用于酸性氯化铝体系中亚铁离子氧化的系统的制作方法

本实用新型属于氧化铝生产领域，特别是用于酸性氯化铝体系中亚铁离子氧化的系统。

背景技术：

在“一步酸溶法”生产氧化铝工艺中，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。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。因此需要在原有的工艺中接入适合酸性氯化铝体系中亚铁离子氧化的装置，将浸出液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺。

目前，在高氯体系下的氯化铝浸出液中，一般采用高价态的氯化物作为亚铁离子的氧化剂将浸出液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，比如氯酸盐(ClO₃^-)和高氯酸盐(ClO₄^-)。但是此种氧化剂在高热下易分解产生有毒气体，作为危险化学品运输、存储要求严格，而且会向体系中引入杂质离子进而影响后续工艺。气态氧化剂(比如氧气、空气或臭氧)具有氧化能力强、反应条件温和、不产生二次污染等优点，被广泛应用于各行业。但是，由于臭氧在酸性条件下产生羟基自由基的能力显著降低，氧化能力和利用率也均降低，因此目前并没有合适的系统能够应用气态氧化剂对酸性氯化铝体系中的亚铁离子进行氧化。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于酸性氯化铝体系中亚铁离子氧化的系统，该系统能够应用气态氧化剂对酸性氯化铝体系中的亚铁离子进行氧化。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于酸性氯化铝体系中亚铁离子氧化的系统，包括：氧化剂储罐、氯化铝料液储罐、氧化罐、尾气破坏器和氧化料液储罐；

所述氧化剂储罐用于提供气态氧化剂；

所述氯化铝料液储罐用于提供氯化铝料液；

所述氧化罐的下部分别设置有用于所述气态氧化剂进入的进气口和用于所述氯化铝料液进料的进料口，所述氧化罐用于利用所述气态氧化剂使所述氯化铝料液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，以得到氧化料液；所述氧化罐的上部分别设置有用于废气排出的废气出口和用于所述氧化料液排出的出料口；

所述出料口处设置有出料管线，用于输出所述氧化料液；所述出料管线上设置有氧化料液检测装置，用于对所述出料管线中的氧化料液进行Fe²⁺含量检测；

所述氧化料液储罐用于在所述氧化料液检测装置检测的Fe²⁺含量合格时接收来自所述出料管线的氧化料液；

所述氧化罐的下部还设置有循环入料口，用于在所述氧化料液检测装置检测的Fe²⁺含量不合格时将所述出料管线的氧化料液输入所述氧化罐中进行重新氧化。

优选地，所述氧化罐内还设置有曝气装置，所述曝气装置包括曝气盘，用于将经进气口接收的来自所述氧化剂储罐的气态氧化剂进行曝气均布。

优选地，所述曝气盘为纳米微孔结构曝气盘。

优选地，所述氧化罐内还设置有液体分布器，所述液体分布器设置于所述曝气盘与进料口之间的位置，用于对经进料口接收的来自所述氯化铝料液储罐的氯化铝料液进行均布。

优选地，当所述气态氧化剂为臭氧时，所述系统还包括尾气破坏器，用于将来自所述废气出口的废气中的臭氧分解除去。

优选地，自所述废气出口至所述尾气破坏器的管线上设置有酸吸收装置，用于将来自所述废气出口的废气中的酸性气体吸收除去。

优选地，所述氧化罐内设置有衬四氟内衬。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的用于酸性氯化铝体系中亚铁离子氧化的系统，能够将气态氧化剂与氯化铝料液充分反应，从而提高气态氧化剂的利用率，以将其中的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酸性氯化铝体系中亚铁离子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酸性氯化铝体系中亚铁离子氧化的系统，包括：氧化剂储罐1、氯化铝料液储罐4、氧化罐2、尾气破坏器3和氧化料液储罐12；

所述氧化剂储罐1用于提供气态氧化剂；气态氧化剂可以是空气、氧气或者臭氧；

所述氯化铝料液储罐4用于提供氯化铝料液；氯化铝料液中含有Fe²⁺和Fe³⁺；

所述氧化罐2的下部分别设置有用于所述气态氧化剂进入的进气口5和用于所述氯化铝料液进料的进料口6，所述氧化罐2用于利用所述气态氧化剂使所述氯化铝料液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，以得到氧化料液；所述氧化罐2的上部分别设置有用于废气排出的废气出口8和用于所述氧化料液排出的出料口9；

