一種金屬氯化物水溶液的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種金屬氯化物水溶液的處理方法，將金屬氯化物水溶液進行電解；所述金屬氯化物水溶液中含有氯化氫。與現(xiàn)有技術直接在金屬氯化物水溶液中加入沉淀劑相比，本發(fā)明采用電解的方法對金屬氯化物水溶液進行處理，首先，除去了部分金屬氯化物水溶液中的氯化氫，可直接得到金屬沉淀物或者減少后續(xù)工藝中沉淀劑的用量，進而減少了廢水的產生，并且也可同時得到副產物氫氣和氯氣；其次，沉淀劑用量的減少，也可減少后續(xù)金屬沉淀物中雜質的含量，進而減少洗滌水的用量。
【專利說明】ー種金屬氯化物水溶液的處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水溶液處理【技術領域】，尤其涉及ー種金屬氯化物水溶液的處理方法。【背景技術】
[0002]鋯的應用領域非常廣泛，主要以硅酸鋯、氧化鋯的形式應用于陶瓷、耐火材料等領域，這部分的應用占鋯消費的90%以上。另外，由于金屬鋯具有優(yōu)異的核性能，其熱中子吸收截面小，僅為0.18X 10_28，因此鋯及鋯合金的另ー個重要用途就是作為核動カ反應堆的燃料包覆材料和其他結構材料；鋯也是ー種活性金屬，對氧有很高的親合力，在室溫的空氣中會形成保護氧化膜，使得鋯及其合金具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，并且鋯也具有良好的力學和傳熱性能，以及顯著的成本優(yōu)勢，使其成為當今石油化工領域優(yōu)異的耐蝕結構材料。
[0003]鋯產品的主要原料是鋯英砂，全球90%的氧氯化鋯(初級產品)的生產能力在中國。目前，國內鋯的加工能力為12萬噸/年，實際產量在8萬噸/年，85%以上出口，全球鋯市場供不應求。
[0004]氧氯化鋯是重要的鋯鹽基礎化工產品，以氧氯化鋯為原料可以制備氧化鋯、硫酸鋯、碳酸鋯等鋯化學制品，廣泛用于陶瓷、化工、輕エ、電子等行業(yè)。氧氯化鋯作為初級產品主要被加工成ニ氧化鋯及其復合物，國內僅部分穩(wěn)定及穩(wěn)定氧化鋯陶瓷毎年的產量約1萬噸，消耗氧氯化鋯約3萬噸。其主要エ藝是添加穩(wěn)定劑或不添加穩(wěn)定劑的氧氯化鋯溶液與氨水反應生成氫氧化鋯或復合氫氧化物，再經煅燒得到氧化鋯或其復合氧化物。但是此生產エ藝中，每生產一噸氧化鋯復合粉就會生產約40噸氨氮廢水，并且在其煅燒過程中還會排放出氯化銨。每生產一噸氧化鋯復合粉所生產的含氨氮廢水和廢氣大約折合0.43噸氨氣，這些氨氮廢水要達到國家排放標準，處理費用較高。
[0005]并且，目前氧氯化鋯主要采用鋯英砂-酸(鹽酸)-堿法生產氧氯化鋯，包括堿熔、水洗轉型、酸化、濃縮結晶、酸浸除`鐵等エ序。氧氯化鋯本身的生產エ藝導致其中含有大量的鹽酸，エ業(yè)氧氯化鋯溶于水時其pH值小于1，而只有在pH值為5左右時，溶液才會出現(xiàn)沉淀，過量的酸需要多余的沉淀劑去中和，因此也會消耗大量的氨水等含氨氮的沉淀劑。

【發(fā)明內容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供ー種金屬氯化物水溶液的處理方法，該方法可減少沉淀劑用量。
[0007]本發(fā)明提供了ー種金屬氯化物水溶液的處理方法，包括:
[0008]A)將金屬氯化物水溶液進行電解；所述金屬氯化物水溶液中含有氯化氫。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟A)還包括:電解后，加入沉淀劑。
[0010]優(yōu)選的，所述金屬氯化物為氧氯化鋯、氯化鈰、氯化鐠與氯化釹中的ー種或多種。
[0011]優(yōu)選的，所述金屬氯化物為氧氯化鋯。
[0012]優(yōu)選的,所述步驟A)中電解至金屬氯化物水溶液的pH值為1-10。
[0013]優(yōu)選的，所述電解的方法為直接電解法或離子交換膜電解法。[0014]優(yōu)選的，所述離子交換膜電解法的離子交換膜為陰離子膜交換膜。
[0015]優(yōu)選的，所述電解使用氧陰極為電解陰極。
[0016]優(yōu)選的，所述電解的電壓≥2.1V。
