CZ218896A3 - Process for preparing iron(iii) sulfate - Google Patents

Description

Způsob přípravy síranu železitého

Oblast techniky

Předložený vynález se týká způsobu přípravy síranu železitého oxidaci ze síranu železnátého a kyseliny sírové. Vynález se dále týká použití síranu železitého, připraveného podle tohoto vynálezu, pro zpracování odpadních vod, pro přípravu pitné vody a v jiných případech, kdy je prováděno srážení nebo odstraňování nečistot.

Dosavadní stav techniky

Síran železnatý vzniká ve velkých množstvích jako vedlejší produkt různých procesů. Jedním z důležitých producentů síranu železnatého je průmyslové odvětví, které produkuje oxid titaničitý sulfátovou metodou a používá jako surovinu ilmenit. Významná množství síranu železnatého se používají při zpracování odpadních vod, jehož rozsah bude všude ve svété vzrůstat. Je však známo, že síran železitý je pro zpracováni odpadních vod účinnější, než síran železnatý, a skutečné při tomto použití síran železnatý částečné nahradil.

Je znám proces, při kterém se ze síranu železnatého, kyseliny sírové a vody připravuje roztok, který se dále oxiduje na roztok síranu železitého působením kyseliny dusičné, kyslíku nebo peroxidu vodíku. Tyto procesy mají tu nevýhodu, že koncentrace železa v roztoku síranu železitého je nevýhodné nízká, což vyžaduje neúměrné velké skladovací zásobníky a zvyšuje dopravní náklady. Taková metoda je známa z patentu USA č. 4 707 349, podle kterého je roztok síranu železnatého, obsahující kyselinu sírovou, oxidován ve dvou krocích, nejprve kyslíkem a potom peroxidem vodíku, čímž vzniká roztok síranu železitého.

Jsou také známy procesy, podle kterých se roztok síranu železitého převádí do pevného stavu granulací nebo jinou, solidifikaóní metodou, což vždy zahrnuje odpařeni vody. Tyto procesy však mají tu nevýhodu, že v důsledku nízké koncentrace železa v roztoku síranu železitého vyžaduje získání pevného síranu železitého odpaření velkých množství vody, což je neekonomické z hlediska energetického.

Z patentu GB č. 2 125 020 je dále znám proces, při kterém se pevný síran železitý vyrábí ze síranu železnatého a kyseliny sírové oxidací smési při vysoké teplotě v pevném stavu za normálního tlaku. Tento proces má však tu nevýhodu, že v důsledku získaný pevný síran železitý obsahuje v důsledku vysokých teplot značná množství ve vodé nerozpustných sloučenin, což snižuje koncentraci aktivních molekul železa v produktu, nebo vyžaduje další přídavek kyseliny pro jejich aktivaci.

Podstata vynálezu

Předmětem předkládaného vynálezu je způsob, kterým je možno připravit pevný, vysoce vodorozpustný síran železitý, a to ekonomicky z hlediska energie, skladování a dopravy.

Hlavní charakteristiky vynálezu jsou uvedeny v patentových nárocích.

Stanovením závislosti rychlosti oxidace dvojmocného železa na celkové koncentraci železa v roztoku/suspenzi bylo překvapivě zjištěno, že i když významná část dvojmocného železa je v počátečním kroku oxidace v pevném stavu, neprodlužuje to významným způsobem celkovou dobu oxidace. Předpokládá se, že je to v důsledku skutečnosti, že při oxidaci dvojmocného železa na trojmocné celková rozpustnost železa roste, čímž je následně umožněno rozpuštění většího množství dvojmocného železa, nahrazujícího tak oxidované železo, až v pevné fázi nezbude žádné dvojmocné železo. Při vzrůstu koncentrace trojmocného železa dochází případně k tomu, že jeho v okamžiku, kdy je překročena koncentrace nasyceného roztoku, začne část začne část trojmocného železa krystalizovat. Je-li tedy do oxidačního reaktoru nasazena suspenze obsahující jak pevný tak rozpuštěný síran železnatý, získá se tímto způsobem suspenze obsahující jak pevný tak rozpuštěný síran železitý. Solidifikace takovéto suspenze může být provedeno výhodné ochlazením, pomocí deskového granulátoru, pomocí bubnového granulátoru nebo jakoukoliv jinou odpovídající metodou.

Podle tohoto vynálezu může být suspenze určená k oxidaci tvořena síranem železnatým a kyselinou sírovou, případně menším množstvím vody. Podle tohoto vynálezu je rovněž možno připravit suspenzi určenou k oxidaci ze síranu železnatého, který obsahuje kyselinu sírovou v množství 0 až 15 hmot.%, případné kyselinu sírovou a vodu. Tento síran železnatý, obsahující kyselinu sírovou, lze získat z odpadní kyseliny vzniklé při přípravě oxidu titaničitého.

Použitý síran železnatý může obsahovat krystalickou vodu, může to být např. síran železnatý monohydrát, síran železnatý tetrahydrát nebo síran železnatý heptahydrát.

Molární poměr železa k sulfátu v suspenzi určené k oxidaci je s výhodou 1:1 až 1:1,75

Koncentrace železa v použitém síranu železnatém je s výhodou 14 až 32 hmot.%.

