專利名稱：鹽酸再生的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于處理礦石以回收其中礦產品的鹽酸的再生。
硫酸一直是礦石浸提和煮解以回收其中礦產品中最常用的酸。這主要是由于硫酸的生產和使用成本低廉而且從硫酸生產到使用場所運輸方便。然而，隨著各種耐酸塑料的發展，運輸鹽酸也容易做到，在某些用途上鹽酸更適用于礦石浸提和煮解以回收其中礦產品。
從廢浸提液中回收鹽酸的噴霧焙燒工藝的研究，有力地促進了使用鹽酸對礦石進行水化學處理以回收礦產品。按照Babcock承包商有限公司(BabcockContracforsLimited)的分類，將在“鹽酸再生”中介紹上述噴霧焙燒工藝。該工藝主要包括使廢含水氯化物浸提液通過預濃縮器，使其中部分水蒸發以生成濃縮的含水氯化物廢液，噴霧焙燒該濃縮的廢含水氯化物提液，由此生成金屬氯化物、氯化氫和水蒸汽。通過直接同預濃縮器中的氯化物溶液接觸以冷卻噴霧焙燒爐氣體，通過水吸收來回收從預濃縮器引出的氯化氫氣體以生成再生鹽酸，然后再生鹽酸可用于浸提和煮解更多的礦石。通常噴霧焙燒爐中產生的氯化氫在逆流吸附柱中被水吸收，雖然只有在低濃度氯化物的條件下，所用的水可以是濾餅洗滌水。在這種再生工藝中，只有那些由于形成不能進行熱分解的氯化物而需要廢棄的鹽酸，才必須用新鹽酸替換。不能進行熱分解的氯化物包括某些堿金屬和堿土金屬氯化物。
噴霧焙燒過程經常是在一個塔內完成。通過一個或多個噴嘴在塔頂部噴入廢液。由于在位于塔外部的燃燒器內燃燒油或天然氣而產生的熱氣體成切線地鼓入塔內，從而在塔內產生旋轉氣流。通過噴嘴形成的飛沫中的水隨著液滴落下流過塔一開始就被汽化。當氯化物溶液濃縮成氯化物結晶形式時，該結晶體最終將分解成水蒸汽、氯化氫和金屬氧化物。按上述方式氯化物分解的典型反應式可描述如下
式中M是二價金屬。
在另外的裝置中，是在流化床內進行噴霧焙燒過程的。
然后從噴霧焙燒爐中放出的氣體通過預濃縮器，該預濃縮器通常-或是由填充柱組成，由噴霧焙燒爐中放出的氣體向上通過填充柱，在塔頂部輸入廢液并向下流入噴霧焙燒爐;
-或是由空塔組成，在空塔中促使氣體和液體同向接觸。
由此可見，在廢液尚未通過噴霧焙燒爐以前，將噴霧焙燒步驟中產生的熱用于濃縮廢液從而提高整個過程的能量效率。
按照所述和常用的噴霧焙燒操作方法，例如用于從鋼酸洗液或從鈦鐵礦浸提液中回收酸，將產生與共沸混合物等效的最大濃度的再循環酸。由于共沸混合物產生在鹽酸濃度為20%(重量)時，必須向要在酸中再循環的吸收劑中按每份HCl添加4份水。也就是在用過的酸的再生中最低水蒸發量是每份有效HCl為4份水。在噴霧焙燒中用于這種水蒸發的高熱輸入量，在許多可能的應用中使酸再生變得不經濟，這在商業上使浸提處理中使用鹽酸成為一種較大阻礙。生產和使用超級共沸酸的另一些方案要求在酸再生前通過蒸發濃縮氯化物溶液，這幾乎不節省能源費用。如同大多數應用一樣，在不需要超級共沸酸的情況中上述方案并不有利。
一直是使用鹽酸通過若干浸提處理過程，從鈦鐵礦和其它含鈦材料中進行商業和中間規模地生產人造金紅石。該處理過程一般可包括以下步驟1.氧化焙燒鈦鐵礦。
