способ получения раствора хлорида трехвалентного железа (варианты)

Формула изобретения

1. Способ получения раствора хлорида трехвалентного железа, включающий приготовление исходного солянокислого раствора хлорида железа из материала, содержащего примесные компоненты, добавление к нему оборотного раствора с образованием первичного раствора, его обработку экстрагентом в виде алифатического спирта с переводом в органическую фазу основной части хлорида железа, а в водную фазу - основной части хлоридов примесных компонентов, разделение органической и водной фаз с получением экстракта хлорида железа и рафината, осуществление реэкстракции путем обработки экстракта водным реэкстрагентом с переводом в реэкстракт очищенного хлорида железа и возвращение регенерированной органической фазы на экстракцию, отличающийся тем, что дополнительно проводят вторую стадию экстракции и реэкстракции, аналогичную первой, причем перед первой и второй стадиями раствор концентрируют путем упаривания до содержания хлоридов железа и примесных компонентов ниже уровня начала кристаллизации солей в упаренных охлажденных растворах, образующийся конденсат, содержащий соляную кислоту, используют в качестве реэкстрагента на соответствующей стадии, а упаренные растворы охлаждают до рабочей температуры, при этом реэкстракт второй стадии используют в качестве оборотного раствора на первой стадии, рафинат первой стадии и основную часть рафината второй стадии объединяют с получением вторичного солянокислого раствора хлорида железа и направляют его на концентрирование перед второй стадией, очищенный хлорид железа выводят с реэкстрактом первой стадии, а отходы - с остаточной частью рафината второй стадии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что основная и остаточная части рафината второй стадии находятся в соотношении 3,6-14,2:1.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют исходный солянокислый раствор, содержащий 200-534 кг/м³ хлорида железа и 30-75 кг/м³ соляной кислоты.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что используют исходный солянокислый раствор, содержащий в качестве примесных компонентов, по меньшей мере, один элемент Аl, Са, Сu, Cr, Mg, Mn, Na, Ni, Р, Si, Zn, от которого отделяют железо, при общем содержании хлоридов примесных компонентов 1,6-40,0 кг/м³.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что рабочая температура упаренных охлажденных растворов на первой и второй стадиях способа составляет 18-45°С.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве алифатических спиртов на экстракции первой и второй стадий способа используют октанол-1, октанол-2, 2-этилгексанол, деканол-1 или их смеси.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что упаривание первичного солянокислого раствора ведут до содержания в нем хлоридов железа и примесных компонентов 650-805 кг/м³, экстракцию на первой стадии осуществляют на 5-6 ступенях при соотношении органической и водной фаз 0 : В = 2,9-3,7 : 1 и остаточном содержании хлоридов железа и примесных компонентов в рафинате 286-330 кг/м³, реэкстракцию ведут на 4 - 5 ступенях конденсатом от упаривания первичного солянокислого раствора до концентрации хлорида железа в реэкстракте 320-400 кг/м³, а упаривание вторичного солянокислого раствора ведут до содержания в нем хлоридов железа и примесных компонентов 650-792 кг/м³, экстракцию на второй стадии осуществляют на 5-6 ступенях при соотношении органической и водной фаз 0 : В = 2,8-3,7 : 1 и остаточном содержании хлоридов железа и примесных компонентов в рафинате 279-330 кг/м³, а реэкстракцию осуществляют на 4-5 ступенях конденсатом от упаривания вторичного солянокислого раствора до концентрации хлоридов железа и примесных компонентов в реэкстракте 354-402 кг/м³.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что 15-60% рафината первой стадии направляют на упаривание на первую стадию.

9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что конденсат от упаривания первичного и вторичного солянокислых растворов, используемый в качестве реэкстрагента, содержит 31,5-82,5 кг/м³ соляной кислоты.

10. Способ получения раствора хлорида трехвалентного железа, включающий приготовление исходного солянокислого раствора хлорида железа из материала, содержащего примесные компоненты, добавление к нему оборотного раствора с образованием первичного раствора, его обработку экстрагентом в виде алифатического спирта с переводом в органическую фазу основной части хлорида железа, а в водную фазу - основной части хлоридов примесных компонентов, разделение органической и водной фаз с получением экстракта хлорида железа и рафината, осуществление реэкстракции путем обработки экстракта водным реэкстрагентом с переводом в реэкстракт очищенного хлорида железа и возвращение регенерированной органической фазы на экстракцию, отличающийся тем, что дополнительно проводят вторую стадию экстракции и реэкстракции, аналогичную первой, причем перед первой и второй стадиями раствор концентрируют путем упаривания до содержания хлоридов железа и примесных компонентов ниже уровня начала кристаллизации солей в упаренных охлажденных растворах, образующийся конденсат, содержащий соляную кислоту, используют в качестве реэкстрагента на соответствующей стадии, а упаренные растворы охлаждают до рабочей температуры, при этом основную часть рафината первой и второй стадий используют в качестве оборотного раствора на первой стадии, реэкстракт первой стадии и остаточную часть рафината второй стадии объединяют с получением вторичного солянокислого раствора хлорида железа и направляют его на концентрирование перед второй стадией, очищенный хлорид железа выводят с реэкстрактом второй стадии, а отходы - с остаточной частью рафината первой стадии.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что основная и остаточная части рафината первой стадии находятся в соотношении 4,5-11,3:1.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что основная и остаточная части рафината второй стадии находятся в соотношении 3,0-3,9:1.

13. Способ по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что используют исходный солянокислый раствор, содержащий 200-534 кг/м³ хлорида железа и 30-75 кг/м³ соляной кислоты.

14. Способ по любому из пп.10-13, отличающийся тем, что используют исходный солянокислый раствор, содержащий в качестве примесных компонентов по меньшей мере, один элемент Аl, Са, Сu, Cr, Mg, Mn, Na, Ni, Р, Si, Zn, от которого отделяют железо, при общем содержании хлоридов примесных компонентов 1,6-40,0 кг/м³.

15. Способ по любому из пп.10-14, отличающийся тем, что рабочая температура упаренных охлажденных растворов на первой и второй стадиях способа составляет 18-45°С.

16. Способ по любому из пп.10-15, отличающийся тем, что в качестве алифатических спиртов на экстракции первой и второй стадий способа используют октанол-1, октанол-2, 2-этилгексанол, деканол-1 или их смеси.

17. Способ по любому из пп.10-16, отличающийся тем, что упаривание первичного солянокислого раствора ведут до содержания в нем хлоридов железа и примесных компонентов 650-781 кг/м³, экстракцию на первой стадии осуществляют на 5-6 ступенях при соотношении органической и водной фаз 0 : В = 2,9-3,6 : 1 и остаточном содержании хлоридов железа и примесных компонентов в рафинате 280-328 кг/м³, реэкстракцию ведут на 4 - 5 ступенях конденсатом от упаривания первичного солянокислого раствора до концентрации хлоридов железа и примесных компонентов в реэкстракте 320-400 кг/м³, а упаривание вторичного солянокислого раствора ведут до содержания в нем хлоридов железа и примесных компонентов 750-821 кг/м³, экстракцию на второй стадии осуществляют на 5-6 ступенях при соотношении органической и водной фаз 0 : В = 2,8 - 3,6 : 1 и остаточном содержании хлоридов железа и примесных компонентов в рафинате 280-331 кг/м³, а реэкстракцию осуществляют на 4-5 ступенях конденсатом от упаривания вторичного солянокислого раствора до концентрации хлорида железа в реэкстракте 350-400 кг/м³.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что конденсат от упаривания первичного и вторичного солянокислых растворов, используемый в качестве реэкстрагента, содержит 31,5-82,5 кг/м³ соляной кислоты.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области получения высокочистого раствора хлорида трехвалентного железа из солянокислых растворов, содержащих примесные компоненты. Более конкретно изобретение относится к способу экстракционного извлечения трехвалентного железа из водных растворов, образующихся при вскрытии железорудных концентратов концентрированной соляной кислотой, при многостадийном экстракционном извлечении хлорида железа из растворов сложного состава и при переработке техногенного сырья, включая отработанные травильные растворы металлургических производств после их хлорирования. При получении хлорида трехвалентного железа из солянокислых растворов, содержащих примесные компоненты, возникает проблема повышения чистоты результирующего раствора хлорида железа при одновременном обеспечении высокого извлечения железа независимо от характера примесей, присутствующих в исходном растворе. При повышенной концентрации соляной кислоты и ионов водорода хлорид трехвалентного железа хорошо экстрагируется фосфорорганическими экстрагентами, в частности трибутилфосфатом (ТБФ), с получением довольно чистого продукта. Однако от примесей цинка, кальция, кремния, а также фосфора, который вводится продуктами разложения ТБФ, полностью освободиться не удается. Проблемой также является обеспечение высокой (до 350 кг/м³ и более) концентрации растворов чистого хлорида железа для возможной их переработки в современных высокоэффективных установках распылительного обжига, позволяющих совместить в одном процессе получение регенерированной соляной кислоты высокой концентрации и чистого оксида железа, в частности, для производства высокочистых ферритов. Промышленное использование экстракционной технологии диктует необходимость ограничения объемов сбросных растворов и оптимизации материальных потоков и используемого оборудования.

Известен способ получения раствора хлорида трехвалентного железа (см. патент США N 4490338, кл. 423-54, 1984) экстракцией из исходного солянокислого раствора хлорида железа, содержащего не менее 18 кг/м³ соляной кислоты, не менее 10 кг/м³ трехвалентного железа и примеси элементов: Zn, Cu, Mn, Co и Ni, а также шестивалентного молибдена и/или пятивалентного ванадия. Раствор хлорида железа приводят во взаимодействие с органической фазой, имеющей в качестве экстрагента 10-60 об.% трибутилфосфата, в качестве антиэмульсионного средства 40-55 об.% изодеканола, а в качестве инертного разбавителя до 50 об.% керосина. Изодеканол выполняет также функцию экстрагента. Экстракцию ведут при отношении органической и водной фаз, равном 1,20-1,32:1. Органическую фазу, насыщенную железом, отделяют от водного раствора, при необходимости промывают водой при отношении органической и водной фаз 30:1, реэкстрагируют из нее железо путем взаимодействия органической фазы с водой или подкисленной водой при отношении органической и водной фаз 2,5-6,0:1 с получением реэкстракта в виде водного раствора хлорида железа.

