本实用新型属于湿法冶金领域，特别涉及用于“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中Fe2+氧化的系统。
背景技术：
粉煤灰是电厂发电过程中产生的一种极具价值的工业废弃物，“一步酸溶法”提取氧化铝工艺技术中，氯化铝浸出液中含有大量的铁离子，包括Fe3+和Fe2+，而铁离子的存在会降低氧化铝的产品质量，需要将铁离子除去。目前，“一步酸溶法”工艺中最有效的除铁技术是用除铁树脂将Fe3+吸附，但是除铁树脂并不能有效吸附Fe2+，因此需要将Fe2+转化为Fe3+才能将铁离子尽可能的全部除去。在原有的用于Fe2+氧化的系统中，一般采用氯酸盐类氧化剂，不仅会引入新的杂质阳离子，同时氯酸盐类的氧化剂在存储、运输以及使用过程中的安全要求极为严格；同时由于采用外部加入的方式，不可避免地会在加入过程中产生逸散的氯气，对环境影响较大。臭氧是一种广泛用于水处理的高效氧化剂，但是将其应用于高温、高盐、高酸体系时臭氧的氧化效率下降。目前并没有能够适用于采用臭氧为氧化剂对“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中Fe2+氧化的系统。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种用于“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中Fe2+氧化的系统，该系统能够采用臭氧为氧化剂对“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中Fe2+氧化，氧化效率高。
本实用新型的技术方案如下：
一种用于“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中Fe2+氧化的系统，包括：
臭氧单元，用于提供臭氧；
储料槽，用于提供氯化铝料液；
氧化罐，用于利用来自所述臭氧单元的臭氧使来自所述储料槽的氯化铝料液中的Fe2+氧化为Fe3+，得到氧化料液和废气；所述氧化罐的上部分别设置有用于所述废气排出的废气出口和用于所述氧化料液排出的出料口；所述氧化罐的下部还设置有循环入料口，用于将经所述出料口排出的的氧化料液输入所述氧化罐中进行循环氧化至合格；
氧化料液储罐，用于接收来自所述氧化罐的合格氧化料液，以供后续除铁单元进行除铁；
酸吸收单元，用于接收来自所述氧化罐的废气并除去其中的酸性气体；所述酸吸收单元包括水洗装置和碱洗装置，所述水洗装置用于接收来自所述氧化罐的废气并除去其中的部分酸性气体，所述碱洗装置用于接收来自所述水洗装置的废气并除去其中残余的酸性气体；
尾气破坏器，用于接收来自所述酸吸收单元的废气，并将其中的臭氧分解后排出。
优选地，所述系统还包括Fe2+检测装置，用于在经所述氧化罐的出料口排出的氧化料液输入所述氧化料液储罐或经所述循环入料口输入所述氧化罐之前对其进行Fe2+含量检测，以判断经所述氧化罐的出料口排出的氧化料液是否合格。
优选地，所述臭氧单元包括：
制氧机，用于对空气进行分离得到氧气；
臭氧发生器，用于使来自所述制氧机的氧气分解聚合得到臭氧。
优选地，所述系统还包括：
第一加料桶，用于向所述水洗装置中加水；
第一循环泵，用于将所述水洗装置底部的液体循环至顶部以对来自所述氧化罐的废气进行水洗。
优选地，所述系统还包括：
第二加料桶，用于向所述碱洗装置中加碱性溶液；
第二循环泵，用于将所述碱洗装置底部的液体循环至顶部以对来自所述水洗装置的废气进行碱洗。
优选地，所述水洗装置为水洗塔。
优选地，所述碱洗装置为碱洗塔。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型的用于“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中Fe2+氧化的系统，能够利用臭氧对氧化铝料液中的Fe2+进行氧化，不仅开拓了气体氧化剂臭氧的应用领域，还由于循环氧化作用，使得能够对氯化铝料液中的Fe2+进行充分氧化，Fe2+尽可能完全地氧化为Fe3+，从而方便后续的除铁工艺。
附图说明