2.在高溫下還原步驟1的產物。
3.冷卻步驟2的產物。
4.在鹽酸中煮解步驟2冷卻了的產物。
5.過濾步驟4產物以得到濾液和濾餅。
6.從濾餅中回收人造金紅石。
7.噴霧焙燒濾液，回收鹽酸和產生氧化鐵以供處置或出售。
一篇由CSIRO的HNSinha撰寫的論文(inTi tanium′80Sci-enceandTechnology，TMS-AIME.NewYork，1980，Vol.3)說明向鹽酸中添加氯化亞鐵對浸提率、細粒形成和浸提液中的水量方面都有有利作用。該論文還建議這種信息能用于改進Murso方法，它是在第一次進行濃縮步驟去除過量水后，將浸提液分成兩部分液流，一部分用于再生20%的HCl，另一部分再循環并同再生酸混合以制造浸提劑。然而，這種方案并不明顯地減少酸再生中要求的水蒸發量。
目前已經發現可明顯提高再生酸和產生浸提劑的經濟方法，它是通過萃取來自普通噴霧焙燒設備的預濃縮器的濃縮廢液，而不是將廢液流分成，一部分流過噴霧焙燒爐另一部分流過濃縮器。
本發明的目的在于提供一種在浸提/煮解工序中所用鹽酸的再生方法，對該方法的要求如下(ⅰ)處理水蒸發量應明顯小于為將再生氯化氫吸入水中作為亞共沸酸而要求添加的水量。
(ⅱ)廢浸提液用于吸收一部分再生氯化氫并將鹽酸返回用于浸提工序。
因此，本發明提供了一種從廢含水氯化物浸提液生產含水氯化物浸提劑的方法，該方法包括使廢含水氯化物浸提液和含氯化氫的氣體通過預濃縮器、借助其中的部分水蒸發和氯化氫的吸收而形成濃縮的含水氯化物浸提液;提取部分濃縮的含水氯化物浸提液;焙燒濃縮含水氯化物浸提液的剩余物，以產生金屬氧化物和含氯化氫的氣體;并將含氯化氫的氣體通入預濃縮器。
從預濃縮器放出的氣體可同吸收劑中的水接觸，以去除其中的氯化氫。所得的鹽酸可同已提取的部分濃縮含水氯化物浸提液混合。
因為廢濃縮含水氯化物浸提液含有從噴霧焙燒爐出口氣體中吸收而生成的鹽酸，該酸可用在浸提工序中而無需為吸收氣體而添加新水。因而需要添加然后再蒸發的水總量就減少了。
最好浸提液是一種從浸提或酸洗過程中得到的液體，在上述過程中廢浸提液含有大量的金屬氯化物的水溶液。
在最簡單的裝置中，用于實施再生工藝的現存設備可適于本發明方法，只要在預濃縮器底部簡單地安裝一個出口管和一個控制閥，以排出用于同再生鹽酸混合的含有被吸收的鹽酸的濃縮含水氯化物浸提液，并將其返回浸提/煮解工序。
由Sinha建議的另一種方案包括第二濃縮器、用于第二濃縮器的附加加熱裝置以及附加管道系統裝置。Sinha的建議不減少水吸收輸入量和蒸發量，因為按照他的建議，實際上全部再循環酸是含有20%(按重量)HCl的吸收劑酸。這是因為氯化氫不可能被吸入來自所建議的第二濃縮器的溶液中。從而，也就限制了通過上述技術降低能耗的可能性。
在一種用于實施本發明的較復雜但更實用的裝置中，預濃縮器和焙燒爐是以下述方式運行，即保證通過蒸發水和吸收氯化氫而形成氯化物鹽結晶體。然后將結晶體同大部分相關溶液分開(例如通過沉淀、旋流、離心或過濾進行分離)。
