氧化鐵紅及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氧化鐵紅及其制備方法。該制備方法采用提鎵樹脂洗脫液作為原料，對(duì)提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行沉淀、濃縮結(jié)晶以及煅燒處理，得到氧化鐵紅。本發(fā)明通過(guò)對(duì)粉煤灰酸法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中產(chǎn)生的提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行除雜精制、濃縮結(jié)晶、沉淀以及灼燒等處理，得到了氧化鐵含量高達(dá)99.3wt%且符合國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的高指標(biāo)氧化鐵紅產(chǎn)品。該制備方法縮短了工藝流程，節(jié)省了能源，并產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益，為組成復(fù)雜的提鎵樹脂洗脫液開辟了一種新的有效處理途徑，對(duì)推進(jìn)鎵提取具有重要的意義，實(shí)現(xiàn)廢物利用的同時(shí)也為生產(chǎn)氧化鐵紅產(chǎn)品提供了一種新的制備途徑。
【專利說(shuō)明】氧化鐵紅及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粉煤灰處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種氧化鐵紅及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]粉煤灰是我國(guó)當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，隨著電力工業(yè)等以燃煤為主的重工業(yè)的發(fā)展，燃煤的粉煤灰排放量逐年增加。粉煤灰對(duì)環(huán)境的污染是多方面的，更是不容忽視的，因此粉煤灰的處理和利用問(wèn)題引起人們廣泛的注意。
[0003]神華準(zhǔn)格爾能源有限公司產(chǎn)出的高鋁粉煤灰中鎵含量大于85g/噸，酸法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中，金屬鎵在除鐵再生液中得到進(jìn)一步富集，具有較高的提取價(jià)值。樹脂吸附提鎵技術(shù)具有回收率高、工藝簡(jiǎn)單、安全環(huán)保和操作方便等特點(diǎn)，是從氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中提取金屬鎵工藝中比較先進(jìn)的一種，一般是采用提鎵樹脂對(duì)除鐵洗脫液進(jìn)行吸附，樹脂再生后得到了主要含有氯化亞鐵和氯化鋁，還含有少量的鉀、鈉、鈣和鎂的提鎵樹脂洗脫液。該提鎵樹脂洗脫液的直接排放將嚴(yán)重影響環(huán)境，因此需要進(jìn)行無(wú)害化處理或綜合利用。
[0004]如何對(duì)提鎵洗脫液進(jìn)行有效利用并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益是目前的研發(fā)熱點(diǎn)，其中CN102502880A公開了利用氯化亞鐵廢液經(jīng)氧化、濃縮制備三氯化鐵凈水劑的方法，但三氯化鐵是低價(jià)值的液體產(chǎn)品，運(yùn)輸成本高，遠(yuǎn)離市場(chǎng)拓展比較困難，因此難以取得良好的生產(chǎn)效益。因此，考慮到樹脂洗脫液組成比較復(fù)雜，研究適合產(chǎn)生的提鎵樹脂洗脫液的有效利用方式，并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于推進(jìn)鎵提取具有重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種氧化鐵紅及其制備方法，該方法工藝流程短，制備得到的氧化鐵紅產(chǎn)品指標(biāo)較高，為提鎵樹脂洗脫液開辟了一種經(jīng)濟(jì)有效的處理途徑。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種氧化鐵紅的制備方法，采用提鎵樹脂洗脫液作為原料，對(duì)提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行沉淀、濃縮結(jié)晶以及煅燒處理，得到氧化鐵紅。
[0007]進(jìn)一步地，對(duì)提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行沉淀、濃縮結(jié)晶以及煅燒處理的步驟包括:S1、對(duì)提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行除雜精制，得到氯化亞鐵溶液；S2、對(duì)氯化亞鐵溶液進(jìn)行濃縮結(jié)晶，得到氯化亞鐵晶體；S3、對(duì)氯化亞鐵晶體進(jìn)行處理，得到氧化鐵紅。
[0008]進(jìn)一步地，步驟SI中通過(guò)調(diào)整提鎵樹脂洗脫液的pH對(duì)提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行除雜精制。
[0009]進(jìn)一步地，步驟SI中向提鎵樹脂洗脫液中加入堿液，調(diào)整提鎵樹脂洗脫液pH至5~7，攪拌，過(guò)濾，得到氯化亞鐵溶液。
[0010]進(jìn)一步地，堿液選自氨水、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液的一種或多種，氨水的濃度為2~5mol/L。
[0011]進(jìn)一步地，步驟S2中包括:將氯化亞鐵溶液加熱至90~120°C濃縮，以得到濃度為550~650g/L的氯化亞鐵溶液；以及冷卻，得到氯化亞鐵晶體。[0012]進(jìn)一步地，步驟S3包括:S31、將氯化亞鐵晶體溶解，得到氯化亞鐵溶液；S32、調(diào)整氯化亞鐵溶液的pH至5~7，過(guò)濾，得到碳酸亞鐵沉淀；S33、將碳酸亞鐵沉淀置于90°C~110°C下烘干，之后于800°C~900°C下煅燒2~3小時(shí)，得到氧化鐵紅。