[0017]本發(fā)明提供了ー種金屬氯化物水溶液的處理方法，將金屬氯化物水溶液進行電解；所述金屬氯化物水溶液中含有氯化氫。與現(xiàn)有技術直接在金屬氯化物水溶液中加入沉淀劑相比，本發(fā)明采用電解的方法對金屬氯化物水溶液進行處理，首先，除去了部分金屬氯化物水溶液中的氯化氫，可直接得到金屬沉淀物或者減少后續(xù)エ藝中沉淀劑的用量，進而減少了廢水的產生，并且也可同時得到副產物氫氣和氯氣；其次，沉淀劑用量的減少，也可減少后續(xù)金屬沉淀物中雜質的含量，進而減少洗滌水的用量。
[0018]實驗結果表明,采用本發(fā)明處理的金屬氯化物水溶液沉淀劑的用量可減少65.5%?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1為直接電解法示意圖；
[0020]圖2為離子交換膜電解法示意圖。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明提供了ー種金屬氯化物水溶液的處理方法，包括:
[0022]A)將金屬氯化物水溶液進行電解；所述金屬氯化物水溶液中含有氯化氫。
[0023]本發(fā)明對所有原料的來源并沒有特殊的限制，為市售即可。
[0024]其中，所述金屬氯化物為本領域技術人員熟知的活性高于氫的金屬氯化物即可，并無特殊的限制，為減少成本，適用于エ業(yè)化生成，所述金屬氯化物優(yōu)選為エ業(yè)金屬氯化物；所述金屬氯化物的種類優(yōu)選為氧氯化鋯、氯化鈰、氯化鐠與氯化釹中的ー種或多種，更優(yōu)選為氧氯化鋯。
[0025]所述金屬氯化物水溶液獲得的方法為本領域技術人員熟知的方法即可，可為エ業(yè)生產中得到的廢水，也可為將金屬氯化物溶于水中過濾后得到的溶液，并無特殊的限制。本發(fā)明中所述金屬氯化物水溶液中金屬氯化物的濃度可從大于0至飽和溶液，并無特殊的限制。
[0026]所述金屬氯化物水溶液中優(yōu)選還加入適量強電解質，以促進電解的進行。
[0027]將金屬氯化物水溶液進行電解，所述電解用的電解器為本領域技術人員熟知的惰性電極電解器即可，并無特殊的限制；本發(fā)明中的電解方法優(yōu)選為直接電解法(如圖1所示)或離子交換膜電解法(如圖2所示)；所述離子交換膜優(yōu)選為陰離子交換膜，允許氯離子通過。
[0028]采用直接電解法或離子交換膜電解法時，優(yōu)選使用氧陰極為電解陰極。氧陰極為氧氣擴散陰極，即以特殊的方法在陰極中通入氧氣，在陰極中發(fā)生如下反應:02+2H20+4e_ - 40F ;不使用氧陰極時陰極發(fā)生的反應是氫離子得到電子，生成氫氣；采用氧陰極后，可以降低電解時的槽電壓，同時減少電流消耗。
[0029]所述電解的條件為本領域技術人員熟知的エ業(yè)電解氯化鈉制堿的參數(shù)即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選所述電解的電壓大于要電解的物質即氯化氫的理論分解電壓，更優(yōu)選所述電解的電壓≥ 2.1V。[0030]將金屬氯化物水溶液進行電解，可直接電解至溶液中出現(xiàn)沉淀，也可電解至一定的pH值，優(yōu)選電解至溶液中將要出現(xiàn)沉淀，更優(yōu)選電解至金屬氯化物水溶液的pH值為1-10，再優(yōu)選電解至金屬氯化物水溶液的pH值為1-7。不同的金屬氯化物的水溶液出現(xiàn)沉淀的pH值不同，以氧氯化鋯水溶液為例，為防止水溶液中氧氯化鋯濃度較高，電解會出現(xiàn)凝膠狀物質，優(yōu)選電解至含氧氯化鋯水溶液的pH值為1-5，更優(yōu)選為3-5，再優(yōu)選為4-5。
[0031]按照本發(fā)明，電解后優(yōu)選還加入沉淀劑，所述沉淀劑為本領域技術人員熟知的沉淀劑即可，可為堿金屬氫氧化物也可為含氨氮的沉淀劑，因堿金屬離子作為雜質除去較困難，導致最后得到的金屬沉淀物團聚嚴重，優(yōu)選加入含氨氮的沉淀劑。所述氨氮沉淀可為氨水、碳酸氫銨、碳酸銨及其混合物。
[0032]本發(fā)明采用電解的方法對金屬氯化物水溶液進行處理，首先，除去了部分金屬氯化物水溶液中的氯化氫，可直接得到金屬沉淀物或者減少后續(xù)エ藝中沉淀劑的用量，進而減少了廢水的產生，并且也可同時得到副產物氫氣和氯氣；其次，沉淀劑用量的減少，也可減少后續(xù)金屬沉淀物中雜質的含量，進而減少洗滌水的用量。
