JP2017537868A - 硫酸鉄七水和物を加工する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
鉄金属を酸洗いまたはエッチングする場合のように、二酸化チタンをいわゆる硫酸塩法に従って製造する場合、大量の硫酸鉄が生じる。硫酸鉄は様々な領域において、例えば飼料産業および肥料産業における添加剤として、下水処理場での水処理の場合に、セメント中のクロム酸塩用還元剤として、または酸化鉄製造のための原料として使用される。
本発明の課題は、硫酸鉄七水和物を硫酸鉄一水和物へ、および場合によってはさらなる鉄化合物へさらに加工する方法を提供することに関し、この方法は、エネルギー効率が良く、鉄化合物の高い回収率に優れており、かつ、得られた硫酸鉄一水和物生成物において制御可能な残留湿分含有量と鉄(III)含有量を可能にするものである。
a)硫酸鉄七水和物の水溶液もしくは懸濁液を容器中で形成する工程(混合物I)、
b)混合物Iを第一圧力容器へ搬送し、大気圧下で混合物Iの沸点を上回る温度T1に混合物Iを昇温する工程、ここで圧力P1が形成され、ここで固体としての硫酸鉄一水和物および溶液IIが形成され、
c)硫酸鉄一水和物固体を、溶液IIから第二圧力容器において温度T2および圧力P2で分離する工程、ここで、硫酸鉄一水和物および付着した溶液IIを含有する、分離された硫酸鉄一水和物固体が形成され、
d)分離された硫酸鉄一水和物固体を、圧力P3を有する第三圧力容器中へ搬送する工程、ここでP3はP2よりも低く、ここで第三圧力容器中へ搬入された硫酸鉄一水和物固体の温度は、圧力P3で溶液IIの沸点を上回り、ここで工程d)の過程で、硫酸鉄一水和物固体の温度は、圧力P3に対応する温度T3に下がる。
温度、圧力、質量%での濃度等に関する以下に開示された全ての記載には、当業者に公知のそれぞれの測定精度の領域にある全ての値が包含されている、と理解すべきである。
−混合物I(1)の製造の際、および/または硫酸鉄一水和物固体(2)の形成の際の金属鉄または他の適切な還元剤の添加、
−混合物I(1)の製造の際、および/または硫酸鉄一水和物固体(2)の形成の際の酸化を抑止するための酸(例えば硫酸)または他の物質の添加、
−混合物I(1)の製造の際、硫酸鉄一水和物固体(2)の形成の際、分離(3)またはさらなる圧力容器(4)における処理の際の、例えば窒素のような非酸化性ガス、または例えば水蒸気のような蒸気の供給。
以下、本発明による方法は、物質収支をベースとして例示されているが、これが本発明の限定を意図するものではない。
先ず1000kgの硫酸鉄七水和物および180kgの水から、約41質量%の硫酸鉄含有率および約180kgの計算された鉄含有量を有する過飽和の硫酸鉄七水和物水溶液(混合物I)を製造する。硫酸濃度は0.6質量%である。
例1の条件を、出発懸濁液中の硫酸濃度を2.2質量%に調節するという点で変更するとで、0.9質量%未満の硫酸鉄一水和物中の三価鉄の含有率が得られる。
例1の条件を、回転ドラムフィルター上の濾過ケークを、15℃だけ過熱した蒸気を当てるように変更する。これにより、放圧前の分離された硫酸鉄一水和物の残留湿分は、9質量%に下がる。混合スクリューにおいて、引き続き圧力を周囲圧力に放圧することで、フラッシュ蒸発の結果として、残留湿分は4質量%へ減少する。
Claims (18)
- 以下の方法工程:
a)硫酸鉄七水和物の水溶液もしくは懸濁液を容器中で形成する工程(混合物I);
b)混合物Iを第一圧力容器中へ搬送し、かつ、大気圧で混合物Iの沸点を上回る温度T1に混合物Iを昇温する工程、ここで圧力P1が形成され、かつ、固体としての硫酸鉄一水和物および溶液IIが形成され;
c)固体の硫酸鉄一水和物を、溶液IIから第二圧力容器中で温度T2および圧力P2で分離する工程、ここで、硫酸鉄一水和物および付着した溶液IIを含有する、分離された固体の硫酸鉄一水和物が形成され;
d)分離された固体の硫酸鉄一水和物を、圧力P3を有する第三圧力容器中へ搬送する工程、ここで圧力P3はP2よりも低く、かつ、第三圧力容器中へ搬入された固体の硫酸鉄一水和物の温度は、圧力P3で溶液IIの沸点を上回り、ここで工程d)の過程で、固体の硫酸鉄一水和物の温度は、前記圧力P3に対応する温度T3に下がる;
を有することを特徴とする、硫酸鉄七水和物を加工する方法。 - 工程b)において、110℃超、とりわけ135〜300℃、とりわけ好ましくは140〜160℃に昇温することを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 工程c)において、過熱蒸気または高温ガスを、少なくともT1の温度で導入することを特徴とする、請求項1または2記載の方法。
- 前記過熱蒸気または前記高温ガスの温度が、T1を100℃まで、好ましくは60℃まで、とりわけ20℃まで上廻ることを特徴とする、請求項3記載の方法。
- 第二圧力容器が、加熱可能であることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- 第三圧力容器が、加熱可能であることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 第一圧力容器および第二圧力容器が、同一の圧力容器であることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 工程c)が、温度T2および圧力P2で実施され、ここでT2は少なくともT1に、かつ、P2は少なくともP1に相応することを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 工程d)の終了時に、硫酸鉄一水和物の固体は、固体の全質量に対して、最大20質量%、好ましくは最大10質量%、とりわけ最大5質量%の残留湿分を有することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
- 工程d)の終了時に、硫酸鉄一水和物の固体は、全ての鉄に対して、最大10質量%、好ましくは最大3質量%、とりわけ最大1質量%の三価鉄の含有率を有することを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
- 工程d)に続いて、硫酸鉄一水和物の固体を凝集させることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
- 凝集化の際に、無機結合剤または有機結合剤を使用することを特徴とする、請求項11記載の方法。
- 溶液IIを、少なくとも部分的に工程a)の前記容器中へ返送することを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
- 方法工程d)に続いて、以下の工程:
e)酸化反応器中へ溶液IIを搬送し、かつ、空気または酸素、および場合によっては添加剤を供給する工程、
f)温度を25℃超、とりわけ70〜300℃、とりわけ好ましくは140〜160℃の範囲に調節し、かつ、酸化鉄および/または水酸化鉄を沈殿させ、かつほぼ鉄不含の溶液IIIを形成する工程、
g)酸化鉄および/または水酸化鉄を分離する工程
を実施することを特徴とする、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。 - 工程e)において、添加剤として塩またはアルカリ性物質もしくは酸化触媒を使用することを特徴とする、請求項14記載の方法。
- 前記酸化反応器が、耐圧性に、場合によっては加熱可能に構成されていることを特徴とする、請求項14または15記載の方法。
- 硫酸鉄一水和物を、以下の領域:
飼料、肥料、水処理、還元剤、例えばセメント中のクロム酸塩を還元するための還元剤、酸化鉄顔料の製造、焙焼による硫酸の製造において使用することを特徴とする、請求項1から16までのいずれか1項記載の方法。 - 酸化鉄および水酸化鉄を脱硫法において使用するか、または酸化鉄顔料または銑鉄へさらに加工することを特徴とする、請求項14から16までのいずれか1項記載の方法。
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