一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：四氯化鈦沉淀泥漿先采用加熱蒸發(fā)法或溶劑浸取法分離回收其中的TiCl4，然后將分離TiCl4后得到的殘?jiān)夯驕p壓蒸發(fā)回收其中的三氯化鐵，或在分離TiCl4后得到的殘?jiān)屑尤胗袡C(jī)溶劑，選擇性浸出其中的三氯化鐵后過濾，濾液經(jīng)常壓或減壓蒸餾分離得到有機(jī)溶劑和三氯化鐵。本發(fā)明具有工藝簡單，生產(chǎn)成本低，得到的三氯化鐵純度高，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三氯化鐵是一種常用的化學(xué)試劑，它廣泛用于化工、冶金、建筑等行業(yè)。三氯化鐵通常采用氯化法、熔融法及溶液合成法制備。氯化法是以廢鐵屑和氯氣為原料，在一立式反應(yīng)爐內(nèi)反應(yīng)，生成的三氯化鐵蒸氣和尾氣由爐的頂部排出，進(jìn)入捕集器冷凝得固體結(jié)晶-三氯化鐵成品。熔融法是在一個(gè)帶有耐酸襯里的反應(yīng)器中，令鐵屑和干燥氯氣在氯化亞鐵與氯化鉀或氯化鈉的低共熔混合物(例如，70%FeC13和30%KC1)內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。生成的氯化鐵升華，并收集在冷凝室中，得固體氯化鐵產(chǎn)品。溶液合成法是將鐵屑溶于鹽酸中，先生成氯化亞鐵，再通入氯氣氧化成氯化鐵。三氯化鐵濃溶液經(jīng)冷卻，結(jié)晶析出氯化鐵的六水物。
[0003]鐵是鈦鐵礦(FeTiO3)中的主要元素之一，因此用于生產(chǎn)四氯化鈦的富鈦料中或多或少含有鐵。富鈦料在氯化過程，其中的鐵和鈦一起被氯化，氯化爐氣冷凝后，得含F(xiàn)eCl3的粗TiCl4液體。FeCl3在粗TiCljf體中會自然析出形成所謂的四氯化鈦沉淀泥漿。四氯化鈦沉淀泥漿除FeCl3、AlCl3等固體物以外，還夾帶大量的TiCl4，具有很高的回收價(jià)值。然而，由于四氯化鈦沉淀泥漿性質(zhì)特殊，目前部分工廠采用返回氯化爐的方式處理沉淀泥漿，其中的TiCl4揮發(fā)進(jìn)入氯化爐氣得到回收，而FeCl3則大部分進(jìn)入氯化爐渣或收塵渣被拋棄。但大多數(shù)的工廠則由于其所用的富鈦料品位較低，泥漿返回氯化爐后爐內(nèi)熱量無法平衡，不得不將四氯化鈦沉淀泥漿直接廢棄。這不僅污染環(huán)境，同時(shí)也造成了資源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法。該方法不僅可以有效回收四氯化鈦沉淀泥漿中的TiCl4，而且能夠綜合回收其中的FeCl3，從而提高資源利用率，減少污染，保護(hù)環(huán)境。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，包括下述步驟:
[0007]第一步:去除四氯化鈦沉淀泥漿中的含鋁氯化合
[0008]在粗四氯化鈦沉淀泥漿中加入氧化鐵固鋁，使其中的含鋁氯化合物轉(zhuǎn)化成氧化鋁，得到固鋁四氯化鈦沉淀泥漿；
[0009]第二步:分離回收TiCl4
[0010]將固鋁四氯化鈦沉淀泥漿隔絕空氣加熱蒸發(fā)其中的TiCl4，收集蒸汽、冷凝得到四氯化鈦，蒸發(fā)殘余物備用；或
[0011]在將除鋁四氯化鈦沉淀泥漿加入有機(jī)溶劑(I)浸取其中的TiCl4，過濾得含TiCl4的溶液和浸取殘?jiān)?，含TiCl4的溶液再經(jīng)蒸餾得有機(jī)溶劑(I)和TiCl4 ；[0012]第三步:綜合回收FeCl3
[0013]將第二步得到的蒸發(fā)殘余物或浸取殘?jiān)訜嵴舭l(fā)其中的FeCl3，生產(chǎn)三氯化鐵；或
[0014]在第二步得到的蒸發(fā)殘余物或浸取殘?jiān)屑尤胗袡C(jī)溶劑(2)，選擇性浸出其中的FeCl3，過濾得含F(xiàn)eCl3的濾液，含F(xiàn)eCl3的濾液再經(jīng)蒸餾得有機(jī)溶劑(2)和三氯化鐵。
[0015]本發(fā)明一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，第一步中，所加入的氧化鐵為粒度小于60目的Fe2O3粉末，F(xiàn)e2O3的添加量按沉淀泥漿中的AlCl3和AlOCl全部轉(zhuǎn)變成Al2O3化學(xué)反應(yīng)計(jì)量數(shù)的0.5-5倍的量加入。