然后將晶體和預定部分的預濃縮器溶液的混合物供入焙燒爐。在使用塔式噴霧焙燒爐的情況中，如果將晶體/預濃縮器溶液混合物加熱到其晶化溫度以上而首先使該混合物再溶解，這將是有利的。所得的溶液可通過噴嘴直接噴灑，而無需擔心被固態晶體堵塞。
對晶化點的濃縮/吸收的有利條件在于向焙燒爐輸入具有更高比率的氯化物與水的液流。按照上述方式可降低焙燒爐能耗和提高焙燒爐出口氣體的氯化氫含量。焙燒爐氣體中高濃度的氯化氫有助于保證預濃縮溶液具有足夠的吸收水平，同晶體分開的該溶液可用于浸提和煮解工序。
在已改進的系統中，將有利于使用逆流氣體/液體接觸器作為預濃縮器，以保證重復用于浸提或煮解工序的溶液的酸濃度同可能達到的一樣高。
以下將參照


本發明的最佳實施例方案，該附圖為流程圖。
用于實施本發明方法的適宜設備可包括一個浸提槽/煮解器1、一個過濾器2、一個預濃縮器3、一個晶體分離器4、一個晶體再溶解器5、一個噴霧焙燒塔6和一個吸附柱7。
將浸提劑和礦物或用于浸提/煮解工序而制備的其它材料供入煮解器1。從煮解器1抽取廢浸提液，并使其通過預濃縮器3，然后輸入晶體分離系統4。將晶體和預濃縮器溶液混合物供入再溶解器5，所得的溶液通入噴霧焙燒爐6。使噴霧焙燒爐放出的氣體按浸提液逆流方向通過預濃縮器3。然后通過吸附柱7，在吸附柱7中，不被預濃縮器溶液吸收的氯化氫被水吸收而生成再生鹽酸。此外，從預濃縮器3提取濃縮浸提液并供入從吸附柱7底部萃取的鹽酸流中。然后將再生鹽酸和濃縮浸液的混合物作為浸提劑返回供入煮解器1。
不進行結晶的系統將不需要晶體分離器或再溶解器，在一部分溶液被排出重復用于浸提/煮解工序以后，該過程中的溶液中直接從預濃縮器通入噴霧焙燒爐。
在已公開的酸再生方法用于浸提鈦鐵礦或已經預處理的鈦鐵礦以生產人造金紅石的情況中，廢浸提液將含有氯化鐵以及可能的其它氯化物，例如氯化鎂、氯化錳和氯化鋁。在需要進行結晶的情況中，結晶體一般將是水合氯化亞鐵結晶體。還含有少量的其它氯化物。在上述情況下，將限定供入焙燒爐的預濃縮器溶液的比例，以保證充分去除其它元素而對該過程無有害影響。
實施例以下實施例表明將氯化氫吸入廢浸提液中，以使該溶液作為浸提劑重復循環。
實施例1將1升攪拌過的45%氯化亞鐵溶液保持在95℃，用2升/分的氮和1.33升/分的氯化氫(在25℃時測量體積)混合氣體對上述氯化亞鐵溶液進行噴灑。在150分鐘后，以120毫升/小時的恒體積流量開始向所得的晶體漿料內添加水。將晶體漿料進一步噴灑2小時后，使其沉淀并對上層清液采樣。它的組分如下S.G1.43g cm-3HCl123gPLFeCl2474gPL2小時后從上述漿料中釋放出的氣體組分是HCl24%(按體積)H2O40%(按體積)N236%(按體積)這種浮在上層的上清液是一種非常有效的浸提劑，例如用于浸提預處理過的鈦鐵礦。氣體中的氯化氫和水蒸汽含量可在焙燒晶體/溶液混合物以高溫水解氯化鐵過程中達到。
實施例2除只使用0.86升/分的氯化氫以外，均以實施例1的同樣方式進行試驗。
最終溶液組分如下S.G1.43g cm-3HCl109gpLFeCl2531gpL最終氣體組分如下HCl15.4%(按體積)H2O48.7%(按體積)
