NO140926B - Fremgangsmaate for oksydering av jern(ii)sulfat i vandig svovelsyreloesning til jern(iii)sulfat - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår oksydering av jern som foreligger

i form av jern(II)sulfat i en vandig løsning med innhold av store mengder fri svovelsyre og eventuelt aluminiumsulfat.

Jern(II)-salter anses vanligvis å være lett å oksydere i nærvær

av vann, således at de lett kan omformes til jern(III)-salter.

På den annen side er disse salter forholdsvis godt løsbare i løs-ninger av ovenfor angitt type som inneholder betraktelige mengder av fri svovelsyre.

Den takt hvormed jern(II)sulfat i vandig løsning kan oksyderes er imidlertid vesentlig nedsatt hvis løsningen også inneholder klo-rider eller sulfater (encyclopedia of Chemical Technology, bind 8, side 64, utgave 19 52. Kirk & Othmer, The interscience Encyclopedia Inc. New York).

I den nye "Traite de Chimie Minerale, bind XVIII, sidene 10 og 81, Masson & Cie., Paris, er det angitt at jern(II)sulfat i kontakt med luft og rent vann frembringer et grunnleggende jern(III)sulfat, nemlig Fe (SO^)^ • Fe2^3 samt svovelsyre, men også at nærvær av et overskudd av svovelsyre hindrer jern(II)sulfat fra å bli hydro-lysert (hydrolyse ville føre til dannelse av et lett oksyderbart sulfat Fe2- (S04)2 OH).

Hvis en vandig løsning med innhold av 400 g/l H2S04 og 7,2 g/l FeO bringes i intim kontakt med oksygen ved 70°C, vil faktisk 94% av det foreliggende jerninnhold fremdeles befinne seg i jern(Il)-tilstand en time senere, og 91% vil fremdeles være i denne tilstand etter to timer. Nærvær av andre sulfater i løs-ningen vil bare sinke oksyderingen ytterligere.

En industriell prosess for oksydering av jern(II) til jern(III) kan ikke utføres på grunnlag av en sådan langsom reaksjon, og den nettopp nevnte fremgangsmåte for oksydering av en løsning som inneholder jern(II)sulfat, fri svovelsyre og eventuelt andre sulfater ved hjelp av lufttilførsel kan ikke betraktes som en indutriell prosess.

I forbindelse med foreliggende oppfinnelse er det gjort den over-raskende oppdagelse at oksydering av det foreliggende jern(II)-sulfat i en vandig løsning som også inneholder betraktelig eller til og med store mengder av fri svovelsyre, samt eventuelt en stor andel av aluminiumsulfat og muligens også mindre mengder av forskjellige ytterligere sulfater, særlig alkaliske sulfater, vil kunne finne sted meget raskt hvis løsningen også inneholder saltsyre, selv om dette er en reduserende forbindelse.

Oppfinnelsen gjelder således en fremgangsmåte for oksydering av jern(II)sulfat oppløst i en vandig løsning som inneholder 250 - 600 g/l svovelsyre, til jern(lll)sulfat ved hjelp av en oksygenholdig gass og en katalysator, idet fremgangsmåtens særtrekk i henhold til oppfinnelsen består i at løsningen tilsettes saltsyre som katalysator i en mengde på 60 - 250 g/l og deretter bringes i intim kontakt med den oksygenholdige gass.

Ved uttrykket "en oksygenholdig gass" forstås her rent oksygen, ozon eller gassblandinger med vesentlig innhold av oksygen, f.eks. luft.

Temperaturen for den reaksjon som finner sted er ikke kritisk. Det foretrekkes imidlertid å arbeide ved moderate eller lave temperaturer, f.eks. mellom romtemperatur og omkring 50°C, hvor løsbarheten av HCl i svovelsyreløsninger er forhøyet.

Reaksjonen kan utføres kontinuerlig eller diskontinuerlig og oksyderingen av jern finner sted meget raskt. I tilfeller hvor den løsning som skal behandles, inneholder aluminiumsulfat som kan være gjenstand for dobbelt spaltning, f.eks. ved reaksjonen:

ledsaget av krystallisasjon av heksahydrert aluminiumklorid, må

den tilførte mengde saltsyre overskride den mengde som er påkrevet for dobbelt spalting i sådan grad at den frembragte væske vil inne-holde fra 60 - 250 g/l HCl.

En sådan fremgangsmåte kan f.eks. benyttes i en prosess hvor en aluminiumholdig substans med innhold av jern som i det minste del-vis befinner seg i jern(II)-tilstand, reagerer med svovelsyre ute' noen oksydering før denne reaksjon, og danner en svovelholdig løs-ning som hovedsakelig inneholder aluminiumsulfat og jern(II)sulfat. ^. Hvis en sådan løsning behandles for å oppnå utfelling av aluminiumklorid, vil det utfelte materiale bli forurenset av jern(Hj-eller jern(III)-ioner som er nærværende i modervæsken, samt eventuelt også av jern(II)klorid som utfelles samtidig som aluminiumklorid. Selv om størstedelen av det jern som er nærværende i modervæsken kan elimineres ved gjentatte vaskeprosesser, vil dette ikke kunne fjerne den utfelte jern(II)klorid. Forurensning med jern(II)-salter kan unngås hvis vedkommende jern(II)-salt oksyderes til løselig jern(III)-salt, en prosess som lett kan utføres ved hjelp av oppfinnelsens fremgangsmåte.

Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse gjør det

mulig å oppnå påfølgende fjerning av jernet i form av dobbelt jern(III)sulfat og kaliumsulfat.

Claims (1)

1. EKSEMPEL 1. Løsningen som skulle behandles, inneholdt 6,5 g/l FeO og 485 g/l fri svovelsyre, og befant seg ved en temperatur på 40°C. 155 g/l HCL ble tilsatt. Løsningen ble så bragt til å strømme i lukket krets i et venturirør sammen med rent oksygen i en første forsøks-utførelse samt med luft i andre tilsvarende utførelser. En time senere ble det funnet at jernet var fullstendig oksydert til jern(II)-tilstand. EKSEMPEL 2. En løsning av heksahydrert aluminiumklorid befant seg i en løsning med følgende sammensetning:

   Denne løsning ble behandlet med en gass som inneholdt oksygen, i en time ved 40°C. Etter denne tid viste det seg at moderløsningen bare inneholdt spor av jern i jern(II)-tilstand.

   PATENTKRAV.

   Fremgangsmåte for oksydering av jern(II)sulfat oppløst i en vandig løsning som inneholder 250 - 600 g/l svovelsyre, til jern(III)sulfat ved hjelp av en oksygenholdig gass og en katalysator.

   karakterisert ved at løsningen tilsettes saltsyre som katalysator i en mengde på 60 - 2 50 g/l og deretter bringes i intim kontakt med den oksygenholdige gass.