Недостатком данного способа является то, что в нем используется трехкомпонентная органическая смесь, в которой по меньшей мере два компонента (ТБФ и керосин) имеют повышенную растворимость по сравнению с алифатическими спиртами с длинной цепью, вследствие чего состав экстрагента будет изменяться в процессе использования. Кроме того, ТБФ свойственна склонность к гидролизу и частичной полимеризации, что понижает его экстракционные свойства. Основная доля экстрагируемого железа согласно патенту приходится на ТБФ, поэтому не удается получить высокочистый раствор хлорного железа по причине неудовлетворительной очистки раствора от примесных элементов, таких как P, Si, Ca, Zn и др. Способ не позволяет получить высококонцентрированные по FeCl₃ реэкстракты для их последующей высокоэффективной переработки посредством распылительного обжига, а объем получаемого рафината практически равен объему исходного раствора, что усложняет утилизацию рафината. При использовании в качестве исходного - раствора с высокой концентрацией FeCl₃ (250 кг/м³ и более) и низкими концентрациями примесных элементов (менее 10-15 кг/м³) потребовалось бы большое соотношение потоков органической и водной фаз.

Известен также способ получения раствора хлорида трехвалентного железа (см. патент США N 3497330, кл. 23-312, 1970), включающий приготовление из железосодержащей фосфатной породы исходного солянокислого раствора хлорида железа, содержащего 2,5 кг/м³ ионов железа, 40-80 кг/м³ соляной кислоты, 100 кг/м³ фосфорной кислоты и хлориды катионов металлов, преимущественно Ca и Mg, присутствующих в породе, и обработку полученного исходного раствора путем жидкостной экстракции и реэкстракции хлорида железа. Экстракцию хлорида железа ведут алифатическими спиртами, включая изоамиловый спирт, октанол и гексанол, а также кетонами и эфирами, содержащими от 5 до 18 атомов углерода, при объемном соотношении 0:В=0,1-0,2:1 с переводом в органическую фазу основной части хлорида железа и части фосфорной кислоты, а в водную фазу - основной части фосфорной кислоты и хлорида кальция. Органическую и водную фазы разделяют с получением экстракта железа, содержащего менее 120 кг/м³ FeCl₃, и рафината, который направляют на экстракционное извлечение фосфорной кислоты. Экстракт железа подвергают последовательной реэкстракции и промывке с переводом хлорида железа в водную фазу - реэкстракт, часть которого отделяют, а часть используют в качестве реэкстрагента для извлечения фосфорной кислоты и в виде оборотного раствора добавляют к исходному раствору. Регенерированную и очищенную органическую фазу возвращают на операцию экстракции.

Недостатком известного способа является то, что в исходном растворе присутствует значительное количество хлорида кальция, который используется в роли высаливателя FeCl₃. Однако хлорид кальция, являясь примесным компонентом, переходит в реэкстракт и присутствует в получаемом растворе хлорида железа, загрязняя его. Наряду с хлоридом кальция в реэкстракте содержится значительное количество фосфора. Так в случае изоамилового спирта, октанола и гексанола соэкстрагируется соответственно 70,0, 44,2 и 47,6% фосфорной кислоты в пересчете на P₂O₅. Способ не позволяет получить высококонцентрированные по FeCl₃ (300 г/м³ и более) реэкстракты для их последующей высокоэффективной переработки в установках распылительного обжига, поскольку раствор хлорида железа не является целевым продуктом.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи получения высокочистого концентрированного раствора хлорида железа, пригодного для последующего распылительного обжига при одновременном обеспечении его высокого (до 96-98%) извлечения независимо от характера примесей, присутствующих в исходном солянокислом растворе, а также на ограничение объемов сбросных растворов и оптимизацию материальных потоков и используемого оборудования. Содержание любого из примесных компонентов в целевом растворе хлорида железа не должно превышать нескольких мг/л, а концентрация хлорида железа должна составлять не менее 300 кг/м для его переработки в высокоэффективных установках распылительного обжига, позволяющих совместить в одном процессе получение регенерированной соляной кислоты высокой концентрации и высокочистого оксида железа.

В зависимости от характера примесей в первичном солянокислом растворе и их содержания возможны два варианта способа согласно изобретению. Первый вариант предпочтителен в случае, когда содержание примесей в первичном солянокислом растворе составляет менее 2,5 кг/м³ и после операции концентрирования раствора их количество невелико и/или алифатические спирты с учетом их экстракционных характеристик соэкстрагируют примеси в минимальном количестве. При этом достаточно чис тый реэкстракт получают на первой стадии. Второй вариант предпочтителен в случае, когда содержание примесей в первичном солянокислом растворе составляет более 2,5 кг/м и после операции концентрирования исходного солянокислого раствора их количество относительно велико и/или алифатические спирты соэкстрагирует один или более примесных компонентов в значительном количестве. При этом чистый реэкстракт получают на второй стадии.

Поставленная задача применительно к первому варианту способа решается тем, что в способе получения раствора хлорида трехвалентного железа, включающем приготовление исходного солянокислого раствора хлорида железа из материала, содержащего примесные компоненты, добавление к нему оборотного раствора с образованием первичного раствора, его обработку экстрагентом в виде алифатического спирта с переводом в органическую фазу основной части хлорида железа, а в водную фазу - основной части хлоридов примесных компонентов, разделение органической и водной фаз с получением экстракта хлорида железа и рафината, осуществление реэкстракции путем обработки экстракта водным реэкстрагентом с переводом в реэкстракт очищенного хлорида железа и возвращение регенерированной органической фазы на экстракцию, согласно изобретению, дополнительно проводят вторую стадию экстракции и реэкстракции, аналогичную первой, причем перед первой и второй стадиями раствор концентрируют путем упаривания до содержания хлоридов железа и примесных компонентов ниже уровня начала кристаллизации солей в упаренных охлажденных растворах, образующийся конденсат, содержащий соляную кислоту, используют в качестве реэкстрагента на соответствующей стадии, а упаренные растворы охлаждают до рабочей температуры, при этом реэкстракт второй стадии используют в качестве оборотного раствора на первой стадии, рафинат первой стадии и основную часть рафината второй стадии объединяют с получением вторичного солянокислого раствора хлорида железа и направляют его на концентрирование перед второй стадией, очищенный хлорид железа выводят с реэкстрактом первой стадии, а отходы - с остаточной частью рафината второй стадии.

Поставленная задача решается также тем, что основная и остаточная части рафината второй стадии находятся в соотношении 3,6-14,2:1.

На решение поставленной задачи направлено и то, что упаривание первичного солянокислого раствора ведут до содержания в нем хлоридов железа и примесных компонентов 650-805 кг/м³, экстракцию на первой стадии осуществляют на 5-6 ступенях при соотношении органической и водной фаз O:В=2,9-3,7:1 и остаточном содержании хлоридов железа и примесных компонентов в рафинате 286-330 кг/м³, реэкстракцию ведут на 4-5 ступенях конденсатом от упаривания первичного солянокислого раствора до концентрации хлорида железа в реэкстракте 320-400 кг/м³, а упаривание вторичного солянокислого раствора ведут до содержания в нем хлоридов железа и примесных компонентов 650-792 кг/м³, экстракцию на второй стадии осуществляют на 5-6 ступенях при соотношении органической и водной фаз O:В=2,8-3,7:1 и остаточном содержании хлоридов железа и примесных компонентов в рафинате 279-330 кг/м³, а реэкстракцию осуществляют на 4-5 ступенях конденсатом от упаривания вторичного солянокислого раствора до концентрации хлоридов железа и примесных компонентов в реэкстракте 354-402 кг/м³.

На решение поставленной задачи направлено также и то, что 15-60% рафината первой стадии направляют на упаривание на первую стадию.

Поставленная задача применительно ко второму варианту способа решается тем, что в способе получения раствора хлорида трехвалентного железа, включающем приготовление исходного солянокислого раствора хлорида железа из материала, содержащего примесные компоненты, добавление к нему оборотного раствора с образованием первичного раствора, его обработку экстрагентом в виде алифатического спирта с переводом в органическую фазу основной части хлорида железа, а в водную фазу - основной части хлоридов примесных компонентов, разделение органической и водной фаз с получением экстракта хлорида железа и рафината, осуществление реэкстракции путем обработки экстракта водным реэкстрагентом с переводом в реэкстракт очищенного хлорида железа и возвращение регенерированной органической фазы на экстракцию, согласно изобретению дополнительно проводят вторую стадию экстракции и реэкстракции, аналогичную первой, причем перед первой и второй стадиями раствор концентрируют путем упаривания до содержания хлоридов железа и примесных компонентов ниже уровня начала кристаллизации солей в упаренных охлажденных растворах, образующийся конденсат, содержащий соляную кислоту, используют в качестве на соответствующей стадии, а упаренные растворы охлаждают до рабочей температуры, при этом основную часть рафината первой и второй стадий используют в качестве оборотного раствора на первой стадии, реэкстракт первой стадии и остаточную часть рафината второй стадии объединяют с получением вторичного солянокислого раствора хлорида железа и направляют его на концентрирование перед второй стадией, очищенный хлорид железа выводят с реэкстрактом второй стадии, а отходы - с остаточной частью рафината первой стадии.

Отличием способа является также то, что основная и остаточная части рафината первой стадии находятся в соотношении 4,5-11,3:1.

Еще одним отличием способа является то, что основная и остаточная части рафината второй стадии находятся в соотношении 3,0-3,9:1.

Другим отличием способа является то, что упаривание первичного солянокислого раствора ведут до содержания в нем хлоридов железа и примесных компонентов 650-781 кг/м³, экстракцию на первой стадии осуществляют на 5-6 ступенях при соотношении органической и водной фаз O:В=2,9-3,6:1 и остаточном содержании хлоридов железа и примесных компонентов в рафинате 280-328 кг/м³, реэкстракцию ведут на 4-5 ступенях конденсатом от упаривания первичного солянокислого раствора до концентрации хлоридов железа и примесных компонентов в реэкстракте 320-400 кг/м³, а упаривание вторичного солянокислого раствора ведут до содержания в нем хлоридов железа и примесных компонентов 750-821 кг/м³, экстракцию на второй стадии осуществляют на 5-6 ступенях при соотношении органической и водной фаз O:В=2,8-3,6:1 и остаточном содержании хлоридов железа и примесных компонентов в рафинате 280-331 кг/м³, а реэкстракцию осуществляют на 4-5 ступенях конденсатом от упаривания вторичного солянокислого раствора до концентрации хлорида железа в реэкстракте 350-400 кг/м³.