[0013]進(jìn)一步地，步驟S31包括:向氯化亞鐵晶體中加入水，在20~30°C下攪拌溶解，得到濃度為150~200g/L的氯化亞鐵溶液。
[0014]進(jìn)一步地，步驟S32中采用弱酸性鹽溶液調(diào)整氯化亞鐵溶液的pH至5~7。
[0015]進(jìn)一步地，弱酸性鹽溶液為碳酸氫銨溶液和/或碳酸銨溶液，優(yōu)選為碳酸氫銨溶液，碳酸氫銨溶液的濃度為20wt%~45wt%。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種氧化鐵紅，采用上述任一種方法制備而成。
[0017]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，采用提鎵樹脂洗脫液作為原料，對(duì)提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行沉淀、濃縮結(jié)晶以及煅燒處理，得到氧化鐵紅。對(duì)粉煤灰酸法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中產(chǎn)生的提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行除雜精制、濃縮結(jié)晶、沉淀以及灼燒等處理，得到了氧化鐵含量高達(dá)99.3被％且符合國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的高指標(biāo)氧化鐵紅產(chǎn)品。可見，本發(fā)明所提供的方法縮短了工藝流程，節(jié)省了能源，并產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益，為組成復(fù)雜的提鎵樹脂洗脫液開辟了一種新的有效處理途徑，對(duì)推進(jìn)鎵提取具有重要的意義，在實(shí)現(xiàn)廢物利用的同時(shí)也為生產(chǎn)氧化鐵紅產(chǎn)品提供了一種新的制備途徑。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:`[0019]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種典型實(shí)施例利用提鎵樹脂洗脫液制備氧化鐵紅的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0021]為了更好地對(duì)提鎵洗脫液進(jìn)行有效利用，本發(fā)明提供了一種氧化鐵紅的制備方法，采用提鎵樹脂洗脫液作為原料，對(duì)提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行沉淀、濃縮結(jié)晶以及煅燒處理，得到氧化鐵紅。對(duì)粉煤灰酸法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中產(chǎn)生的提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行除雜精制、濃縮結(jié)晶、沉淀以及灼燒等處理，使得氧化鐵紅中的氧化鐵含量高達(dá)99.3wt%，得到了符合國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的高指標(biāo)氧化鐵紅產(chǎn)品。可見，本發(fā)明所提供的方法縮短了工藝流程，節(jié)省了能源，并產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益，為組成復(fù)雜的提鎵樹脂洗脫液開辟了一種新的有效處理途徑，對(duì)推進(jìn)鎵提取具有重要的意義；該方法在實(shí)現(xiàn)廢物利用的同時(shí)也為生產(chǎn)氧化鐵紅提供了一種新的制備途徑，一舉兩得。
[0022]具體地，對(duì)提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行沉淀、濃縮以及煅燒處理的步驟包括:S1、對(duì)提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行除雜精制，得到氯化亞鐵溶液；S2、對(duì)氯化亞鐵溶液進(jìn)行濃縮結(jié)晶，得到氯化鐵晶體；S3、對(duì)氯化鐵晶體進(jìn)行處理，得到氧化鐵紅。
[0023]提鎵樹脂洗脫液中主要含有鐵、鋁、鈣、鎂等金屬離子，其中，鐵離子的濃度為一般為140g/L~160g/L，通過(guò)對(duì)提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行除雜精制，可以將除鐵離子外的其它雜質(zhì)離子去除。其中去除雜質(zhì)離子的方法較多，如結(jié)晶提純、樹脂吸附等方法，但這些方法適合雜質(zhì)含量單一的溶液，不合適成分相對(duì)復(fù)雜的提鎵樹脂洗脫液。因此，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，步驟SI中通過(guò)調(diào)整提鎵樹脂洗脫液的pH對(duì)提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行除雜精制。該方法可以根據(jù)金屬氧化物沉淀的PH不同，通過(guò)調(diào)整提鎵樹脂洗脫液的pH從而將除鐵之外的其它金屬離子雜質(zhì)沉淀，進(jìn)而達(dá)到除雜精制的目的。
[0024]具體地，在步驟SI中向提鎵樹脂洗脫液中加入堿液，調(diào)整提鎵樹脂洗脫液pH至5~7，攪拌，過(guò)濾，得到氯化亞鐵溶液。本發(fā)明中的提鎵樹脂洗脫液的pH < 1，通過(guò)加入堿液調(diào)節(jié)其pH至5~7，這樣使得提鎵樹脂洗脫液中的鋁離子以及部分被氧化的三價(jià)鐵離子形成沉淀，然后經(jīng)過(guò)濾去除。
