[发明专利]制备稳定的氯化铁溶液的方法

说明书

背景技术

本公开内容大体涉及氯化铁溶液，且更具体地涉及制备适于其运输的稳定的氯化铁溶液的方法，其中在这些溶液中，铁含量为约16-约23重量百分比，且在高于-10℃的温度下不发生沉淀。

氯化铁(FeCl₃)的水溶液通常用作絮凝剂来用于水处理、硫化氢控制、鸟粪石控制、污泥调节、脱色、磷酸的去除、重金属的去除及石灰的软化应用以及类似应用。对于水处理的应用，三价铁离子对于饮用水和废水的净化都可起到很好的作用。含有氯化铁的溶液可通过各种方法进行制备。比如，氯化铁溶液可通过用氧气(O₂)或氯气(Cl₂)氧化氯化亚铁；通过用盐酸溶解氧化铁；以及类似方法进行制备。这些铁溶液通常提供约10-约14重量百分比的铁浓度，这是因为当铁浓度按重量计大于15％时，会导致沉淀，当氯化铁溶液经受约0℃或低于0℃的相对低温时尤其会导致沉淀。

而且，由于制备氯化铁的很多方法是在反应中将盐酸用作反应物，因此即使在较低的铁浓度下也会导致沉淀，这取决于最终的氯化铁溶液中的盐酸浓度。比如，氧化铁与盐酸生成氯化铁的反应可量化为如下：

1Fe₂O₃+6HCl→2FeCl₃+3H₂O

盐酸与氧化铁反应形成反应产物，反应产物包括氯化铁、水及包括未反应的盐酸和未反应的氧化铁的残余物。产物中未反应的盐酸的量通常至多为约几个重量百分比。在0℃下，氯化铁、盐酸和水体系的相行为如图1的现有技术所示，即溶液中的最大铁含量随着盐酸的增加而下降，直至超过约15重量百分比的盐酸。

从规模经济的角度来说，期望将使氯化铁溶液中可利用的三价铁含量最大并提供铁含量高的氯化铁溶液，该铁含量高的氯化铁溶液在从一个地方运输到另外一个地方的过程中是稳定的，尤其是在相对低的温度下。因此，界定一种提供铁含量增加的稳定的氯化铁溶液的方法和溶液组合物将是期望的并具有显著的商业优势。

发明概述

本发明公开的是稳定氯化铁溶液的方法和重新构成稳定的氯化铁溶液的方法。在一个实施方式中，用于稳定氯化铁溶液的方法包括从氯化铁溶液中蒸发水分以增加铁含量并降低盐酸浓度；及将氯化铁溶液暴露于有效降低铁含量并增加盐酸浓度的量的气态盐酸，其中最终的铁含量为16-23重量百分比，游离盐酸浓度为10-17重量百分比，且其中氯化铁溶液在-10℃下是稳定的溶液和/或可逆地冻结。

在另一个实施方式中，用于形成稳定的氯化铁溶液的方法包括将铁材料与液态盐酸和气态盐酸混合，以形成铁含量为16-23重量百分比且盐酸含量为10-17重量百分比的氯化铁溶液，其中氯化铁溶液在高于-10℃的温度下是稳定的溶液和/或可逆地冻结。

用于重新构成铁含量为16-23重量百分比且盐酸浓度为10-17重量百分比的氯化铁水溶液的方法包括稀释氯化铁水溶液以降低铁含量；使稀释的氯化铁水溶液与含亚铁离子的酸洗液混合；及氧化以形成盐酸浓度为小于2重量百分比且三价铁含量为10-14重量百分比的氯化铁溶液。

在另一个实施方式中，用于重新构成铁含量为16-23重量百分比且盐酸浓度为10-17重量百分比的氯化铁水溶液的方法，包括稀释氯化铁溶液；及将含铁材料加入到氯化铁溶液中，加入的量有效地使盐酸浓度降低到小于氯化铁溶液的2重量百分比且三价铁含量增加到10-14重量百分比。

在又一个实施方式中，用于重新构成铁含量为16-23重量百分比且盐酸浓度为10-17重量百分比的氯化铁水溶液的方法包括从氯化铁溶液中蒸发HCl以同时使氯化铁溶液中的HCl浓度降低到小于5重量百分比且使铁含量增加；及稀释氯化铁溶液以使铁含量降低到10-14重量百分比且盐酸降低到小于2重量百分比。

在又一个实施方式中，用于形成稳定的氯化铁溶液的方法包括将铁材料与氯化亚铁和/或氯化铁溶液和气态盐酸混合，以形成铁含量为16-23重量百分比且盐酸含量为10-17重量百分比的氯化亚铁和/或氯化铁溶液，其中氯化铁溶液在高于-10℃的温度下是稳定的溶液和/或可逆地冻结。

可以通过参考以下详细描述的本文所包括的公开内容的各种特征与实施例来帮助理解本公开内容。

附图简述

现在参考附图，其中类似组成类似地编号：

图1图示了在-0℃下氯化铁、盐酸与水体系的相行为。

图2图示了表现出稳定性、可逆的冻结及2-相沉淀的各种试验性氯化铁溶液。

发明详述