图1是本实用新型的用于“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中Fe2+氧化的系统在一种实施方式中的流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本实用新型的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式仅用于说明本实用新型的内容，实用新型并不仅限于下述实施方式或实施例。应用本实用新型的构思对本实用新型进行的简单改变都在本实用新型要求保护的范围内。
如图1所示，本实用新型提供一种用于“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中Fe2+氧化的系统，其特征在于，所述系统包括：
臭氧单元，用于提供臭氧；
储料槽1，用于提供氯化铝料液；
氧化罐2，用于利用来自所述臭氧单元的臭氧使来自所述储料槽1的氯化铝料液中的Fe2+氧化为Fe3+，得到氧化料液和废气；所述氧化罐2的上部分别设置有用于所述废气排出的废气出口和用于所述氧化料液排出的出料口；所述氧化罐2的下部还设置有循环入料口，用于将经所述出料口排出的氧化料液输入所述氧化罐2中进行循环氧化至合格；
氧化料液储罐4，用于接收来自所述氧化罐2的合格氧化料液，以供后续除铁单元进行除铁；
酸吸收单元，用于接收来自所述氧化罐2的废气并除去其中的酸性气体；所述酸吸收单元包括水洗装置5和碱洗装置6，所述水洗装置5用于接收来自所述氧化罐2的废气并除去其中的部分酸性气体，所述碱洗装置6用于接收来自所述水洗装置5的废气并除去其中残余的酸性气体；
尾气破坏器3，用于接收来自所述酸吸收单元的废气，并将其中的臭氧分解后排出。
由于在酸性坏境下，气体氧化剂与氯化铝溶液反应过程中，可能会生成易挥发的HCl气体，因此废气中会混有HCl气体，酸吸收单元的设置可以吸收HCl气体以除去。一般水洗装置5可以除去全部或者大部分HCl气体，为了保证将HCl气体完全除去，再将经水洗装置5处理后的废气用碱洗装置6进行处理，以除去残余的HCl气体。
由于要保证将料液中的Fe2+尽可能全部氧化为Fe3+，因此一般气体氧化剂的通入量是过量的，因此废气中除了含有HCl气体外，还含有未反应的臭氧，经酸吸收单元处理后的废气直接排放会影响空气质量，因此需要将经酸吸收单元处理后的废气经尾气破坏器3进行处理，使其中的臭氧高温催化分解为氧气后再排放。
水洗装置5为本领域常用的装置，比如水洗塔，所用洗液为水；碱洗装置6为本领域常用的装置，比如碱洗塔，所用洗液为碱性溶液，比如氢氧化钠。二者均是通过洗液与废气的逆流接触实现对HCl气体的洗除。
尾气破坏器3是对臭氧进行加热催化分解的装置，是本领域的常用装置。
本实用新型的用于“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中Fe2+氧化的系统，通过对氧化后得到的氧化料液进行循环氧化处理，保证了氯化铝料液中Fe2+的充分氧化，从而保证将其中的Fe2+尽可能全部氧化为Fe3+，从而有利于后续除铁单元的除铁。其中循环入料口除了能让氧化料液循环氧化外，还能通过从循环入料口输入的氧化料液对氧化罐2内的液体起到扰流作用，以进一步增大臭氧与液体的接触，保证臭氧对Fe2+的氧化效率。其中用臭氧单元提供气体氧化剂，使得经尾气破坏器3处理后的尾气中不含有害污染物质，可以直接排放；且利用臭氧对氧化铝料液中的Fe2+进行氧化，也开拓了气体氧化剂臭氧的应用领域。
在一种实施方式中，所述氧化罐2内设置有布气装置，比如布气板，用于对来自所述臭氧单元的臭氧进行均匀布气，从而使得臭氧分布均匀，有利于增大臭氧与氯化铝溶液的接触面积，从而促使二者充分反应，提高氧化效率。
在一种实施方式中，所述氧化罐2内还设置有布液装置，比如布液板，用于对来自所述储料槽1的氯化铝料液进行均布，增大臭氧与氯化铝溶液的接触面积，从而进一步促使二者充分反应，提高氧化效率。