Нижеследующие отличия относятся к обоим вариантам способа.

Одно из них заключается в том, что используют исходный солянокислый раствор, содержащий 200-534 кг/м³ хлорида железа и 30-75 кг/м³ соляной кислоты.

Другим отличием является то, что используют исходный солянокислый раствор, содержащий в качестве примесных компонентов по меньшей мере один элемент Al, Ca, Cu, Cr, Mg, Mn, Na, Ni, P, Si и Zn, от которого отделяют железо, при общем содержании хлоридов примесей до 1,6-40,0 кг/м³.

Следующим отличием является то, что в качестве алифатических спиртов на экстракции первой и второй стадий способа используют преимущественно октанол-1, октанол-2, 2-этилгексанол, деканол-1 или их смеси при содержании спирта в органической фазе до 100%. Эти спирты имеют общую формулу C₈H_2n+1OH, где n = 6-12.

Отличие способа заключается также и в том, что рабочая температура упаренных охлажденных растворов на первой и второй стадиях способа составляет 18-45^oC.

Еще одним отличием способа является то, что конденсат от упаривания первичного и вторичного солянокислых растворов, используемый в качестве , содержит 31,5-82,5 кг/м³ соляной кислоты.

На первой и второй стадиях после экстракции может быть осуществлена промывка экстракта водой, содержащей 20-100 кг/м³, преимущественно 30-70 кг/м³, соляной кислоты для удаления нежелательных соэкстрагированных примесей.

Первичный раствор хлорида железа приготовляют из исходного раствора хлорида железа, содержащего примесные компоненты, с добавлением оборотных растворов. Применительно к первому варианту способа первичный раствор образуют из исходного раствора хлорида железа и реэкстракта второй стадии, к которому может быть добавлена часть рафината первой стадии. Применительно ко второму варианту способа первичный раствор образуют из исходного раствора хлорида железа, содержащего примесные компоненты, основной части рафината второй стадии и основной части рафината первой стадии.

Использование исходного солянокислого раствора с содержанием 200-534 кг/м³ хлорида железа определяется составом исходного сырья, из которого они получены, технологией переработки и назначением готового продукта. Растворы с концентрацией 200-300 кг/м³ обычно получают при вскрытии железорудных концентратов 18-20%-ной соляной кислотой, при многостадийном экстракционном извлечении хлорида железа из растворов сложного состава по примесным компонентам, а также при переработке техногенного сырья. Концентрация 500-550 кг/м³ соответствует стандартным растворам хлорида железа, используемым в промышленности. При содержании хлорида железа в исходных растворах менее 200 кг/м³ их переработка предлагаемым способом экономически не целесообразна.

Концентрирование первичного солянокислого раствора хлорида железа на первой стадии, повышающее в 2-4 раза содержание хлоридов железа и примесных компонентов, обусловлено спецификой экстрагентов, в качестве которых используются алифатические спирты, преимущественно октанол-1, октанол-2, 2-этилгексанол или деканол-1, эффективная экстракция которыми возможна при использовании растворов, содержащих более 300 кг/м³ хлорида железа.

Наличие второй стадии концентрирования, экстракции и реэкстракции с использованием алифатических спиртов позволяет обеспечить более высокую чистоту целевого продукта при одновременном повышении степени его извлечения до 96-98%. В случае одностадийного процесса степень извлечения продукта не превышает 70% при неизменно высокой его чистоте.

Использование исходного раствора хлорида железа с концентрацией свободной соляной кислоты 30-75 кг/м³ обусловлено тем, что при содержании кислоты менее 30 кг/м³ раствор хлорида железа при его упаривании подвержен гидролизу с образованием осадка. На практике при малом содержании кислоты и длительном кипячении такого раствора он разлагается на HCl и промежуточные твердые продукты Fe(OH)₂Cl и FeOHCl₂. Применение исходного раствора с концентрацией соляной кислоты более 75 кг/м³ в предлагаемом способе приводит к образованию конденсата с концентрацией HCl до 100 кг/м³ и более, что затрудняет реэкстракцию. Использование первичного и вторичного солянокислых растворов, содержащих в качестве примесных компонентов по меньшей мере один элемент Al, Ca, Cu, Cr, Mg, Mn, Na, Ni, P, Si, Zn, от которого отделяют железо, при общем содержании примесей до 40 кг/м³ обусловлено следующим. Количество примесных компонентов и их состав в первичном и вторичном солянокислых растворах определяется составом исходного сырья, из которого они получены. В качестве сырья могут быть использованы железорудный концентрат - магнетит или травильные растворы различных производств, в частности растворы травления углеродистых, хромистых сталей и т.п. Поэтому приведенный перечень примесных элементов не является исчерпывающим. Помимо вышеуказанных в исходном солянокислом растворе могут присутствовать примеси К, Mo, Pb, Ti и др. Важным фактором также является целевое назначение перерабатываемых растворов хлорида железа: получение ферритов, магнитных носителей, пигментов, аккумуляторов или использование непосредственно для травления печатных плат. Суммарное количество хлоридов примесных компонентов в указанных растворах может достигать 40 кг/м³ и более. Исходные солянокислые растворы с содержанием примесных компонентов менее 2,5 кг/м² целесообразно перерабатывать по первому варианту способа, а с содержанием более 2,5 кг/м³ - по второму, при этом значение примесей около 40 кг/м³ может относиться к 1-3 наиболее представительным примесным элементам.

Концентрирование солянокислых растворов на первой и второй стадии путем их упаривания обусловлено соображениями промышленного использования способа. Упаривание производят до концентрации хлоридов железа и примесных компонентов, исключающей их кристаллизацию, преимущественно до 650-805 кг/м³.

Вышеуказанные упаренные растворы, охлажденные до рабочей температуры 18-45^oC, химически устойчивы и в случае внезапной остановки оборудования не изменяют своего агрегатного состояния в течение длительного периода времени. При температуре менее 18^oC возможна кристаллизация хлоридов металлов, содержащихся в растворах, и повышение вязкости органической и водной фаз, что затрудняет расслаивание эмульсии при экстракции. Температура более 45^oC нежелательна по причине потерь экстрагента вследствие испарения.

Использование в качестве реэкстрагентов конденсатов с содержанием 31,5-82,5 кг/м³ HCl, образующихся от упаривания первичного и вторичного солянокислых растворов, обусловлено следующим. Операция упаривания сама по себе является дорогостоящей. В предлагаемом способе операция реэкстракции хлорида железа на каждой стадии требует большого количества водной фазы. Если воду готовить специально, например по схеме "дистилляция-ионный обмен" или "двойная дистилляция", то на испарение этой воды потребуется значительное количество тепла, пропорциональное скрытой теплоте конденсации - 540 ккал/кг, а фактически еще больше. Однако при концентрировании первичных и вторичных солянокислых растворов путем их упаривания операция дистилляции уже имеет место. Кроме того, в образующихся конденсатах, как правило, присутствует некоторое количество органической фазы, которая вместе с оборотными растворами поступает в первичный солянокислый раствор. Используя такие конденсаты для реэкстракции, можно возвратить органическую фазу в процесс, исключая ее потери. Присутствие соляной кислоты в конденсатах является благоприятным фактором с точки зрения реэкстракции хлорида железа. Однако, при содержании HCl менее 31,5 кг/м³ возникает опасность гидролиза рабочего раствора, особенно в первой ступени операции реэкстракции. Когда количество хлорида железа уменьшается, а объем водной фазы возрастает, то при пониженной кислотности раствора может иметь место полный или частичный гидролиз хлорида железа до Fe(OH)₂Cl и FeOHCl₂. При содержании HCl более 82,5 кг/м³ будет затруднена реэкстракция, что приведет к увеличению числа ступеней и замедлению процесса по причине избыточного содержания кислоты в органической фазе. На практике при концентрации HCl в конденсате более 82,5 кг/м³ можно либо использовать его частично, предварительно разбавив водой, либо понизить концентрацию кислоты в первичном растворе.

Использование алифатических спиртов, преимущественно октанола-1, октанола-2, 2-этилгексанола, деканола-1 или их смесей, в качестве экстрагента хлорида железа из солянокислых растворов обусловлено следующим. Изотермы экстракции хлорида железа алифатическими спиртами с общей формулой C₈H_2n+1OH, где n = 6-12, представляют собой вогнутую кривую, начальный участок которой приближен к оси абсцисс, что применительно к хлориду железа означает практическое отсутствие экстракции FeCl₃ в органическую фазу при его концентрации в водной фазе менее 250 кг/м³. Заметная экстракция FeCl₃ начинается с его концентрации 300 кг/м³. Хлорид железа в отличие, например, от сульфата железа является хорошо растворимым соединением. При повышенной температуре его можно концентрировать вплоть до 1000 кг/м³. Стабильность раствора хлорида железа зависит от количества присутствующих в нем кристаллизующихся примесей, и на практике могут быть стабильными растворы с концентрацией FeCl₃ 780-850 кг/м³, при этом нижнее значение относится к большей концентрации примесей.

Алифатические спирты практически нерастворимы в соляной кислоте. Применение алифатических спиртов при содержании спирта в органической фазе до 100% позволяет использовать в качестве экстрагента монопродукт, что существенно при получении высокочистого хлорида железа. На практике в качестве индивидуальных алифатических спиртов используют промышленные октанол-1, октанол-2, 2-этилгексанол и деканол-1, которые в соответствии с действующими стандартами обычно содержат около 98% спирта.

В случае промывки экстракта на первой и второй стадиях процесса может быть использована вода с добавлением в нее некоторого количества конденсата и/или части реэкстракта, являющегося целевым продуктом. Концентрация кислоты в промывном растворе может быть в пределах 20-100 кг/м³ (предпочтительно 30 - 70 кг/м³), однако объем раствора при этом должен быть незначительным: в 15-20 раз меньше объема экстракта в связи с высокой растворимостью хлорида железа в воде.

Как было сказано выше, в зависимости от характера примесей в первичном солянокислом растворе и их содержания возможно два варианта осуществления способа. Специфические особенности первого варианта способа находят свое отражение в следующем.