[0016]本發(fā)明一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，第二步中，隔絕空氣加熱蒸發(fā)是在常壓或減壓條件下進(jìn)行，常壓蒸發(fā)溫度為136-280°C ;減壓蒸發(fā)溫度為80-l36°C，環(huán)境壓力為 0.09-0.1MPa0
[0017]本發(fā)明一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，第二步中，所述的浸取是按體積比1:0.25~25ml/ml，將粗四氯化鈦沉淀泥漿與有機(jī)溶劑(I)攪拌混勻，使泥漿中夾帶的TiCl4進(jìn)入有機(jī)溶劑(I )。
[0018]本發(fā)明一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，第二步中，有機(jī)溶劑(I)是指含I~10個(gè)碳原子、 沸點(diǎn)低于136°C、常溫下是液體的碳?xì)浠衔锘蚱渎然苌镏械囊环N或幾種。
[0019]本發(fā)明一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，有機(jī)溶劑(I)選自一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、一氯乙烷、二氯乙烷、一氯丁烷、正戊烷、異戊烷、正己烷、異己烷、環(huán)己烷中的至少一種。
[0020]本發(fā)明一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，第二步中，所述對含TiCl4溶液的蒸餾是在低于136°C的溫度下，常壓或減壓蒸餾，選擇性蒸發(fā)其中的有機(jī)溶劑(I )，冷凝得到的有機(jī)溶劑(I)返回沉淀泥漿浸取TiCl4工序循環(huán)使用。
[0021]本發(fā)明一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，第三步中，加熱蒸發(fā)所述FeCl3是在常壓或減壓的條件下進(jìn)行，讓蒸發(fā)殘余物或浸取殘?jiān)械腇eCl3揮發(fā)，冷凝得三氯化鐵；常壓蒸發(fā)溫度為280-500°C ;減壓蒸發(fā)溫度為150-280°C，環(huán)境壓力為
0.09_0.1MPa0
[0022]本發(fā)明一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，第三步中，所述的有機(jī)溶劑(2)選自甲醇、乙醇、丙酮中的一種或幾種。
[0023]本發(fā)明一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，第三步中，選擇性浸出所述的FeCl3是指按固液比1:0.5~15g/ml，將第二步得到的蒸發(fā)殘余物或浸取殘?jiān)c有機(jī)溶劑(2)混合，0~80°C攪拌0.5~50h，選擇性浸出其中的FeCl3，過濾得到浸出渣和含F(xiàn)eCl3的濾液。
[0024]本發(fā)明一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，第三步中，所述的含F(xiàn)eCl3濾液蒸發(fā)是在低于280°C的溫度下，常壓或減壓蒸餾，選擇性揮發(fā)其中的有機(jī)溶劑(2),冷凝得到的有機(jī)溶劑(2)返回FeCl3浸出工序循環(huán)使用。
[0025]本發(fā)明與已有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0026]四氯化鈦沉淀泥漿中的FeCl3是TiCl4生產(chǎn)過程中的廢棄物。本發(fā)明的優(yōu)勢在于用四氯化鈦沉淀泥漿作為FeCl3的生產(chǎn)原料，通過加入氧化鐵粉末作為固鋁劑，隔絕空氣加熱蒸發(fā)回收其中的TiCl4,或加入有機(jī)溶劑(I)浸取其中的TiCl4后，再回收FeCl3。因?yàn)锳l對O的親合力比Fe對O的親合力強(qiáng)，當(dāng)氧化鐵粉末加入后，泥漿中的AlCl3和AlOCl與之反應(yīng)生成Al2O3和FeCl3,而氧化鋁不僅加熱揮發(fā)性小而且在有機(jī)溶劑(I)和(2)中的溶解性都很小，從而使鋁固定在沉淀泥漿中。固鋁四氯化鈦沉淀泥漿通過在常壓或減壓的條件下，控制其蒸發(fā)溫度，先分離TiCl4,再綜合回收FeCl3,使其中的有價(jià)元素得到最大限度的回收，變廢為寶，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，開創(chuàng)了 FeCl3生產(chǎn)的新途徑。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不能被看成是對本發(fā)明的限定。