Použitá kyselina sírová je přednostně kyselina sírová o koncentraci 22 až 100 hmot.% nebo oleum s koncentrací S0₃ 0 až 30 hmot.%.

Koncentrace železa v získané suspenzi síranu železitého po oxidaci je s výhodou 14 až 24 hmot.%.

Oxidace se přednostně provádí pomocí molekulárního kyslíku, při teplotě 60 až 140 °C a při přetlaku, např. při přetlaku 0,3-1,0 MPa.

Molární poměr železa k síranovému aniontu v získané suspenzi síranu železitého je s výhodou 2:(2,5-3,5) 1:1,25 až 1:1,75

Koncentrace železa v získaném pevném síranu železitém je s výhodou 16 až 30 hmot.%.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

4000 kg síranu železnatého monohydrátu (koncentrace železa 32 hmot.%) a 1165 kg 96 % kyseliny sírové bylo vloženo do tlakového reaktoru a zahřáto na 120 °C. Reaktor byl naplněn kyslíkem na přetlak 0,3 MPa. Teplota suspenze byla udržována na 120 °C a přetlak na 0,3 MPa, a smés byla účinné míchána, aby se podpořilo rozptýlení kyslíku, dokud koncentrace dvojmocného železa neklesla pod 0,1 hmot.%.

Vzniklá suspenze síranu železitého, v níž koncentrace železa byla 23,9 hmot.%, byla solidifikována ochlazením. Podíl ve vodě nerozpustného materiálu činil byl pevného síranu železitého nižší než 0,2 hmot.% celkové hmotnosti.

Příklad 2

5000 kg síranu železnatého heptahydrátu (koncentrace železa 16,5 hmot.%) a 770 kg 93 % kyseliny sírové bylo vloženo do tlakového reaktoru a zahřáto na 60 °C. Reaktor byl naplněn kyslíkem na přetlak 1 MPa. Teplota suspenze byla udržována na 60 °C a tlak na 1 MPa, dokud koncentrace dvojmocného železa nebyla nižší než 0,1 hmot.%.

Vzniklá suspenze síranu železitého, obsahující 14 hmot.% Fe, byla granulována pomocí granulačního bubnu typu Spherodizer. Koncentrace železa ve vyrobených granulích byla 18 hmot.% a podíl materiálu, nerozpustného ve vodé, byl menší, než 0,2 hmot.% celkové hmotnosti.

Účinnost produktů z obou příkladů byla testována v městské čističce odpadních vod.

Claims (16)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   1. Způsob železnatého se tím, železnatého v kapalné i přípravy síranu železitého oxidací ze síranu a kyseliny sirové, vyznačuj ící suspenze složená ze obsahující dvojmocné síranu železo ze se pripravi a kyseliny sírové v pevné fázi, která se oxiduje za vzniku suspenze síranu železitého, a pokud je to třeba, je získaná suspenze síranu železitého solidifikována za vzniku pevného síranu železitého.
2. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že získaná suspenze síranu železitého obsahuje trojmocné železo v kapalné i pevné fázi.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2,vyznačující se tím, že solidifikace suspenze síranu železitého je prováděna jejím ochlazením a/nebo odpařením vody z ni.
4. 4. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že suspenze určená k oxidaci je složena ze síranu železnatého a z kyseliny sírové, a obsahuje případně vodu.
5. 5. Způsob podle kteréhokoliv z vyznačující se tím, že k oxidaci je tvořena síranem železnatým sírovou v množství 0 až 15 hmot.%, přičemž dále obsahovat vodu.

   nároků 1 až 3, že suspenze určená obsahujícím kyselinu kyselina sírová může
6. 6. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že použitý síran železnatý je hydrát síranu železnatého, jako je monohydrát síranu železnatého, tetrahydrát síranu železnatého nebo heptahydrát síranu železnatého.
7. 7. Způsob podle vyznačuj ící k síranovým aniontům 1:1,75.

   kteréhokoliv z předcházejících nároků, se tím, že molární poměr železa v suspenzi určené k oxidaci je 1:1 až
8. 8. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že koncentrace železa v použitém síranu železnatém je 14 až 32 hmot.%.
9. 9. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že použitou kyselinou sírovou je kyselina sírová o koncentraci 22 až 100 hmot.% nebo oleum obsahující 0 až 30 hmot.% SO₃ .
10. 10. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že koncentrace železa v suspenzi síranu železitého získané po oxidaci je 14 až 24 hmot.%.
11. 11. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že oxidace je prováděna při teplotě 60 až 140 °C.
12. 12. Způsob podle kteréhokoliv vyznačující se tím, molekulárním kyslíkem.

    z předcházejících nároků, že oxidace je prováděna
13. 13. Způsob podle vyznačuj ící přetlaku, například za kteréhokoliv se tím, přetlaku 0,3 z předcházejících nároků, že oxidace je prováděna za až 1,0 MPa.
14. 14. Způsob podle vyznačuj icí k síranovým aniontům 1:1,75.

    kteréhokoliv z se tím, že v suspenzi síranu předcházej ících molárni poměr železitého je 1 nároků, železa

    1,25 až
15. 15. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že koncentrace železa v získaném pevném síranu železítém je 16 až 30 hmot.%.
16. 16. Použití síranu železitého připraveného způsobem podle kteréhokoliv z předcházejících nároků pro zpracování odpadních vod nebo pro přípravu pitné vody.