在一种实施方式中，所述系统还包括Fe2+检测装置13，用于在经所述氧化罐2的出料口排出的氧化料液输入所述氧化料液储罐4或经所述循环入料口输入所述氧化罐2之前对其进行Fe2+含量检测，以判断经所述氧化罐2的出料口排出的氧化料液是否合格。即先利用Fe2+检测装置13对经所述氧化罐2的出料口排出的氧化料液中的Fe2+含量进行检测，根据检测结果是否合格进行后续的处理。若合格，则将其输入所述氧化料液储罐4中；若不合格，则将其经所述循环入料口输入所述氧化罐2中进行继续氧化至合格，然后再输入所述氧化料液储罐4中。
一般Fe2+检测装置13是使用化学方法进行检测，用可检测Fe2+的指示剂(比如，二苯胺磺酸钠)对所述氧化罐2输出的氧化料液进行检测。检测时，首先用水(水需要先煮沸以除去其中的氧气)对所述氧化料液进行稀释，得到待测液，然后再用指示剂检测。若待测液的颜色变为紫红色，则说明所述氧化罐2输出的氧化料液中Fe2+已被氧化完全，所得到的氧化料液为合格氧化料液；若待测液的颜色不发生变化，则说明所述氧化罐2输出的氧化料液中仍还有Fe2+，所得到的氧化料液不合格；对于不合格的氧化料液，如有需要，可用滴定剂溶液(比如，重铬酸钾)对其进行滴定，获知其中的Fe2+含量；当所述氧化罐2输出的氧化料液不合格时，将其通过循环入料口输入所述氧化罐2中进行循环氧化至合格；合格氧化料液输入氧化料液储罐4中存储。
在一种实施方式中，所述臭氧单元包括：
制氧机11，用于对空气进行分离得到氧气；
臭氧发生器12，用于使来自所述制氧机11的氧气分解聚合得到臭氧。
工业上用的制氧机一般是利用高效的氮氧分离吸附剂吸附氮气，吸附一定时间进行解吸再生，周期性操作，达到连续生产氧气的目的。
臭氧发生器是利用高压电离(或化学、光化学反应)，使空气中的部分氧气分解聚合为臭氧，是氧的同素异形转变过程；亦可利用电解水法获得。臭氧的不稳定性使其很难实现瓶装贮存，一般只能利用臭氧发生器现场生产，随产随用。臭氧发生器的分类按臭氧产生的方式划分，臭氧发生器主要有三种:一是高压放电式，二是紫外线照射式，三是电解式。
在一种实施方式中，所述系统还包括：
第一加料桶7，用于向所述水洗装置5中加水；
第一循环泵8，用于将所述水洗装置5底部的液体循环至顶部以对来自所述氧化罐2的废气进行水洗，实现洗液与废气的逆流接触，提高酸性气体的脱除效率和脱除效果。
在一种实施方式中，所述系统还包括：
第二加料桶9，用于向所述碱洗装置6中加碱性溶液；
第二循环泵10，用于将所述碱洗装置6底部的液体循环至顶部以对来自所述水洗装置5的废气进行碱洗，实现洗液与废气的逆流接触，进一步提高酸性气体的脱除效率和脱除效果。
本实用新型提供一种用于“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中Fe2+氧化的系统，其工艺流程如图1所示：
利用制氧机11对空气进行分离得到氧气；
利用臭氧发生器12使来自所述制氧机11的氧气分解聚合得到臭氧；
来自臭氧发生器12的臭氧和来自所述储料槽1的氯化铝料液输入所述氧化罐2中发生氧化还原反应，以将氯化铝料液中的Fe2+氧化为Fe3+后，分别输出废气和氧化料液；
来自所述氧化罐2的废气依次经水洗装置5和碱洗装置6进行洗涤以脱除废气中的酸性气体(HCl气体)；其中，利用第一加料桶7向所述水洗装置5中加水，利用第一循环泵8将所述水洗装置5底部的液体循环至顶部以对来自所述氧化罐2的废气进行水洗；利用第二加料桶9向所述碱洗装置6中加碱性溶液；利用第二循环泵10，用于将所述碱洗装置6底部的液体循环至顶部以对来自所述水洗装置5的废气进行碱洗；
来自所述氧化罐2的氧化料液经Fe2+检测装置13进行Fe2+含量检测，以判断来自所述氧化罐2的氧化料液是否合格；若合格(即，基本不含有Fe2+)，则直接输入氧化料液储罐4中存储，以供后续除铁单元进行除铁；若不合格(即，含有一定量的Fe2+)，则经所述氧化罐2的循环入料口输入所述氧化罐2中进行循环氧化至合格，然后再输入氧化料液储罐4中存储，以供后续除铁单元进行除铁。
本实用新型的用于“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中Fe2+氧化的系统，能够保证对氯化铝料液中Fe2+的充分氧化，从而保证将其中的Fe2+尽可能全部氧化为Fe3+，从而有利于后续除铁单元的除铁。