N235.9%%(按體積)同樣，浮在上層的上清液是一種非常有效的浸提劑，氣體中氯化氫和水蒸汽的含量可在焙燒晶體/溶液混合物以高溫水解氯化鐵過程中達到。
上述實施例表明，甚至在結晶條件下，從逆流預濃縮器引出的溶液中可得到足夠的酸濃度，可使所得的溶液適于作為浸提劑，但在結晶條件下氯化氫在溶液中的溶解度比較低。
權利要求
1.一種從廢含水氯化物浸提液中生成含水氯化物浸提劑的方法，該方法包括以下步驟a)使廢含水氯化物浸提液和含氯化氫的氣體通過預濃縮器，將其中的水部分蒸發并吸收氯化氫以生成濃縮的含水氯化物浸提液；b)抽取一部分的濃縮含水氯化物浸提液；c)焙燒濃縮含水氯化物浸提液中的剩余物，以產生金屬氧化物和含氯化氫的氣體以及水蒸汽；d)使含氯化氫的氣體經受步驟a)的過程；并且e)回收從預濃縮器引出的氯化氫，并使其溶于水中以生成再生鹽酸。
2.一種根據權利要求1的方法，該方法包括使再生鹽酸同抽取的部分濃縮含水氯化物浸提液混合以生成含水氯化物浸提劑的附加步驟。
3.一種根據權利要求1的方法，其中使廢含水氯化物浸提液以逆向于含氯化氫的氣體的方向通過預濃縮器。
4.一種根據權利要求1的方法，其中濃縮含水氯化物浸提液的剩余物含有金屬氯化物晶體。
5.一種根據權利要求4的方法，其中該方法包括再溶解晶體以產生金屬氯化物的濃縮溶液和噴霧焙燒該金屬氯化物的濃縮溶液的步驟。
6.一種根據上述任一權利要求所述的方法，其中廢含水氯化物浸提液含有鐵和其它金屬的氯化物。
7.一種根據上述任一權利要求所述的方法，其中廢含水氯化物浸提液是從浸提鈦鐵礦或任何其它含鈦材料過程中得到的。
8.從廢含水氯化物浸提液中生成含水氯化物浸提劑的裝置，該裝置包括從廢含水氯化物浸提液中蒸發水并使其同含氯化氫以的氣體接觸的預濃縮器設備;從預濃縮器設備中萃取濃縮的含水氯化物浸提液并將其分成第一和第二部分濃縮含水氯化物浸提液的萃取設備;焙燒第二部分的濃縮含水氯化物浸提液以產生金屬氧化物和含氯化氫的氣體的焙燒設備;將氯化氫吸入水中的吸附設備;使焙燒設備中產生的氣體輸入預濃縮器設備的第一導管設備;使從預濃縮器引出的氣體輸入吸附設備的第二導管設備;以及輸送來自萃取設備的第一部分濃縮含水氯化物浸提液的第三導管設備，第三導管設備配有控制第一部分濃縮含水氯化物浸提液流量的閥門。
9.根據權利要求8的裝置，其中焙燒設備是一種噴霧焙燒爐。
10.根據權利要求8的裝置，其中第二部分濃縮含水氯化物浸提液含有金屬氧化物晶體。
全文摘要
本發明公開了一種再生含水氯化物浸提液的方法。該方法包括焙燒含水氯化物浸提液以產生金屬氧化物和含氯化氫的氣體。使含氯化氫的氣體通過預濃縮器，并在其中同廢含水氯化物浸提液接觸。氣體熱含量蒸發廢液中的水，從而使廢液濃縮。同時，廢液吸收氯化氫。在預濃縮器中不被吸收的氯化氫同水接觸生成鹽酸。該鹽酸可同廢濃縮液混合并可重復使用。也公開了運用上述方法的裝置。
文檔編號C22B3/10GK1088544SQ9211469
公開日1994年6月29日 申請日期1992年12月18日 優先權日1992年12月18日
發明者M·J·郝利特, R·A·麥克來蘭德 申請人:技術信息有限公司