Направление рафината, образовавшегося на первой стадии экстракции, на операцию концентрирования второй стадии обусловлено необходимостью доизвлечения хлорида железа и вывода из первой стадии основной части примесей. При этом имеет место взаимосвязь между содержанием хлорида железа и примесей в исходном солянокислом растворе и выбранной концентрацией хлоридов железа и примесных компонентов 286-330 кг/м³ для рафинатов, образующихся при переработке исходного раствора с использованием алифатических спиртов в качестве экстрагента.

Направление реэкстракта, образовавшегося на второй стадии процесса, на операцию концентрирования первой стадии обусловлено тем, что достаточно чистый реэкстракт получают на первой стадии. При этом на второй стадии происходит упаривание рафината первой стадии и дополнительное упаривание основной части рафината второй стадии, то есть происходит искусственное концентрирование примесей.

Если концентрация и характер примесей в исходном солянокислом растворе позволяют вернуть часть рафината первой стадии в начало процесса без ухудшения качества, то это повышает степень извлечения FeCl₃. В общем случае величина возвращаемой части рафината зависит от объема заключенных в нем примесей, которые могут повлиять на чистоту реэкстракта, выводимого в качестве готового продукта на первой стадии. Предпочтительно возвращать 15-60% рафината первой стадии на операцию концентрирования первой стадии. При количестве возвращаемого рафината менее 15% уменьшится степень извлечения и возрастет чистота продукта, а при более 60% - наоборот, увеличится степень извлечения FeCl₃, что потребует увеличения объемов экстракционного оборудования, но одновременно возрастет количество примесей в целевом продукте, что нежелательно. Если экстракция позволяет эффективно сконцентрировать возросший объем примесей, то такая рециркуляция является весьма желательной.

Концентрирование хлоридов металлов на первой стадии до их содержания 650-805 кг/м³ обусловлено следующим. При концентрации хлоридов металлов ниже указанного предела существенно снижается эффективность процесса. При выделении чистого продукта на первой стадии в полном объеме необходимость второй стадии отпадает. Проблема заключается в максимальном извлечении FeCl₃ на первой стадии. При степени концентрирования ниже 650 кг/м³ извлечение понизится до 55-60%. При концентрации выше 805 кг/м³ в процессе остывания растворов будет происходить самопроизвольная кристаллизация содержащихся в них солей. Наиболее устойчивый рабочий режим наблюдается при концентрации FeCl₃ в пределах 750 кг/м³.

Осуществление экстракции на 5-6 ступенях обусловлено тем, что при экстракции на первой стадии растворов с концентрацией хлорида железа и примесей около 800 кг/м³ через 3 ступени экстракции концентрация FeCl₃ понизится до величины менее 400 кг/м³. При добавлении еще двух ступеней экстракции концентрация FeCl₃ понизилась бы последовательно до 330 и 300 кг/м³. То есть с ростом числа ступеней и понижением концентрации FeCl₃ извлечение кондиционного целевого продукта резко падает. С экономической точки зрения увеличение числа ступеней выше 6 является нецелесообразным, так как этому сопутствует увеличение единиц оборудования: насосов, мешалок, емкостей при соответствующем увеличении производственных площадей. При числе ступеней менее 5 возникает опасность недоизвлечения полезного продукта на первой стадии процесса. Естественно, что на второй стадии хлорид железа будет доизвлечен, но затем согласно принятой технологической схеме он вместе с реэкстрактом будет возвращен на первую стадию, что приведет к увеличению объемов материальных потоков.

Выбор соотношения O:В=2,9-3,7:1 обусловлен тем, что при увеличении объема органической фазы выше значения 3,7:1 концентрация хлорида железа в органической фазе понижается. В результате это ведет к снижению его концентрации в реэкстракте при соответствующем увеличении объема реэкстракта, что нежелательно. При уменьшении объема органической фазы ниже значения 2,9:1 существенно повышается концентрация хлорида железа в органической фазе (более 170 кг/м³), что приведет к увеличению числа ступеней и к нежелательному повышению вязкости органической фазы.

Остаточное содержание хлоридов железа и примесных компонентов в рафинате 286 - 330 кг/м³ обусловлено тем, что при концентрации хлоридов ниже 286 кг/м³ существенно понизится эффективность экстракции, если не повысить (и значительно) концентрацию соляной кислоты, что является нежелательным из вышеприведенных соображений. Концентрация хлоридов железа и примесей более 330 кг/м³ ведет к недоизвлечению железа на первой стадии, что негативно сказывается на экономичности способа.

Осуществление реэкстракции конденсатом первой стадии на 4-5 ступенях обусловлено следующим. Количество ступеней реэкстракции и расход выбираются с учетом достижения требуемых концентраций FeCl₃ в реэкстракте (320-400 кг/м³) и в регенерированной органической фазе (10-20 кг/м³). Более глубокая реэкстракция экономически неоправданна из-за возрастания при этом расхода и значительного разбавления конечного продукта, что недопустимо по соображениям его дальнейшей переработки. Число ступеней реэкстракции более 5 нежелательно в силу незначительного прироста степени извлечения целевого продукта: 10 кг/м³ на 5 ступенях и 9,5 кг/м³ на 6 ступенях. При числе ступеней менее 4 будет иметь место недоизвлечение FeCl₃ в реэкстракт.

Степень концентрации FeCl₃ в реэкстракте 320-400 кг/м³ определяется тем, что при меньшей величине будут получаться разбавленные конечные растворы, что нежелательно, так как существует определенная минимальная концентрация FeCl₃ и HCl в растворах, которые подаются на распылительный обжиг для получения высокочистого оксида железа и соляной кислоты высокой концентрации.

Направление рафината первой стадии совместно с основной частью рафината второй стадии на операцию концентрирования второй стадии обусловлено тем, что на первой стадии чистый хлорид железа получают в составе реэкстракта, а в рафинате остается основной объем примесей и около 30% FeCl₃. Поэтому после экстракции рафинат первой стадии направляют на вторую стадию, которая ориентирована на доизвлечение хлорида железа. Объединение рафината первой стадии с основной частью рафината второй стадии способствует максимальной степени извлечения хлорида железа. Без такого возврата рафината второй стадии степень извлечения железа при использовании алифатических спиртов в качестве экстрагента составила бы в итоге 90-91%. Возвращение же основной части рафината второй стадии в процесс позволяет дополнительно извлечь из него хлорид железа, обеспечив результирующую степень извлечения 96-98%.

Объединение реэкстракта второй стадии с исходным солянокислым раствором и направление его на концентрирование первой стадии обусловлено следующим. В процессе рециркулирования основной части рафината второй стадии создаются не очень благоприятные условия для экстракции на этой стадии по причине резкого возрастания примесей. Это означает неизбежное увеличение количества примесей в органической фазе и далее в реэкстракте, содержащем хлорид железа, который уже не будет отвечать требованиям кондиционного раствора. Поэтому реэкстракт второй стадии объединяют с исходным солянокислым раствором. Поскольку после экстракции на второй стадии примесей в экстракте на единицу веса FeCl₃ будет немного, то возвращение реэкстракта второй стадии в начало процесса "облагораживает" исходный раствор с точки зрения относительного содержания примесей и улучшает условия экстракции в целом.

Концентрирование хлоридов металлов на второй стадии ведут до их содержания 650-792 кг/м³, если в исходном растворе присутствуют сильно кристаллизующиеся примеси, например FeCl₂, CrCl₃, NiCl₂, то есть примеси, которые кристаллизуются сами по себе уже при концентрации хлоридов металлов 550 кг/м³. При концентрации менее 650 кг/м³ будет иметь место недоизвлечение FeCl₃ и возрастет объем части рафината, которую направляют на второе концентрирование. При этом данный рафинат будет содержать больше примесей, что нежелательно. При концентрировании до величины более 790-800 кг/м³ будет происходить самопроизвольная кристаллизация содержащихся солей в процессе остывания растворов.

Осуществление экстракции на второй стадии на 5-6 ступенях при соотношении O: В=2,8-3,7:1 обусловлено следующим. Соотношение органической и водной фаз при экстракции как на первой, так и второй стадиях зависит от степени извлечения целевого продукта и, если извлечение продукта невелико, то и органической фазы требуется немного. При увеличении объема органической фазы выше значения 3,7: 1 концентрация хлорида железа в органической фазе понижается. В результате это приводит к снижению его концентрации в реэкстракте при соответствующем увеличении объема реэкстракта, что нежелательно. При уменьшении объема органической фазы ниже значения 2,8:1 существенно повышается концентрация хлорида железа в органической фазе (более 180 кг/м³), что приводит к увеличению числа ступеней и к нежелательному повышению вязкости органической фазы.

Остаточное содержание хлоридов железа и примесных компонентов 279-330 кг/м³ в рафинате второй стадии обусловлено резким снижением перехода хлорида железа в органическую фазу, что соответствует изотерме экстракции. При содержании хлоридов железа и примесных компонентов более 330 кг/м³ будет недоизвлекаться целевой продукт, что экономически нецелесообразно.

Проведение реэкстракции конденсатом второй стадии на 4-5 ступенях обусловлено следующим. В данном варианте способа получаемые на первой стадии растворы не содержат значительного числа примесных компонентов. Это означает, что при осуществлении концентрирования раствора посредством выпаривания какая-то часть исходного солянокислого раствора в капельном состоянии (брызги, испарения и т.п.) попадает затем в конденсат. Если такой конденсат содержит незначительное количество примесей, то его целесообразно использовать в качестве на первой стадии. На второй стадии растворы более загрязнены примесями, что приводит к образованию и более загрязненных конденсатов. Избыток конденсата на первой стадии может быть использован на второй стадии. Обратное, однако, нежелательно по причине более высокой загрязненности конденсата второй стадии.

Проведение реэкстракции на второй стадии до концентрации FeCl₃ в реэкстракте, равной 354-402 кг/м³, объясняется следующими причинами. Если для гарантированного исключения кристаллизации присутствующих солей упаривание раствора на второй стадии ведут до значения FeCl₃ и примесей 650 кг/м³ то при этом концентрация хлоридов железа и остаточных примесных компонентов в органической фазе будет ниже и соответственно содержание хлоридов в реэкстракте также будет на нижнем пределе заявленного интервала 354 кг/м³. Это не вызовет особых осложнений, так как получаемый на второй стадии реэкстракт полностью возвращают в начало процесса. Естественно, что более концентрированные реэкстракты более предпочтительны с точки зрения экономии энергии при упаривании первичного солянокислого раствора на первой стадии.

