約0.3から約0.5の範囲に及び、鉄が電着するとともにバナジウムを前記カソードで沈殿させて、前記バナジウム分離工程が前記電解工程b)の下流に存在する、請求項２７に記載の電気化学的処理方法。
前記カソーライトの前記pHが約0.6から約1.8の範囲に及び、循環する前記鉄に富む金属塩化物溶液鉄内にバナジウムを実質的に残存させ、一方では鉄が前記カソードに電着して、その後、前記電解槽から排出した前記鉄が除去された溶液からバナジウムが回収され、それにしたがって、前記バナジウム分離工程が前記電解工程b)の間に存在する、請求項２７に記載の電気化学的処理方法。
前記c)工程における鉄の前記回収が前記カソードに電着した該鉄を物理的に剥ぎ取ることによって実行され、塩素の前記回収が前記アノード室上の塩素ガスを吸引することによって実行される、請求項１から３１のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記アノードから回収された前記塩素ガスが更に乾燥されて液化される、請求項１から３２のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記電解槽から排出した前記鉄が除去された溶液が回収されて、硫酸を添加することによってカルシウムと放射線とを取り除くために更に処理され、それによって、マグネシウム及びアルミニウムに富む塩水を生産する、請求項１から３３のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
前記マグネシウム及びアルミニウムに富む塩水を流動層熱加水分解装置で熱加水分解をする工程を更に含み、それによって共沸性塩酸とスピネルビーズとを生産する、請求項３４に記載の処理方法。
前記共沸性塩酸を輸出のために回収することを更に含む、請求項３５に記載の処理方法。
前記処理方法中に形成されたブリード溶液がシングルパスの電解槽で電解されて、それによって、更なる鉄及び塩素の価値を回収する、請求項１から３６のいずれか１項に記載の電気化学的処理方法。
鉄に富む金属塩化物溶液から金属鉄と塩素ガスとの回収のための電気化学的処理方法であって、
a)鉄に富む金属塩化物溶液を供給する工程、
b)鉄の水素過電圧よりも高い水素過電圧を有するカソードを備えたカソード室、及びアノードを備えてアノーライトを含有するアノード室を含む2つに区分された電解槽で該鉄に富む金属塩化物溶液を電解する工程であって、該電解工程が鉄に富む金属塩化物溶液を、カソーライトを約2以下のpHに調節させて、該電解槽の該カソード室で循環させて、それによって鉄を該カソードに電着させて塩素ガスを該アノードから発生させて、そして鉄が除去された溶液となることを含む、工程、
c)該電着した鉄と該塩素ガスとを別個独立に回収する工程、並びに、
d)a)該鉄に富む金属塩化物溶液を供給して、該鉄に富む金属塩化物溶液中で該鉄が除去された溶液の少なくとも一部分を再循環する工程、
を含む、電気化学的処理方法。