[发明专利]一种从硫酸盐溶液中闪蒸脱除氟和/或氯的方法及系统

说明书

本发明涉及一种从硫酸盐溶液中闪蒸脱除氟和/或氯的方法，属于有色金属冶金领域。将含氟、氯的酸性过渡金属硫酸盐溶液加热至高温高压状态，然后将其引入闪蒸挥发室瞬间卸压，使水、氟、氯蒸发进入气相，其它则以硫酸盐结晶体的形式进入渣相，从而实现氟、氯与过渡金属的高效同步分离，在脱除氟、氯杂质的同时，获得低氟、氯含量的硫酸盐结晶产品。本发明具有工艺简单、适应性强、成本低、氟氯杂质脱除效率高的优点，具有较好的产业化应用前景。

技术领域

本发明涉及一种从硫酸盐溶液中闪蒸脱除氟和/或氯的方法，属于有色金属冶金领域。

技术背景

氟氯是对以硫酸提取为基础的湿法冶炼系统极其有害的杂质，过高的氟、氯离子含量不仅导致设备腐蚀严重，还对影响产品品质，恶化技术经济指标。为此，国内外湿法企业对硫酸盐体系中的氟氯离子含量有着严格要求。然而，氟氯普遍存在于原料、水等原辅料中，这使得氟氯不可避免进入到生产系统中，特别是当前循环经济的发展，使得高杂二次物料大量进入生产系统，导致氟、氯生产系统急剧升高。因而，如何将氟氯从生产系统中高效脱除是湿法冶炼行业的一大热点课题。

针对湿法冶炼系统中氟、氯的开路，研究人员开展了大量的工作，取得了一些进展，如针对氯离子的脱除，可采用氯化亚铜沉淀法或银盐沉淀法，也可采用离子交换法。此外，吸附法如氧化铋吸附法也被用于氯的脱除。而对氟的脱除主要采用吸附法和沉淀法，对高浓度氟离子，可采用石灰沉淀法，而对低浓度氟离子则可采用活性氢氧化铝吸附。尽管这些方法均可在一定程度上脱除溶液中氯离子或氟离子，但仍存在较多缺点，如流程长、成本高、脱除率低等，尤为显著的是，这些方法仅能针对单一的氟或氯离子，对氟、氯混合溶液通常需要分步脱除，无法实现同步脱除。此外，现有方法将氟、氯分离后无法富集，因而难以实现氟、氯的资源化。因而，现有氟、氯脱除方法难以满足湿法冶炼系统的需求，业界亟需一种低成本、高效率，能同步脱除氟氯的方法。

发明内容

本发明第一目的在于，提供一种能有效分离硫酸盐溶液中的氟和/或氯的方法。

本发明第二目的在于，提供一种实施所述创新方法的系统。

考虑到氟化氢、氯化氢易于挥发，而硫酸难以挥发的性质，因而可以利用这一差异进行氟、氯的分离，然而要使得氟、氯的同步、深度脱除，必须在强酸性条件下才能实现，根据实验测试，要使得硫酸溶液中的氟、氯离子(C_Cl:2g/L、C_F＝1g/L)挥发脱除至50mg/L以下，必须将溶液酸度增加至800g/L以上。如此之高的酸度，不仅导致设备腐蚀加剧，还会因沸点上升使得蒸发成本上升。因而，通过直接提高溶液酸度来实现氟、氯的脱除特别是同步脱除，仅存在理论上可行，无实际意义。为解决该技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种从硫酸盐溶液中闪蒸脱除氟和/或氯的方法，将包含硫酸盐、硫酸的混合溶液在耐压容器中加热至150℃以上，随后引入闪蒸挥发室中泄压闪蒸；得到硫酸盐结晶以及富集有氟和/或氯的闪蒸尾气；

所述的硫酸盐溶液为含有Cl^-的溶液，其中，混合溶液中硫酸的最低浓度为2.25C_Cl；

或者，所述的硫酸盐溶液为含有F^-的溶液，其中，混合溶液中硫酸的最低浓度为4.5C_F；

或者，所述的硫酸盐溶液为含有F^-和Cl^-的溶液，其中，混合溶液中硫酸的最低浓度为1.5×(3C_F+1.5C_Cl)；

C_F为硫酸盐溶液中氟的浓度；C_Cl为硫酸盐溶液中氯离子的浓度；

闪蒸挥发室的温度大于等于110℃，压力为负压。