Таким образом, по первому варианту осуществления способа имеет место следующее. Получается гарантированная чистота раствора хлорида железа и обеспечивается его высокое извлечение. Вместе с рафинатом выводятся все примеси, при этом теряется 2-3% FeCl₃ по отношению к его исходному содержанию. Данный вариант способа целесообразен когда нет значительной соэкстракции примесей, от которых трудно избавиться без дополнительной промывки. Такие промывки существенно усложняют и удорожают процесс при частичном снижении количества примесей. Однако практика показывает, что бывают такие соэкстрагированные примеси, например хром, которые можно удалить из органической фазы лишь вместе с хлорным железом.

Вышеприведенные рассуждения и доводы справедливы и для второго варианта осуществления способа. Специфика процесса при этом будет заключаться в следующем.

Направление основной части рафината, образовавшегося в результате экстракции на первой и второй стадиях процесса, на операцию концентрирования первой стадии обусловлено необходимостью доизвлечения хлорида железа, поскольку в противном случае степень извлечения хлорида железа на первой и второй стадиях будет ниже требуемой. При этом основное количество примесей в виде сбросного раствора ограниченного объема выводится с остаточной частью рафината первой стадии.

Выбор соотношения основной и остаточной частей рафината первой стадии в пределах 4,5-11,3: 1 обусловлен следующим. При величине этого соотношения менее 4,5:1, то есть при уменьшении доли рафината первой стадии, подаваемой на операцию концентрирования этой же стадии, степень извлечения FeCl₃ будет ниже 96% при некотором повышении чистоты раствора хлорида железа. Если это соотношение превышает 11,3: 1, то имеет место обратная картина, то есть возрастает доля рафината, подаваемого на концентрирование первой стадии, и повышается степень извлечения FeCl₃ при снижении чистоты получаемого раствора хлорида железа.

Направление реэкстракта, образовавшегося на первой стадии процесса, на операцию концентрирования второй стадии обусловлено тем, что на первой стадии получают недостаточно чистый реэкстракт. При этом на второй стадии подвергают упариванию реэкстракт первой стадии и остаточную часть рафината второй стадии.

Выбор соотношения основной и остаточной частей рафината второй стадии в пределах 3,0-3,9:1 обусловлен тем, что при величине соотношения менее 3,0:1 степень извлечения хлорида железа уменьшится ниже требуемого уровня при одновременном повышении его чистоты, а при величине более 3,9:1, степень извлечения возрастет, но ухудшится чистота хлорида железа.

Вместе с рафинатом первой стадии выводятся основная часть примесей, при этом теряется 3,5-4% FeCl₃ по отношению к его исходному содержанию. Поэтому концентрация примесей в упаренном растворе второй стадии невысока и содержание примесей в получаемом экстракте и соответственно в реэкстракте второй стадии существенно ниже, чем на первой стадии.

Таким образом, в соответствии со вторым вариантом способа на первой стадии имеет место соэкстрагирование нежелательных примесей, загрязняющих целевой продукт, от которых трудно избавиться известными приемами. При этом реэкстракт первой стадии, из которого удалена большая часть примесей, вместе с остаточной частью рафината второй стадии, выступает в качестве исходного раствора для повторного концентрирования. Поскольку на выходе второй стадии должен быть получен хлорид железа требуемой чистоты и обеспечена заданная степень извлечения FeCl₃ (не менее 96%), то процесс по второму варианту организован так, что очищенный хлорид железа выводится с реэкстрактом второй стадии, а отходы - с остаточной частью рафината первой стадии. Тем не менее значения параметров операций упаривания, экстракции и реэкстракции для первой и второй стадий второго варианта способа сопоставимы в основном с аналогичными параметрами первого варианта способа.

Для более четкого понимания изобретения и дополнительной оценки его особенностей ниже приведены первый и второй варианты выполнения способа, которые иллюстрируются следующими фигурами.

На фиг. 1 приведена принципиальная технологическая схема получения раствора хлорида железа согласно первому варианту осуществления способа.

На фиг. 2 приведена изотерма экстракции хлорида железа алифатическими спиртами из солянокислого раствора с содержанием соляной кислоты до 50 кг/м³.

На фиг. 3 приведена принципиальная технологическая схема получения раствора хлорида железа согласно второму варианту осуществления способа.

Согласно первому варианту способа первичный раствор 1 хлорида железа (см. фиг. 1) образуют путем смешения исходного солянокислого раствора хлорида железа, полученного при растворении железорудных концентратов или в результате хлорирования травильных растворов, с реэкстрактом 2 второй стадии. Первичный раствор 1 направляют на операцию концентрирования 3 первой стадии. Концентрирование осуществляют путем упаривания раствора FeCl₃. Образующийся при упаривании конденсат 4 используют в качестве 5. Избыток конденсата 6 направляют на установку распылительного обжига. Упаренный раствор 7 после охлаждения (на схеме не показано) поступает на экстракцию 8 первой стадии, где в противоточном режиме он взаимодействует с экстрагентом 9 - алифатическим спиртом в виде октанола-1, октанола-2, 2-этилгексанола, деканола-1 или их смесей. Исходя из равновесной изотермы экстракции (см. фиг. 2) видно, что при концентрации хлорида железа в водной фазе менее 250 кг/м³ практически отсутствует экстракция FeCl₃ в органическую фазу. Заметная экстракция FeCl₃ начинается с его концентрации в растворе около 300-350 кг/м³. При этом на первой стадии хлорид железа извлекается из водной фазы не более, чем на 70%. Данный факт является положительным с точки зрения ограничения соэкстрагирования в органическую фазу примесных компонентов. При этом недоизвлеченный хлорид железа выполняет функцию высаливателя для извлекаемой в органическую фазу части хлорида железа. Экстракцию осуществляют в обычных смесительно-отстойных экстракторах с 5-6 ступенями, на которых происходит извлечение основной части FeCl₃ в органическую фазу.

В процессе экстракции объем водной фазы уменьшается, практически это уменьшение составляет 10-20%. Обедненная по FeCl₃ водная фаза - рафинат 10 - содержит практически все примесные компоненты, а органическая фаза - экстракт 11 включает большую часть FeCl₃. Экстракт 11 поступает далее на реэкстракцию 12, где в качестве используют конденсат 5 от упаривания первичного раствора 1. Реэкстракцию также осуществляют в противоточном режиме в многоступенчатом экстракторе типа смеситель-отстойник, где хлорид железа переходит из экстракта 11 в водную фазу, которой является конденсат 5. При этом экстракт 11 теряет большую часть FeCl₃, и в виде регенерированной органической фазы 9 направляется повторно на экстракцию 8. Остаточное содержание FeCl₃ в органической фазе составляет 10-20 кг/м³. Реэкстракция хлорида железа конденсатом 5 протекает довольно быстро и эффективно. Полученный реэкстракт 13 содержит преимущественно хлорид железа при практически полном отсутствии примесей и в качестве целевого продукта направляется далее на распылительный обжиг. Концентрация FeCl₃ в реэкстракте 13 обусловлена требованиями обжига для получения регенерированной 18-19%-ной соляной кислоты и высокочистого оксида железа Fe₂O₃.

Рафинат 10 в полном объеме поступает на вторую стадию концентрирования, экстракции и реэкстракции. Данная стадия предназначена для доизвлечения FeCl₃ из рафината и обеспечения минимального объема сбросных растворов. Здесь рафинат 10 первой стадии объединяют с основной частью 14 рафината 15 второй стадии и в виде вторичного солянокислого раствора 16 направляют на концентрирование 17 второй стадии. При концентрировании образуется упаренный раствор 18 и подкисленный конденсат 19. Конденсат 19 имеет невысокую концентрацию HCl и может быть эффективно использован в качестве 20. Избыток конденсата 21 направляют на установку распылительного обжига. Упаренный раствор 18 поступает на экстракцию 22, которую осуществляют аналогично первой стадии с использованием экстрагента того же типа. Получаемый экстракт 23 направляют на реэкстракцию 24, где в качестве используют конденсат 20 от упаривания вторичного солянокислого раствора 16. Реэкстракцию осуществляют аналогично первой стадии. При этом экстракт 23 теряет большую часть FeCl₃ и в виде оборотной органической фазы 25 направляется на экстракцию 22. Поскольку концентрация примесей в упаренном растворе 18 второй стадии в несколько раз превышает количество примесей в упаренном растворе 7 первой стадии, то содержание примесей в экстракте 23 и реэкстракте 2 второй стадии соответственно выше, чем на первой стадии. Поэтому реэкстракт 2 в качестве оборотного раствора возвращают в начало процесса и объединяют с исходным солянокислым раствором. Именно этот реэкстракт содержит до 30% FeCl₃, которые не были извлечены на первой стадии. Образующийся в ходе экстракции 22 на второй стадии рафинат 15 разделяют на две части. Основную часть 14 рафината 15, как было сказано выше, объединяют с рафинатом 10 первой стадии, а остаточную часть 26, содержащую практически все примеси, выводят из процесса в виде отходов.

Объем отводимого в отходы рафината составляет 2-3% объема исходного раствора. Иначе говоря, если объем исходного раствора равен 5 м³, то количество сбросного раствора составит 0,10-0,15 м³. С учетом незначительного объема сбросного раствора вполне экономична его переработка посредством распылительного обжига с получением суммы окислов примесных компонентов и соляной кислоты, что является достоинством заявляемого способа.

Вышеописанная схема допускает возможность регулирования по содержанию FeCl₃ на первой и второй стадиях способа путем возврата части 27 рафината 10 через клапан 28 в начало процесса. Такой рецикл, однако, возможен лишь в случае обеспечения требуемой чистоты по примесным компонентам в реэкстракте 13, являющимся целевым продуктом. При этом на вторую стадию концентрирования, экстракции и реэкстракции поступает лишь часть 10а рафината 10.