[0028]實(shí)施例1
[0029]將含Til4.3%、A12.1%、Fe7.2%的粗四氯化鈦沉淀泥漿500ml中加入到1000ml的蒸餾瓶中，然后按含鋁化合物轉(zhuǎn)化成氧化鋁化學(xué)計(jì)量數(shù)的0.8倍加入Fe2O3,190°C常壓蒸發(fā)4小時(shí)，得到TiCl4蒸氣和殘余物；將TiCl4蒸氣用_3°C液體TiCl4噴淋回收得到的TiCl4液體；然后將蒸發(fā)殘余物轉(zhuǎn)移至剛玉坩堝350°C蒸發(fā)3小時(shí)，冷凝得純度為98.6%FeCl3產(chǎn)品。
[0030]實(shí)施例2
[0031]將與實(shí)施例1組分相同的粗四氯化鈦沉淀泥漿200ml加入到1500ml的三頸燒瓶中，然后按含鋁氯化合物轉(zhuǎn)化成氧化鋁化學(xué)計(jì)量數(shù)的1.5倍加入Fe2O3,再按體積比1:5加入正戊烷，攪勻后澄清，去上清液，再加正戊烷重復(fù)洗滌一次，過濾得含TiCl4的溶液和浸取殘?jiān)?。含TiCl4的溶液經(jīng)80°C蒸餾2小時(shí)，蒸氣冷凝得正戊烷液體，蒸發(fā)剩余物為粗TiCl4液體。浸取殘?jiān)燃訜嶂?00°C減壓蒸發(fā)I小時(shí)，揮發(fā)其中殘留的正戊烷等，然后升溫至250°C減壓蒸發(fā)2.5小時(shí)，冷凝得純度為98.5%FeCl3產(chǎn)品；整個(gè)工藝過程鐵的回收率為98.3%。
[0032]實(shí)施例3
[0033]將與實(shí)施例1組分相同的粗四氯化鈦沉淀泥漿200ml加入到1500ml的三頸燒瓶中，然后按含鋁氯化合物轉(zhuǎn)化成氧化鋁化學(xué)計(jì)量數(shù)的1.1倍加入Fe2O3，再按體積比1:1加入一氯乙烷，攪勻后澄清，去上清液，再加一氯乙烷重復(fù)洗滌三次，過濾得含TiCl4的溶液和浸取殘?jiān)：琓iCl4的溶液經(jīng)60°C蒸餾1.5小時(shí)，蒸氣冷凝得一氯乙烷液體，蒸發(fā)剩余物為粗TiCl4液體。浸取殘?jiān)垂桃罕萳:6g/ml加入無水乙醇，攪拌浸出10小時(shí)，過濾得到浸出渣和含F(xiàn)eCl3的濾液。含F(xiàn)eCl3的濾液經(jīng)200°C減壓蒸發(fā)3小時(shí)，得到純度為97.8%FeCl3的產(chǎn)品[0034]實(shí)施例4
[0035]將含Ti 15.1%、A10.5%、Fe8.1%的四氯化鈦沉淀泥漿200ml中加入到1000ml的蒸餾瓶中，然后按含鋁化合物轉(zhuǎn)化成氧化鋁化學(xué)計(jì)量數(shù)的2.8倍加入Fe2O3,110°C減壓蒸發(fā)2小時(shí)，得到TiCl4蒸氣和殘余物；將TiCl4蒸氣用_5°C液體TiCl4噴淋回收得到的TiCl4液體；殘余物按固液比l:10g/ml加入丙酮，攪拌浸出18小時(shí)，過濾得到浸出渣和含F(xiàn)eCl3的濾液。含F(xiàn)eCl3的濾液經(jīng)200°C減壓蒸發(fā)3小時(shí)，得到純度為98.l%FeCl3產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，包括下述步驟: 第一步:去除四氯化鈦沉淀泥漿中的含鋁氯化合 在粗四氯化鈦沉淀泥漿中加入氧化鐵固鋁，使其中的含鋁氯化合物轉(zhuǎn)化成氧化鋁，得到固鋁四氯化鈦沉淀泥漿； 第二步:分離回收TiCl4 將固鋁四氯化鈦沉淀泥漿隔絕空氣加熱蒸發(fā)其中的TiCl4，收集蒸汽、冷凝得到四氯化鈦，蒸發(fā)殘余物備用；或 在將除鋁四氯化鈦沉淀泥漿加入有機(jī)溶劑(I)浸取其中的TiCl4，過濾得含TiCl4的溶液和浸取殘?jiān)琓iCl4的溶液再經(jīng)蒸餾得有機(jī)溶劑(I)和TiCl4 ； 第三步:綜合回收FeCl3 