一种从富铁金属氯化物溶液中同时回收铁金属和氯气的电化学方法，其包括在电解池中将富铁金属氯化物溶液电解，所述电解池包含装配有具有比铁更高的氢超电势的阴极且含有ｐＨ为约２以下的阴极电解液的阴极室，装配有阳极且含有阳极电解液的阳极室，和允许阴离子通过的分离器，所述电解步骤包括使富铁金属氯化物溶液在电解池的非阳极室中循环，由此导致铁电沉积在阴极上且氯气在阳极析出，并留下贫铁溶液，其至少部分再循环至富铁金属氯化物溶液中。富铁金属氯化物溶液可源自加碳氯化废物、废酸沥滤液或酸浸液。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及一种从富铁金属氯化物废物中回收金属铁和氯气有用成分的 电化学方法。更具体而言，本专利技术涉及一种从富铁金属氯化物废物如加碳氯化废物 (carbo-chlorination wastes)、废酸浙滤液、酸浸液或任何其他富铁金属氯化物液体或溶 液中回收金属铁和氯气有用成分的电化学方法。专利技术背景在化学工业中，氯气(Cl2)为最广泛使用的无机化学品之一。例如，聚氨酯、卤化 烃和白色二氧化钛颜料通常在使用氯气的方法中制得。在制造白色二氧化钛颜料的后者情况下，将原料用氯气氯化。氯化的品种被还原 成多余的副产物如氯化氢(HCli#)、盐酸(HCl^)或无机金属氯化物(例如!^eCl3、！^eCl2、 MgCl2)。特别是当通过含钛矿石原料(例如风化钛铁矿、钛炉渣或合成金红石)加碳氯化 而制备四氯化钛(TiCl4)时，显著量的铁和金属氯化物品种作为副产物而产生。取决于氯 化器的反应条件，这些副产物可包含氯化亚铁或氯化铁或其组合。事实上，当这些副产物由 基本上由被未反应钛原料污染的颗粒状铁氯化物的混合物制得的氯化废物、石油焦、硅石 和硅酸盐以及其他金属氯化物组成时，实际的副产物更复杂。下表1中呈现了由仅用钛炉 渣操作的氯化器的旋风除尘器收集的金属氯化物的近似化学组成。表1-在收集的表示为无水盐的氯化器粉尘中金属氯化物的平均组成范围(重 量％ )权利要求1.一种从富铁金属氯化物溶液中回收金属铁和氯气的电化学方法，所述方法包括a)提供富铁金属氯化物溶液；b)在电解池中将所述富铁金属氯化物溶液电解，所述电解池包含装配有具有比铁更高 的氢超电势的阴极且含有PH为约2以下的阴极电解液的阴极室，装配有阳极且含有阳极电 解液的阳极室，和允许阴离子通过的分离器，所述电解步骤包括使所述富铁金属氯化物溶 液在所述电解池的非阳极室中循环，由此导致铁电沉积在阴极上且氯气在阳极析出，并留 下贫铁溶液；c)分别回收所述电沉积的铁和所述氯气；和d)使至少部分所述贫铁溶液再循环至a)中所述富铁金属氯化物溶液中。2.根据权利要求1的电化学方法，其中当阴极电解液主要含AlCl3作为非铁金属氯化 物时，将阴极电解液的PH定期调整至在约-1至约2、优选约-1至约-0. 1、更优选约-0. 6 至约-0.3之间的预定pH。3.根据权利要求1的电化学方法，其中当阴极电解液主要含MgCl2作为非铁金属氯化 物时，将阴极电解液的PH定期调整至约0. 3-1. 8、优选约0. 6-1. 5、更优选约0. 6-1. 1、最优 选约0. 9-1. 1的预定pH。4.根据权利要求2或3的电化学方法，其中在所述电解b)的上游调整阴极电解液的pH。5.根据权利要求1-4中任一项的电化学方法，其中再循环d)以约60%以上、优选约 80 %以上、更优选约95 %以上的再循环率进行。6.根据权利要求1-5中任一项的电化学方法，其中在25°C下在0.5摩尔.dnr3HCl中， 在200A. πΓ2下阴极具有大于约425mV的过电压。7.根据权利要求6的电化学方法，其中所述阴极由一种材料构成或涂覆，所述材料为 钛、钛合金、锆、锆合金、锌、锌合金、镉、镉合金、锡、锡合金、铜、铜合金、铅、铅合金、铌、铌合 金、金、金合金、汞或具有汞的金属汞合金中的一种。8.根据权利要求7的电化学方法，其中所述材料由钛或钛合金，优选钛钯ASTM等级7 组成。9.根据权利要求1-8中任一项的电化学方法，其中在电解步骤之前将阴极预处理，优 选通过浸入氢氟酸-硝酸混合物中化学酸洗并用去离子水彻底冲洗以除去痕量酸，所述氢 氟酸-硝酸混合物优选具有以下组成约70体积％浓度HNO3、约20体积％浓度HF和约10 体积％ H2O。10.根据权利要求1-9中任一项的电化学方法，其中所述阳极电解液在电解池的阳极 室内的回路中循环。11.