Как было сказано выше, второй вариант способа применим в случае, когда содержание примесей в первичном растворе повышенное, например более 2,5 кг/м³, или имеется одна или более примесей, в частности хлорид хрома, которые соэкстрагируются с хлоридом железа и которые не удается удалить путем промывки или иным путем, что не позволяет получить кондиционный целевой продукт. В этом случае первичный раствор 29 хлорида железа (см. фиг. 3) образуют путем смешения исходного солянокислого раствора хлорида железа, с основной частью 30 рафината 31 второй стадии и основной частью 32 рафината 33 первой стадии. Первичный раствор 29 направляют на операцию концентрирования 34 первой стадии. Концентрирование осуществляют путем упаривания раствора. Образующийся при упаривании конденсат 35 используют в качестве 36. Избыток конденсата 37 направляют на установку распылительного обжига. Упаренный раствор 38 после охлаждения (на схеме не показано) поступает на экстракцию 39 первой стадии, где в противоточном режиме он взаимодействует с экстрагентом 40 - алифатическим спиртом в виде октанола-1, октанола-2, 2-этилгексанола, деканола-1 или их смесей. Равновесная изотерма экстракции соответствует изотерме экстракции для первого варианта способа (см. фиг. 2). В аппаратурном исполнении процессы экстракции и реэкстракции также аналогичны первому варианту способа. Обедненная по FeCl₃ водная фаза - рафинат 33 содержит значительное количество примесных компонентов. Основную часть 32 рафината 33, как было сказано выше, объединяют с исходным раствором для доизвлечения FeCl₃, а остаточную часть 41 выводят из процесса в виде сбросного раствора. Обогащенная хлоридом железа органическая фаза - экстракт 42 поступает далее на реэкстракцию 43, где в качестве используют конденсат 36 от упаривания первичного раствора 29. Хлорид железа переходит из экстракта 42 в водную фазу, которой является конденсат 36. При этом экстракт 42 теряет большую часть FeCl₃, и в виде регенерированной органической фазы 40 повторно направляется на экстракцию 39. Остаточное содержание FeCl₃ в органической фазе составляет 10-20 кг/м₃. Полученный реэкстракт 44 содержит значительное количество FeCl₃ и один или более примесных компонентов, количество которых превышает допустимую норму. Поэтому реэкстракт 44 объединяют с остаточной частью 45 рафината 31 второй стадии и в качестве вторичного солянокислого раствора 46 направляют на вторую стадию концентрирования, экстракции и реэкстракции.

Данная стадия предназначена для доочистки и доизвлечения хлорида железа. При концентрировании 47 образуется упаренный раствор 48 и подкисленный конденсат 49. Конденсат 49 используют в качестве раствора 50. Избыток конденсата 51 направляют на установку распылительного обжига. Упаренный раствор 48 поступает на экстракцию 52, которую осуществляют аналогично первой стадии. Получаемый экстракт 53 направляют на реэкстракцию 54, где в качестве используют конденсат 50. Реэкстракцию осуществляют аналогично первой стадии. При этом экстракт 53 теряет большую часть FeCl₃ и в виде оборотной органической фазы 55 направляется на экстракцию 52. Поскольку концентрация примесей в упаренном растворе 48 второй стадии незначительна, то содержание примесей в экстракте 53 и реэкстракте 56 второй стадии соответственно ниже, чем на первой стадии. Поэтому реэкстракт 56 в качестве целевого продукта направляют на распылительный обжиг. Этот реэкстракт практически не содержит примесей, которые присутствуют в реэкстракте 44 на первой стадии. Образующийся в ходе экстракции 52 на второй стадии рафинат 31 разделяют на две части. Остаточную часть 45 рафината 31, как было сказано выше, объединяют с реэкстрактом 44 первой стадии, а основную часть 30, возвращают в начало процесса.

Степень извлечения хлорида железа составляет 96-98%. Аппаратура на второй стадии характеризуется большей емкостью, чем на первой стадии, так как объем перерабатываемых растворов на второй стадии существенно выше, чем на первой. Объем отводимого в отходы рафината 41 составляет 8,0-16,0% от объема исходного раствора.

Таким образом, в основе первого и второго вариантов способа заложен следующий принцип. Для обеспечения высокой эффективности экстракции первичный и вторичный солянокислые растворы максимально концентрируют по FeCl₃ и примесным компонентам. Это позволяет максимально извлечь FeCl₃ в органическую фазу. При этом уменьшается объем сбросного раствора, особенно в первом варианте способа. Результатом двойного упаривания является не только получение концентрированных растворов, подготовленных к экстракции алифатическими спиртами, но и получение реэкстракта с требуемыми свойствами. Итогом реализации процесса по первому и второму вариантам является получение высококачественного кондиционного продукта в виде раствора хлорида железа, обеспечение высокого извлечения хлорида железа и формирование сбросных растворов, имеющих ограниченный объем, что является необходимым условием промышленного использования способа.

Сущность и преимущества настоящего изобретения могут быть более детально пояснены следующими примерами конкретного выполнения способа.

Осуществление способа по первому варианту.

Пример 1

Данный пример иллюстрирует выделение хлорида трехвалентного железа из исходного солянокислого раствора хлорида железа, полученного при растворении железорудных концентратов в соляной кислоте. Состав исходного раствора, кг/м³: 243,25 FeCl₃; 75,0 HCl; примесные элементы, г/м³: 308,0 Al; 53,7 Ca; 1,6 Cu; 1,9 Cr; 34,3 Mn; 170,0 Na; 1,1 Ni; 9,1 P; 83,0 Si; 10,9 Zn при общем содержании хлоридов примесных элементов 1,633 кг/м³. Первичный раствор в объеме 9,819 м³ образуется при смешивании исходного раствора объемом 8 м³ и реэкстракта второй стадии объемом 1,864 м³. Состав первичного раствора, кг/м³: 270,3 FeCl₃; 73,71 HCl; сумма хлоридов примесных элементов 1,628 кг/м³. Компонентный состав примесей в первичном растворе соответствует их составу в исходном растворе. Первичный раствор подвергают упариванию на первой стадии, после чего охлаждают до температуры 25^oC. Количество упаренного раствора - 3,318 м³. Состав упаренного раствора, кг/м³: 800,0 FeCl₃, 63,0 HCl, сумма хлоридов примесных элементов - 4,818 кг/м³ (суммарное содержание хлоридов металлов - 804,818 кг/м³). В качестве экстрагента используют промышленный октанол-1 с содержанием спирта 98%. Количество экстрагента - 12,127 м³. В результате экстракции, которую осуществляют в противотоке на 6 ступенях при отношении O:В=3,7:1, получают 12,616 м³ экстракта и 2,703 м³ рафината. Состав рафината, кг/м³: 280,0 FeCl₃, 77,32 HCl, сумма хлоридов примесных элементов - 5,915 кг/м³. Хлорид железа реэкстрагируют из экстракта на 5 ступенях при отношении O:В=2,9:1 с использованием в качестве

реэкстрагента конденсата (от упаривания первичного раствора), содержащего 76,3 кг/м³ HCl. В результате получают регенерированную органическую фазу и реэкстракт в количестве 4,743 м³, содержащий, кг/м³: 400,0 FeCl₃; 69,03 HCl; примесные элементы отсутствуют. Реэкстракт первой стадии содержит целевой продукт в виде очищенного раствора хлорида железа. Регенерированная органическая фаза содержит 10 кг/м³ FeCl₃.

Рафинат первой стадии в количестве 2,703 м³ и основную часть рафината второй стадии в количестве 0,869 ³ в виде вторичного солянокислого раствора подвергают упариванию на второй стадии, после чего охлаждают до температуры 25^oC. Количество упаренного охлажденного раствора - 1,281 м³. Состав упаренного раствора, кг/м³: 740,0 FeCl₃; 68,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 52,5 кг/м³. В качестве экстрагента используют октанол-1. Количество экстрагента - 4,692 м³. В результате экстракции, которую осуществляют в противотоке на 6 ступенях при отношении O:В= 3,7:1, получают 4,872 м³ экстракта и 1,090 м³ рафината. Состав рафината, кг/м³: 220,0 FeCl₃; 79,93 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 59,11 кг/м³. Хлорид железа реэкстрагируют из экстракта на 5 ступенях при отношении O:В=2,9:1 с использованием в качестве реэкстрагента конденсата (от упаривания вторичного раствора), содержащего 82,5 кг/м³ HCl. В результате получают регенерированную органическую фазу и реэкстракт в количестве 1,864 м³, содержащий, кг/м³: 380,0 FeCl₃; 75,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 1,568 кг/м³. Реэкстракт второй стадии объединяют с исходным солянокислым раствором. Регенерированная органическая фаза содержит 10 кг/м³ FeCl₃. Остаточный рафинат второй стадии в количестве 0,221 м³ (соотношение основной и остаточной частей рафината 3,9:1) выводят из схемы в виде сбросного раствора. Объем сбросного раствора составляет 2,8% от объема исходного раствора. Степень извлечения хлорида железа в реэкстрат первой стадии, являющийся целевым продуктом, составляет 97,5% при концентрации 400 кг/м³ FeCl₃. Остаточное количество каждого из примесных компонентов в продукте находится ниже предела чувствительности измерительного прибора ICP.

Пример 2

Процесс ведут в соответствии с условиями примера 1. Отличие заключается в иных параметрах, при которых осуществляются операции способа. Состав исходного раствора, кг/м³: 197,6 FeCl₃; 30,0 HCl, общее содержание хлоридов примесных элементов - 2,4 кг/м³. Первичный раствор в объеме 2,908 м³ образуется при смешивании исходного раствора объемом 2,25 м³ и реэкстракта второй стадии объемом 0,6608 м³. Состав первичного раствора, кг/м³: 246,0 FeCl₃; 31,39 HCl; сумма хлоридов примесных элементов 2,228 кг/м³. Компонентный состав примесей в первичном растворе соответствует их составу в исходном растворе. Первичный раствор подвергают упариванию на первой стадии, после чего охлаждают до температуры 45^oC. Количество упаренного раствора - 1,1006 м³. Состав упаренного раствора, кг/м³: 644,11 FeCl₃, 63,0 HCl, сумма хлоридов примесных элементов - 5,89 кг/м³. В качестве экстрагента используют промышленный деканол-1 с содержанием спирта 98%. Количество экстрагента - 3,192 м³. В результате экстракции, которую осуществляют в противотоке на 5 ступенях при отношении O:В=2,9:1, получают 3,304 м³ экстракта и 0,9646 м³ рафината. Состав рафината, кг/м³: 283,28 FeCl₃, 77,32 HCl, сумма хлоридов примесных элементов - 6,718 кг/м³. Хлорид железа реэкстрагируют из экстракта на 4 ступенях при отношении O:В=2,61:1 с использованием в качестве реэкстрагента конденсата (от упаривания первичного раствора), содержащего 31,46 кг/м³ HCl. В результате получают регенерированную органическую фазу и реэкстракт в количестве 1,362 м³, содержащий, кг/м³: 320,0 FeCl₃; 29,24 HCl; примесные элементы отсутствуют. Реэкстракт первой стадии содержит целевой продукт в виде раствора очищенного хлорида железа. Регенерированная органическая фаза содержит 10 кг/м³ FeCl₃.