[0025]為了較好地去除氯化亞鐵溶液中的鉀、鈉、鈣和鎂等雜質(zhì)離子，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，將氯化亞鐵溶液加熱至90~120°C濃縮，以得到濃度為550~650g/L的氯化亞鐵溶液；以及將濃度為550~650g/L的氯化亞鐵溶液冷卻，得到氯化亞鐵晶體。
[0026]為了得到氧化鐵紅，步驟S3包括:S31、將氯化亞鐵晶體溶解，得到氯化亞鐵溶液；S32、調(diào)整氯化亞鐵溶液的pH至5~7，過(guò)濾，得到碳酸亞鐵沉淀；S33、將碳酸亞鐵沉淀置于90°C~110°C下烘干，之后于600°C~800°C下煅燒2~3小時(shí)，得到氧化鐵紅。調(diào)整氯化亞鐵溶液的pH至5~7的目的是使二價(jià)鐵沉淀，如果氯化亞鐵溶液的pH值低于5，則會(huì)存在二價(jià)鐵離子沉淀不完全的問(wèn)題，導(dǎo)致鐵離子發(fā)生損失；相反，如果氯化亞鐵溶液的pH值高于7，則會(huì)出現(xiàn)碳酸氫銨過(guò)量的問(wèn)題，導(dǎo)致試劑浪費(fèi)。因此，經(jīng)綜合考慮，本發(fā)明將氯化亞鐵溶液的PH值控制在5~7的范圍內(nèi)。
[0027]優(yōu)選地，步驟S31包括:向氯化亞鐵晶體中加入水，在20~30°C下攪拌溶解，得到濃度為150~200g/L的氯化亞鐵溶液。將氯化亞鐵溶液的濃度控制在上述范圍內(nèi)進(jìn)行沉淀能夠使氯化亞鐵溶液中的鐵離子完全充分地沉淀。
[0028]在本發(fā)明的步驟S32中，采用弱酸性鹽溶液調(diào)整氯化亞鐵溶液的pH至5~7。其中弱酸性鹽溶液為碳酸氫銨溶液和/或碳酸銨溶液，優(yōu)選為碳酸氫銨溶液，碳酸氫銨溶液的濃度為20~45wt%。本發(fā)明優(yōu)選采用上述弱酸性鹽溶液來(lái)調(diào)整氯化亞鐵溶液的的pH，但并不局限于此。優(yōu)選采用碳酸氫銨溶液調(diào)整氯化亞鐵溶液的PH，其優(yōu)勢(shì)在于:一方面可以緩慢地控制PH值的變化，不會(huì)出現(xiàn)忽高忽低的現(xiàn)象，另一方面不會(huì)引進(jìn)新的雜質(zhì)離子。
[0029]采用碳酸氫氨溶液調(diào)整氯化亞鐵溶液進(jìn)而制備氧化鐵紅的過(guò)程中包含如下8個(gè)主要的化學(xué)反應(yīng)式:
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種氧化鐵紅的制備方法，其特征在于，采用提鎵樹脂洗脫液作為原料，對(duì)所述提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行沉淀、濃縮結(jié)晶以及煅燒處理，得到所述氧化鐵紅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，對(duì)所述提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行沉淀、濃縮結(jié)晶以及煅燒處理的步驟包括: 51、對(duì)所述提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行除雜精制，得到氯化亞鐵溶液； 52、對(duì)所述氯化亞鐵溶液進(jìn)行濃縮結(jié)晶，得到氯化亞鐵晶體； 53、對(duì)所述氯化亞鐵晶體進(jìn)行處理，得到所述氧化鐵紅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟SI中通過(guò)調(diào)整所述提鎵樹脂洗脫液的PH對(duì)所述提鎵樹脂洗脫液進(jìn)行除雜精制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟SI中向所述提鎵樹脂洗脫液中加入堿液，調(diào)整所述提鎵樹脂洗脫液PH至5~7，攪拌，過(guò)濾，得到所述氯化亞鐵溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述堿液選自氨水、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液的一種或多種，所述氨水的濃度為2~5mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中包括: 將所述氯化亞鐵溶液加熱至90~120°C濃縮，以得到濃度為550~650g/L的所述氯化亞鐵溶液；以及 冷卻，得到所述氯化亞鐵晶體。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S3包括: 531、將所述氯化亞鐵晶體溶解，得到氯化亞鐵溶液； 532、調(diào)整所述氯化亞鐵溶液的pH至5~7，過(guò)濾，得到碳酸亞鐵沉淀； 533、將所述碳酸亞鐵沉淀置于90°C~110°C下烘干，之后于800°C~900°C下煅燒2~3小時(shí)，得到所述氧化鐵紅。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S31包括: 向所述氯化亞鐵晶體中加入水，在20~30°C下攪拌溶解，得到濃度為150~200g/L的氯化亞鐵溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S32中采用弱酸性鹽溶液調(diào)整所述氯化亞鐵溶液的pH至5~7。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述弱酸性鹽溶液為碳酸氫銨溶液和/或碳酸銨溶液，優(yōu)選為碳酸氫銨溶液，所述碳酸氫銨溶液的濃度為20~45wt%。
11.一種氧化鐵紅，其特征在于，采用權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的制備方法制備而成。
【文檔編號(hào)】C01G49/06GK103818968SQ201410007051
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】高桂梅, 張維世, 徐會(huì)軍, 陳東, 姬學(xué)良, 鈔曉光, 曹坤, 王宏賓 申請(qǐng)人:中國(guó)神華能源股份有限公司, 神華準(zhǔn)能資源綜合開發(fā)有限公司