[发明专利]氧化铁中残余氯化物的降低

说明书

本发明涉及一种降低再生氧化铁中存在的残余氯化物的方法。

在过去的二十年中，从钢酸洗产生的盐酸废液中制备的再生氧化铁(RIO)已被认为是一种用于制备含氧化铁产品例如基于氧化铁的催化剂和高级铁氧体的原材料的重要来源。随着低费用的再生氧化铁代替大多数常规的来源于市场的氧化铁所产生的原材料费用的节约是显著的。

利用从钢酸洗产生的盐酸废液中制备的再生氧化铁的一个缺点是氧化铁不可避免地含有氯离子，一般，每100克的再生氧化铁中所测的氯化物的克数大约为0.1～0.5％。在乙基苯脱氢催化剂方面，已知在所有的再生氧化铁中存在的少量残余氯化物将对催化剂的性能有不利的影响。对于铁氧体的生产商，再生氧化铁中存在的氯离子不仅侵蚀铁氧体的生产设备而且对所生产的铁氧体的质量有害。

通过一种实用的而不显著地改变氧化铁质量的步骤降低再生氧化铁中的氯离子含量被认为是为了将再生氧化铁加工成为能大批量使用的原材料的最关键的问题之一。

1992年9月13日公开的日本专利申请J59,050,031公开了一种用于通过用硫酸亚铁、硫酸铁或硫酸铵溶液处理来纯化从废弃的含有氯化铁的盐酸酸洗溶液中制备的氧化铁的方法。通过现有技术的这种方法纯化的氧化铁仍然含有相当多的氯化物。加之，还需花费时间将这些盐溶解在水中。此外，用于这些硫酸盐的原材料的费用相当高。

Suganuma等在4th International Conference on Ferrites,Advancesin Ceramics,Vol.15,81～85(1986)中报告了一种通过在空气中加入二氧化硫和/或潮气加热氧化铁从而从赤铁矿粉中除去氯离子的方法。然而，二氧化硫是一种不利于健康和环境中不希望有的有毒气体。

因此，这里仍然需要一种实用的方法，其将在花费低并且不显著地改变氧化铁质量的情况下明显地降低再生氧化铁(RIO)中氯化物含量。

本发明涉及一种从含有氯化物的氧化铁中除去氯化物的方法，其包括如下步骤：

(a)将含有氯化物的氧化铁与一种含有H₂SO₄的溶液混合形成一种混合物；和

(b)从步骤(a)形成的混合物中分离氧化铁，接着可选择地进行干燥和煅烧。纯化的再生氧化铁特别适合于作基于氧化铁的催化剂，例如乙基苯脱氢催化剂和高级铁氧体。

最概括地讲通过本发明的方法处理的氧化铁选自任何来源于含有微量或相当多的氯化物的矿物或合成材料的氧化铁。用于从废钢、钢除锈液或作为工业废品的氯化铁中得到氧化铁的各种不同的方法已经在U.S.专利号4,935,219中有所描述。从这样的一些方法得到的氧化铁不可避免地含有来源于含氯化物的试剂或在生产氧化铁的过程中所用的原材料的残余氯化物。

例如一个优选的实施方案，在本发明中被处理的氧化铁是由钢酸洗中产生的盐酸废液制备的再生氧化铁(RIO)。在生产再生氧化铁的过程中，将盐酸酸洗废液喷入焙烧炉，这里，废液中的水和游离HCl很快被馏出，同时，FeCl₂被分解为氧化铁和氯化氢。再生氧化铁含有氯离子，其一般含量范围以再生氧化铁的重量计大约为800ppm～20,000ppm，特别是800～5,000ppm。

在本发明中，在处理氧化铁中所使用的硫酸可以是任何工业或试剂级的硫酸。优选在浓硫酸用作处理氧化铁的试剂之前，将其用水稀释，更优选地用去离子水或蒸馏水稀释。在本发明的一个具体的实施方案中，比重大约为1.84g/ml的浓硫酸在被用于处理氧化铁之前用大约10倍～100倍体积的去离子水稀释。

在用于处理氧化铁的硫酸溶液中硫酸的摩尔量相对于被处理的氧化铁中存在的氯化物的总摩尔量来说一般是0.5～10，优选1.0～5.0，更优选1.8～2.5，尤其优选2.0倍。

氧化铁可以用硫酸溶液通过本领域普通技术人员熟知的能实现氧化铁与硫酸溶液完全混合的方法来处理。例如，一个非限制性的例子，可以使用硫酸溶液将氧化铁变成浆液，接着沉淀分取或过滤。例如另一个非限制性的实例，可以使用硫酸溶液润湿氧化铁并且研磨以形成糊剂。

对于本发明，最概括地讲，使用硫酸溶液处理氧化铁的时间至少足以实现硫酸溶液与氧化铁完全混合。一般，处理持续1分钟～48小时。在本发明的一个具体的实施方案中，处理持续3分钟～5小时，更具体地是10分钟～30分钟。