Рафинат первой стадии в количестве 0,9646 м³ и основную часть рафината второй стадии в количестве 0,614 ³ в виде вторичного солянокислого раствора подвергают упариванию на второй стадии, после чего охлаждают до температуры 45^oC. Количество упаренного охлажденного раствора - 0,742 м³. Состав упаренного раствора, кг/м³: 538,1 FeCl₃; 32,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 111,9 кг/м³. В качестве экстрагента используют промышленный деканол-1. Количество экстрагента - 2,078 м³. В результате экстракции, которую осуществляют в противотоке на 5 ступенях при отношении O:В= 2,8:1, получают 2,146 м³ экстракта и 0,657 м³ рафината. Состав рафината, кг/м³: 205,3 FeCl₃; 36,125 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 124,7 кг/м³. Хлорид железа реэкстрагируют из экстракта на 4 ступенях при отношении O:В=3,59:1 с использованием в качестве реэкстрагента конденсата (от упаривания вторичного раствора), содержащего 36,42 кг/м³ HCl. В результате получают регенерированную органическую фазу и реэкстракт в количестве 0,661 м³, содержащий, кг/м³: 400,0 FeCl₃; 36,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 1,6344 кг/м³. Реэкстракт второй стадии объединяют с исходным солянокислым раствором. Регенерированная органическая фаза содержит 10 кг/м³ FeCl₃. Остаточный рафинат второй стадии в количестве 0,0433 м (соотношение основной и остаточной частей рафината 14,2:1) выводится из схемы в виде сбросного раствора. Объем сбросного раствора составляет 1,92% от объема исходного раствора. Степень извлечения хлорида железа в реэкстрат первой стадии, являющийся целевым продуктом, составляет 98% при концентрации 320 кг/м³ FeCl₃. Количество каждого из примесных компонентов в продукте находится ниже предела чувствительности измерительного прибора ICP.

Пример 3

Процесс ведут в соответствии с условиями примера 1. Отличие заключается в иных параметрах, при которых осуществляются операции способа, и в перераспределении потока рафината первой стадии. Первичный раствор в объеме 6,86 м³ включает в себя исходный раствор объемом 5,0 м³ реэкстракт второй стадии объемом 1,033 м³ и часть рафината первой стадии объемом 0,829 м³ (40% от общего объема рафината первой стадии). Состав первичного раствора, кг/м³: 268,67 FeCl₃; 71,59 HCl; сумма хлоридов примесных элементов 3,048 кг/м³. Компонентный состав примесей в первичном растворе соответствует их составу в исходном растворе. Первичный раствор подвергают упариванию на первой стадии, после чего охлаждают до температуры 18^oC. Количество упаренного раствора - 2,457 м³. Состав упаренного раствора, кг/м³: 750,0 FeCl₃; 60,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 8,5 кг/м³ (суммарное содержание хлоридов металлов - 758,508 кг/м). В качестве экстрагента используют промышленный 2- этилгексанол с содержанием спирта 98%. Количество экстрагента - 8,39 м³. В результате экстракции, которую осуществляют в противотоке на 5 ступенях при отношении O:В=3,4:1, получают 2,072 м³ рафината и 8,694 м³ экстракта. Состав рафината, кг/м³: 320,0 FeCl₃; 71,14 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 10,09 кг/м³. Хлорид железа реэкстрагируют из экстракта на 4 ступенях при отношении O:В=2,8:1 с использованием в качестве реэкстрагента конденсата (от упаривания первичного раствора), содержащего 75,74 кг/м³ HCl. В результате получают регенерированную органическую фазу и реэкстракт в количестве 3,371 м³ содержащий, кг/м³: 350,0 FeCl₃; 69,72 HCl. Реэкстракт первой стадии содержит целевой продукт в виде очищенного хлорида железа. Регенерированная органическая фаза содержит 20 кг/м³ FeCl₃.

Основную часть рафината первой стадии в количестве 1,243 м³ и основную часть рафината второй стадии в количестве 0,551 ³ объединяют и в виде вторичного солянокислого раствора подвергают упариванию на второй стадии, после чего охлаждают до температуры 18^oC. Количество охлажденного упаренного раствора - 0,816 м³. Состав упаренного раствора, кг/м³: 649,5 FeCl₃; 60,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 51,64 кг/м³. В качестве экстрагента используют 2-этилгексанол. Количество экстрагента - 2,57 м³. В результате экстракции, которую осуществляют в противотоке на 5 ступенях при отношении O:В=3,2:1, получают 2,663 м³ экстракта и 0,703 м³ рафината. Состав рафината, кг/м³: 240,0 FeCl₃; 69,61 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 53,71 кг/м³. Хлорид железа реэкстрагируют из экстракта на 4 ступенях при отношении O: В= 2,8: 1 с использованием в качестве реэкстрагента конденсата (от упаривания вторичного раствора), содержащего 77,47 кг/м³ HCl. В результате получают регенерированную органическую фазу и реэкстракт в количестве 1,033 м³, содержащий, кг/м³: 350,0 FeCl₃; 65,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 4,242 кг/м³. Реэкстракт второй стадии объединяют с исходным солянокислым раствором. Регенерированная органическая фаза содержит 20 кг/м³ FeCl₃. Остаточный рафинат второй стадии в количестве 0,152 м³ (соотношение основной и остаточной частей рафината 3,6: 1) выводится из схемы в виде сбросного раствора. Объем сбросного раствора составляет 2,2% от объема исходного раствора. Степень извлечения хлорида железа в реэкстрат первой стадии, являющийся целевым продуктом, составляет 97% при концентрации 350 кг/м³ FeCl₃. Количество каждого из примесных компонентов в продукте находится ниже предела чувствительности измерительного прибора ICP.

Осуществление способа по второму варианту.

Пример 4

Данный пример иллюстрирует выделение хлорида трехвалентного железа из исходного солянокислого раствора хлорида железа, полученного из хлорированных травильных растворов. Состав исходного раствора, кг/м³ 525,0 FeCl₃; 40,0 HCl; примесные элементы г/м³: 111,0 Al; 153,0 Ca; 9,3 Cu; 117,0 Cr; 13,5 Mg; 3106,0 Mn; 293,0 Na; 11,0 Si; 10,8 Zn при общем содержании хлоридов примесных элементов - 9,2877 кг/м³. Первичный раствор в объеме 17,857 м³ образуется при смешивании исходного раствора объемом 6,5 м³, основной части рафината первой стадии объемом 6,876 м³ и основной части рафината второй стадии объемом 4,471 м³. Состав первичного раствора, кг/м³: 360,5 FeCl₃; 44,98 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 41,922 кг/м³. Компонентный состав примесей в первичном растворе соответствует их составу в исходном растворе. Первичный раствор подвергают упариванию на первой стадии, после чего охлаждают до температуры 28^oC. Количество упаренного раствора - 9,196 м³. Состав упаренного раствора, кг/м³: 700,0 FeCl₃; 38,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 81,404 кг/м³ (суммарное содержание хлоридов металлов - 781,404 кг/м³). В качестве экстрагента используют промышленный октанол-2 с содержанием спирта 98%. Количество экстрагента - 32,63 м³. В результате экстракции, которую осуществляют в противотоке на 6 ступенях при отношении O:В= 3,6:1 получают 33,85 м³ экстракта и 7,482 м³ рафината.

Состав рафината, кг/м³: 225,36 FeCl₃; 46,71 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 99,64 кг/м³. Основную и остаточную части рафината первой стадии берут в соотношении 11,3:1. Хлорид железа реэкстрагируют из экстракта на 4 ступенях при отношении O:В=2,6:1 с использованием в качестве реэкстрагента смеси конденсатов от упаривания первичного раствора с содержанием 49,32 кг/м³ HCl и избытка конденсата от упаривания вторичного раствора с содержанием 47,37 кг/м³ HCl, а также дополнительно приготовленного раствора HCl с концентрацией 50,61 кг/м³ HCl при фактической концентрация HCl в реэкстрагенте 49,32 кг/м³. Общее количество раствора реэкстрагента, добавляемого к конденсату первой стадии, составляет 3,92 м³. В результате получают регенерированную органическую фазу и реэкстракт в количестве 14,184 м³, содержащий, кг/м³ 335,0 FeCl₃; 45,64 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 0,224 кг/м³. Реэкстракт первой стадии содержит избыточное количество примесей и не отвечает требованиям целевого продукта. Регенерированная органическая фаза содержит 10 кг/м³ FeCl₃.

Реэкстракт первой стадии в количестве 14,184 м³ и остаточную часть рафината второй стадии в количестве 1,412 м³ объединяют и в виде вторичного солянокислого раствора подвергают упариванию на второй стадии, после чего охлаждают до температуры 28^oC. Количество упаренного охлажденного раствора составляет 6,957 м³. Состав упаренного раствора, кг/м³: 750,0 FeCl₃; 42,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 0,6 кг/м³. В качестве экстрагента используют октанол-2. Количество экстрагента - 22,5 м³. В результате экстракции, которую осуществляют в противотоке на 5 ступенях при отношении O:В= 3,2: 1 получают 23,34 м³ экстракта и 5,88 м³ рафината. Состав рафината, кг/м³: 330,0 FeCl₃; 49,66 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 0,71 кг/м³. Хлорид железа реэкстрагируют из экстракта на 5 ступенях при отношении O: В= 3,2: 1 с использованием в качестве реэкстрагента конденсата (от упаривания вторичного раствора) с содержанием 47,37 кг/м³ HCl. В результате получают регенерированную органическую фазу и реэкстракт в количестве 8,19 м³, содержащий, кг/м³: 400,0 FeCl₃ и 42,86 HCl. Реэкстракт второй стадии содержит целевой продукт в виде очищенного хлорида железа. Регенерированная органическая фаза содержит 10 кг/м³ FeCl₃. Основную часть рафината второй стадии в количестве 4,471 м³ (соотношение основной и остаточной частей рафината 3,2: 1) объединяют с исходным раствором. Объем сбросного раствора в виде остаточной части рафината первой стадии составляет 9,3% от объема исходного раствора. Степень извлечения хлорида железа в реэкстрат второй стадии, являющийся целевым продуктом, составляет 96% при концентрации 400 кг/м³ FeCl₃. Количество каждого из примесных компонентов в продукте находится ниже предела чувствительности измерительного прибора ICP.