將第二步得到的蒸發(fā)殘余物或浸取殘?jiān)訜嵴舭l(fā)其中的FeCl3，生產(chǎn)三氯化鐵；或 在第二步得到的蒸發(fā)殘余物或浸取殘?jiān)屑尤胗袡C(jī)溶劑(2)，選擇性浸出其中的FeCl3，過濾得含F(xiàn)eCl3的濾液，含F(xiàn)eCl3的濾液再經(jīng)蒸餾得有機(jī)溶劑(2)和三氯化鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，其特征在于:第一步中，所加入的氧化鐵為粒度小于60目的Fe2O3粉末，F(xiàn)e2O3的添加量按沉淀泥漿中的AlCl3和AlOCl全部轉(zhuǎn)變成Al2O3化學(xué)反應(yīng)計(jì)量數(shù)的0.5-5倍的量加入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，其特征在于:第二步中，隔絕空氣加熱蒸發(fā)是在常壓或減壓條件下進(jìn)行，常壓蒸發(fā)溫度為136-2800C ;減壓蒸發(fā)溫度為80-136°C，環(huán)境壓力為0.09-0.1MPa0
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，其特征在于:第二步中，所述的浸取是按體積比1:0.25~25ml/ml，將粗四氯化鈦沉淀泥漿與有機(jī)溶劑(I)攪拌混勻，使泥漿中夾帶的TiCl4進(jìn)入有機(jī)溶劑(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，其特征在于:第二步中，有機(jī)溶劑(I)是指含I~10個(gè)碳原子、沸點(diǎn)低于136°C、常溫下是液體的碳?xì)浠衔锘蚱渎然苌镏械囊环N或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，其特征在于:有機(jī)溶劑(I)選自一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、一氯乙烷、二氯乙烷、一氯丁烷、正戊烷、異戊烷、正己烷、異己烷、環(huán)己烷中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，其特征在于:第二步中，所述對含TiCl4溶液的蒸餾是在低于136°C的溫度下，常壓或減壓蒸餾，選擇性蒸發(fā)其中的有機(jī)溶劑(I )，冷凝得到的有機(jī)溶劑(I)返回沉淀泥漿浸取TiCl4工序循環(huán)使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，其特征在于:第三步中，加熱蒸發(fā)所述FeCl3是在常壓或減壓的條件下進(jìn)行，讓蒸發(fā)殘余物或浸取殘?jiān)械腇eCl3揮發(fā)，冷凝得三氯化鐵；常壓蒸發(fā)溫度為280-500°C ;減壓蒸發(fā)溫度為150_280°C，環(huán)境壓力為 0.09-0.1MPa0
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，其特征在于:第三步中，所述的有機(jī)溶劑(2)選自甲醇、乙醇、丙酮中的一種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，其特征在于:第三步中，選擇性浸出所述的FeCl3是指按固液比1:0.5~15g/ml,將第二步得到的蒸發(fā)殘余物或浸取殘?jiān)c有機(jī)溶劑(2)混合，0~80°C攪拌0.5~50h，選擇性浸出其中的FeCl3,過濾得到浸出渣和含F(xiàn)eCl3的濾液。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四氯化鈦沉淀泥漿綜合回收三氯化鐵的方法，其特征在于:第三步中，所述的含F(xiàn)eCl3濾液蒸發(fā)是在低于280°C的溫度下，常壓或減壓蒸餾，選擇性揮發(fā)其中的有機(jī)溶劑( 2)，冷凝得到的有機(jī)溶劑(2)返回FeCl3浸出工序循環(huán)使用。
【文檔編號】C01G23/02GK103570080SQ201310551833
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】王學(xué)文, 向小艷, 王明玉 申請人:中南大學(xué)