根据权利要求1-10中任一项的电化学方法，其中所述阳极电解液包含优选约 10-37重量％、更优选约20重量％的HCl，优选1-约20重量％、更优选约16重量％的盐， 所述盐为MgCl2、NaCl、LiCl、KCl或CaCl2中的至少一种，和优选10-约12,000重量ppm、更 优选约8000-10000重量ppm的!^e (III)作为缓蚀剂。12.根据权利要求1-11中任一项的电化学方法，其中所述阳极为型尺寸 稳定的阳极，其中M为具有阀作用性能的高熔点金属或合金，包括钛、钛合金、锆、锆合金、 铪、铪合金、钒、钒合金、铌、铌合金、钽或钽合金，其中MxOy为形成保护基底金属的薄且不渗透性层的阀金属的金属氧化物，包括Ti02、ZrO2, HfO2, NbO2, Nb2O5> TaO2或Tei2O5，且其中AzOt 为贵金属的电催化金属氧化物，钼族金属的氧化物，包括Ru02、IrO2或Pt0x，或金属氧化物， 包括 Sn02、Sl3205 或 Bi203。13.根据权利要求1-11中任一项的电化学方法，其中所述阳极由如下组分组成本体 导电陶瓷，包括通式TinO2lri的亚化学计量钛氧化物，其中η为等于或大于3的整数；具有 尖晶石结构的导电氧化物AB2O4，其中A为!^e (II)、Mn(II)或Ni (II)，且B为Al、Fe (III)、 Cr(III)或Co(III)；或具有钙钛矿结构的导电氧化物ABO3,其中A为Fe (II)、Mn (II)、 Co (II)或Ni (II)，且B为Ti (IV)，或具有烧绿石结构的导电氧化物AB2O7014.根据权利要求1-11中任一项的电化学方法，其中所述阳极由碳基材料如石墨、不 渗透性石墨或玻璃碳构成。15.根据权利要求1-14中任一项的电化学方法，其中所述电解步骤在双室电解池中进 行，在双室电解池中分离器为离子交换膜，优选阴离子交换膜，且其中所述富铁金属氯化物 溶液在电解池的阴极室内的回路中循环，充当阴极电解液。16.根据权利要求1-14中任一项的电化学方法，其中所述电解步骤在三室电解池中 进行，在三室电解池中阳极室和阴极室分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜与中心室分 开，且其中富铁金属氯化物溶液在电解池的中心室中循环。17.根据权利要求16的电化学方法，其中所述阴极电解液在阴极室内的回路中循环。18.根据权利要求16或17的电化学方法，其中所述阴极电解液包含约l_450g/L、优选 约335g/L的氯化铁(II)，约l_350g/L、优选约250g/L的MgCl2或CaCl2或其混合物，优选 MgCl2,任选约 l_350g/L、优选约 250g/L 的 AlCl3,和 0-约 10g/L 的游离 HCl。19.根据权利要求1-18中任一项的电化学方法，其中所述电解步骤在电流密度为约 50-5000A/m2的恒电流下进行。20.根据权利要求19的电化学方法，其中所述电解步骤在电流密度为约50-1000A/m2、 优选约500A/m2的恒电流下进行，由此得到基本无树枝状体的光滑的铁沉积物。21.根据权利要求19的电化学方法，其中所述电解步骤在电流密度为约3000-5000A/ m2、优选约4000A/m2的恒电流下进行，由此得到基本粉末状铁。22.根据权利要求1-21中任一项的电化学方法，其中所述电解步骤在约40-1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从富铁金属氯化物溶液中回收金属铁和氯气的电化学方法，所述方法包括： ａ）提供富铁金属氯化物溶液； ｂ）在电解池中将所述富铁金属氯化物溶液电解，所述电解池包含装配有具有比铁更高的氢超电势的阴极且含有ｐＨ为约２以下的阴极电解液的阴极室，装配有阳极且含有阳极电解液的阳极室，和允许阴离子通过的分离器，所述电解步骤包括使所述富铁金属氯化物溶液在所述电解池的非阳极室中循环，由此导致铁电沉积在阴极上且氯气在阳极析出，并留下贫铁溶液； ｃ）分别回收所述电沉积的铁和所述氯气；和 ｄ）使至少部分所述贫铁溶液再循环至ａ）中所述富铁金属氯化物溶液中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：F卡尔达雷利，S勒菲弗，C图西纳恩，G于多恩，
申请(专利权)人：魁北克钛铁公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]
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