Пример 5

Данный пример аналогичен примеру 4. Отличие заключается в ином составе исходного раствора и в иных параметрах, при которых осуществляются операции способа. Состав исходного раствора, кг/м³: 280,0 FeCl₃; 64,0 HCl; примесные элементы г/м³: 111,0 Al; 153,0 Ca; 9,3 Cu; 117,0 Cr; 13,5 Mg; 3106,0 Mn; 293,0 Na; 11,0 Si; 10,8 Zn при общем содержании хлоридов примесных элементов - 40 кг/м³ Первичный раствор в объеме 6,392 м³ образуется при смешивании исходного раствора объемом 3,2 м³ основной части рафината первой стадии объемом 2,244 м³ и основную часть рафината второй стадии объемом 0,923 м³. Состав первичного раствора, кг/м³: 210,12 FeCl₃; 62,05 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 107,34 кг/м³. Компонентный состав примесей в первичном растворе соответствует их составу в исходном растворе. Первичный раствор подвергают упариванию на первой стадии, после чего охлаждают до температуры 30^oC. Количество упаренного раствора - 3,127 м³. Состав упаренного раствора, кг/м³ 430,23 FeCl₃; 52,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 219,77 кг/м³ (суммарное содержание хлоридов металлов - 650,0 кг/м³). В качестве экстрагента используют промышленный октанол-1 с содержанием спирта 98%. Количество экстрагента - 9,065 м³. В результате экстракции, которую осуществляют в противотоке на 5 ступенях при отношении O:В=2,9:1, получают 2,744 м₃ рафината и 9,362 м³ экстракта. Состав рафината, кг/м³: 71,68 FeCl₃; 59,16 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 256,0 кг/м³. Основная и остаточная части рафината первой стадии находятся в соотношении 4,5:1. Хлорид железа реэкстрагируют из экстракта на 4 ступенях при отношении O:В=2,8:1 с использованием в качестве реэкстрагента конденсата от упаривания первичного раствора с содержанием 69,27 кг/м³ HCl. В результате получают регенерированную органическую фазу и реэкстракт в количестве 3,582 м₃, содержащий, кг/м³ 320,0 FeCl₃; 64,39 HCI; сумма хлоридов примесных элементов - 0,317 кг/м³. Реэкстракт первой стадии содержит избыточное количество примесей и не отвечает требованиям целевого продукта. Регенерированная органическая фаза содержит 18 кг/м³ FeCl₃.

Реэкстракт первой стадии в количестве 3,582 м³ и остаточную часть рафината второй стадии в количестве 0,308 м³ объединяют и в виде вторичного солянокислого раствора подвергают упариванию на второй стадии, после чего охлаждают до температуры 30^oC. Количество упаренного охлажденного раствора - 1,514 м³. Состав упаренного раствора, кг/м³: 820,0 FeCl₃; 52,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 1,0 кг/м³. В качестве экстрагента используют октанол-1. Количество экстрагента - 5,483 м³. В результате экстракции, которую осуществляют в противотоке на 6 ступенях при отношении O:В=3,6:1, получают 5,705 м₃ экстракта и 1,231 м₃ рафината. Состав рафината, кг/м³: 310,0 FeCl₃; 64,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 1,23 кг/м³. Хлорид железа реэкстрагируют из экстракта на 5 ступенях при отношении O:В=2,9:1 с использованием в качестве реэкстрагента конденсата (от упаривания вторичного раствора) с содержанием 69,5 кг/м³ HCl. В результате получают регенерированную органическую фазу и реэкстракт в количестве 2,15 м₃, содержащий, кг/м³: 400,0 FeCl₃ и 62,88 HCl. Реэкстракт второй стадии содержит целевой продукт в виде очищенного хлорида железа. Регенерированная органическая фаза содержит 20 кг/м³ FeCl₃. Основную часть рафината второй стадии в количестве 0,923 м³ (соотношение основной и остаточной частей рафината 3,0:1) объединяют с исходным раствором. Объем сбросного раствора в виде остаточной части рафината первой стадии составляет 15,6% от объема исходного раствора. Степень извлечения хлорида железа в реэкстрат второй стадии, являющийся целевым продуктом, составляет 96% при концентрации 400 кг/м³ FeCl₃. Количество каждого из примесных компонентов в продукте находится ниже предела чувствительности измерительного прибора ICP.

Пример 6

Данный пример аналогичен примеру 4. Отличие заключается в ином составе исходного раствора и в иных параметрах, при которых осуществляются операции способа. Состав исходного раствора, кг/м³: 320,0 FeCl₃; 50,0 HCl; примесные элементы, г/м³ 102 Al; 68,3 Ca; 5,7 Cu; 2690 Cr; 71,2 Mn; 1580 Ni; 24,3 Si; 7,8 Zn при общем содержании хлоридов примесей -12,0 кг/м³. Первичный раствор в объеме 3,587 м³ образуется при смешивании исходного раствора объемом 1,75 м³ основной части рафината первой стадии объемом 1,143 м³ и основной части рафината второй стадии объемом 0,695 м³. Состав первичного раствора, кг/м³: 253,27 FeCl₃; 54,75 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 52,206 кг/м³. Компонентный состав примесей в первичном растворе соответствует их составу в исходном растворе. Первичный раствор подвергают упариванию на первой стадии, после чего охлаждают до температуры 45^oC. Количество упаренного раствора - 1,522 м³. Состав упаренного раствора, кг/м³: 597,0 FeCl₃; 51,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 123,0 кг/м³ (суммарное содержание хлоридов металлов - 720,0 кг/м³). В качестве экстрагента используют смесь из 80% октанола-1 и 20% деканола-1 с содержанием спирта 98%. Количество экстрагента - 4,413 м³. В результате экстракции, которую осуществляют в противотоке на 5 ступенях при отношении O: В=2,9:1, получают 4,603 м³ экстракта и 1,288 м³ рафината. Состав рафината, кг/м³: 135,2 FeCl₃; 60,26 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 144,8 кг/м³. Основная и остаточная части рафината первой стадии находятся в соотношении 7,88:1. Хлорид железа реэкстрагируют из экстракта на 4 ступенях при отношении O:В=2,77:1 с использованием в качестве реэкстрагента конденсата от упаривания первичного раствора с содержанием 55,54 кг/м³ HCl. В результате получают регенерированную органическую фазу и реэкстракт в количестве 1,836 м³, содержащий, кг/м³: 400,0 FeCl₃; 53,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 0,3922 кг/м³. Реэкстракт первой стадии содержит избыточное количество примесей и не отвечает требованиям целевого продукта. Регенерированная органическая фаза содержит 15 кг/м³ FeCl₃.

Реэкстракт первой стадии в количестве 4,836 м³ и остаточную часть рафината второй стадии в количестве 0,1782 м³ объединяют и в виде вторичного солянокислого раствора подвергают упариванию на второй стадии, после чего охлаждают до температуры 45^oC. Количество упаренного охлажденного раствора - 1,0466 м³. Состав упаренного раствора, кг/м³: 749,136 FeCl₃; 48,0 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 0,864 кг/м³. В качестве экстрагента используют смесь из 80% октанола-1 и 20% деканола-1. Количество экстрагента - 2,931 м³. В результате экстракции, которую осуществляют в противотоке на 5 ступенях при отношении O:В= 2,8:1, получают 0,8733 м³ экстракта и 1,231 м₃ рафината. Состав рафината, кг/м³: 278,964 FeCl₃; 57,53 HCl; сумма хлоридов примесных элементов - 1,036 кг/м³. Хлорид железа реэкстрагируют из экстракта на 4 ступенях при отношении O:В=2,2:1 с использованием в качестве реэкстрагента конденсата (от упаривания вторичного раствора) с содержанием 56,86 кг/м³ HCl. В результате получают регенерированную органическую фазу и реэкстракт в количестве 1,544 м³, содержащий, кг/м³: 350,0 FeCl₃ и 52,36 HCl. Реэкстракт второй стадии содержит целевой продукт в виде очищенного хлорида железа. Регенерированная органическая фаза содержит 15 кг/м³ FeCl₃. Основную часть рафината второй стадии в количестве 0,695 м³ (соотношение основной и остаточной частей рафината 3,9: 1) объединяют с исходным раствором. Объем сбросного раствора в виде остаточной части рафината первой стадии составляет 8,29% от объема исходного раствора. Степень извлечения хлорида железа в реэкстракт второй стадии, являющийся целевым продуктом, составляет 96,5% при концентрации 350 кг/м³ FeCl₃. Количество каждого из примесных компонентов в продукте находится ниже предела чувствительности измерительного прибора ICP.

Данные примеры являются иллюстрацией принятых вариантов выполнения способа и конкретные значения параметров осуществления отдельных операций следует рассматривать как предпочтительные в пределах существа заявленного изобретения, определенного его патентной формулой.

Из вышеприведенных примеров наглядно следует, что заявляемый способ обеспечивает получение высокочистого раствора хлорида железа с концентрацией не менее 300 кг/м³. Извлечение хлорида железа составляет 96-98% независимо от характера примесей, присутствующих в исходном солянокислом растворе. Объем сбросных растворов составляет в пределах 2-3 и 8-16% объема исходного раствора соответственно для первого и второго вариантов способа. Получаемые растворы хлорида железа пригодны к использованию в высокоэффективных установках распылительного обжига для получения в одном процессе регенерированной 18-19%-ной соляной кислоты и высокочистого оксида железа. Предлагаемые варианты реализации способа позволяют оптимизировать материальные потоки и используемое оборудование. Данный способ может быть эффективно использован при экстракционном извлечении других металлов, в частности, титана.