[0033]實驗結果表明，采用本發(fā)明處理的金屬氯化物水溶液沉淀劑的用量可減少65.5%。
[0034]為了進ー步說明本發(fā)明，以下結合實施例對本發(fā)明提供的ー種金屬氯化物水溶液的處理方法進行詳細描述。
[0035]以下實施例中所用的試劑均為市售。
[0036]實施例1
[0037]1.1將300g氧氯化鋯溶于300g水中得到氧氯化鋯水溶液。
[0038]1.2將氨水配制成濃度`為7.9wt%的氨水溶液。
[0039]1.3將1.1中得到的氧氯化鋯水溶液進行電解，電解至溶液的pH值為4，然后滴加至1.2中得到的氨水溶液中，至溶液的pH值為9，金屬鋯沉淀完全，需要氨水200ml。
[0040]實施例2
[0041]2.1將300g氧氯化錯溶于300g水中得到氧氯化錯水溶液。
[0042]2.2將氨水配制成濃度為7.9wt%的氨水溶液。
[0043]2.3將2.1中得到的氧氯化鋯水溶液進行電解，電解至溶液的pH值為3，然后滴加至2.2中得到的氨水溶液中，至溶液的pH值為9，金屬鋯沉淀完全，需要氨水260ml。
[0044]實施例3
[0045]3.1將300g氧氯化鋯溶于300g水中得到氧氯化鋯水溶液。
[0046]3.2將氨水配制成濃度為7.9wt%的氨水溶液。
[0047]3.3將3.1中得到的氧氯化鋯水溶液進行電解，電解至溶液的pH值為2，然后滴加至3.2中得到的氨水溶液中，至溶液的pH值為9，金屬鋯沉淀完全，需要氨水350ml。
[0048]實施例4
[0049]4.1將300g氧氯化鋯溶于300g水中得到氧氯化鋯水溶液。
[0050]4.2將氨水配制成濃度為7.9wt%的氨水溶液。
[0051]4.3將4.1中得到的氧氯化鋯水溶液進行電解，電解至溶液的pH值為1,然后滴加至4.2中得到的氨水溶液中，至溶液的pH值為9，金屬鋯沉淀完全，需要氨水480ml。
[0052]對比例1[0053]1.1將300g氧氯化錯溶于300g水中得到氧氯化錯水溶液。
[0054]1.2將氨水配制成濃度為7.9wt%的氨水溶液。
[0055]1.3將1.1中得到的氧氯化鋯水溶滴加至1.2中得到的氨水溶液中，至溶液的pH值為9，金屬鋯沉淀完全，需要氨水580ml。
[0056]由上述實施例看出，采用本發(fā)明處理過的金屬氯化物水溶液，沉淀劑的用量減少，減少了廢水的產生；同時還有副產品氫氣和氯氣。
[0057]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護 范圍。
【權利要求】
1.ー種金屬氯化物水溶液的處理方法，其特征在于，包括: A)將金屬氯化物水溶液進行電解；所述金屬氯化物水溶液中含有氯化氫。
2.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟A)還包括:電解后，加入沉淀劑。
3.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述金屬氯化物為氧氯化鋯、氯化鈰、氯化鐠與氯化釹中的ー種或多種。
4.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述金屬氯化物為氧氯化鋯。
5.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟A)中電解至金屬氯化物水溶液的pH值為1-10。
6.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述電解的方法為直接電解法或離子交換膜電解法。
7.根據權利要 求6所述的處理方法，其特征在于，所述離子交換膜電解法的離子交換膜為陰離子膜交換膜。
8.根據權利要求6所述的處理方法，其特征在于，所述電解使用氧陰極為電解陰極。
9.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述電解的電壓>2.1V。
【文檔編號】C01F17/00GK103449514SQ201310382283
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權日:2013年8月27日
【發(fā)明者】張珂 申請人:張珂