所述出料口9处设置有出料管线13，用于输出所述氧化料液；所述出料管线13上设置有氧化料液检测装置131，用于对所述出料管线13中的氧化料液进行Fe²⁺含量检测，从而根据检测到的Fe²⁺含量判断所述出料管线13的氧化料液是否合格；

所述氧化料液储罐12用于在所述氧化料液检测装置131检测的Fe²⁺含量合格时接收来自所述出料管线13的氧化料液；

所述氧化罐2的下部还设置有循环入料口7，用于在所述氧化料液检测装置131检测的Fe²⁺含量不合格时将出料管线13的料液输入所述氧化罐2中进行重新氧化。

氧化料液检测装置131是对氧化料液中的Fe²⁺含量进行检测，一般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一定量的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7输入所述氧化罐2中进行循环氧化至合格；合格的氧化料液输入氧化料液储罐12中存储；当所述氧化罐2输出的氧化料液合格时，将其直接输入氧化料液储罐12中存储。

由于要保证将料液中的Fe²⁺尽可能全部氧化为Fe³⁺，因此一般气态氧化剂的通入量是过量的，因此废气中会包含未反应的气态氧化剂，当气态氧化剂为空气或者氧气时，废气可直接排放；但是当气态氧化剂为臭氧时，直接排放会影响空气质量，为解决该问题，在一种实施方式中，当所述气态氧化剂为臭氧时，所述系统还包括尾气破坏器3，用于将来自所述废气出口8的废气中的臭氧分解除去，即将废气经过尾气破坏器3处理，使其中的臭氧经高温催化分解为氧气后排放。

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。

本领域技术人员可以理解，自氧化料液检测装置131的出口至氧化料液储罐12的管线上设置有阀门，自氧化料液检测装置131的出口至循环入料口7的管线上也设置有阀门，以方便控制氧化料液检测装置131出口的氧化料液(也是出料管线13的氧化料液)的去向。

本实用新型的用于酸性氯化铝体系中亚铁离子氧化的系统，通过对出料管线13的氧化料液进行Fe²⁺含量检测，从而判断出料管线13的氧化料液是否合格，合格了才将其输出至氧化料液储罐12；不合格时会将其经循环入料口7循环至氧化罐2中进行重新氧化，直至合格，然后才将其输出至氧化料液储罐12。这种设置保证了气态氧化剂对氯化铝料液的充分氧化，提高了气态氧化剂的氧化效率和利用率，从而保证将其中的Fe²⁺尽可能全部氧化为Fe³⁺，从而有利于后续的除铁工艺。

在一种实施方式中，所述氧化罐2内还设置有曝气装置，所述曝气装置包括曝气盘10，用于将经进气口5接收的来自所述氧化剂储罐1的气态氧化剂进行曝气均布，从而实现气态氧化剂与氯化铝料液的充分接触，以利于氧化还原反应的充分进行，从而进一步保证将氯化铝料液中的Fe²⁺尽可能全部氧化为Fe³⁺。

曝气装置一般包括曝气管线和曝气盘，曝气管线将需要曝气的气体输入曝气盘，通过曝气盘进行曝气均布，使气体均匀分布。曝气装置可使用耐酸耐高温材料，比如钢衬氟塑料材料。

在一种实施方式中，所述曝气盘10为纳米微孔结构曝气盘。

曝气盘10的孔径大小可以为5～50μm，比如20-30μm。

为了保证气态氧化剂和氯化铝料液的充分接触和反应，在一种实施方式中，所述氧化罐2内还设置有液体分布器(图中未示出)，所述液体分布器设置于所述曝气盘10与进料口6之间的位置，用于对经进料口6接收的来自所述氯化铝料液储罐4的氯化铝料液进行均布，从而增大气态氧化剂和氯化铝料液的接触面积，使二者充分接触和反应。

液体分布器是本领域的常用设备，比如管槽式液体分布器、孔槽式液体分布器、槽盘式液体分布器等。

在一种实施方式中，自所述废气出口8至所述尾气破坏器3的管线上设置有酸吸收装置11，用于将来自所述废气出口8的废气中的酸性气体吸收除去。

由于在酸性坏境下，气态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，呈酸性，因此，废气中可能会混有HCl气体，酸吸收装置11的设置可以吸收HCl气体以除去。酸吸收装置11中所用的吸收液为水或碱性溶液，比如氢氧化钠溶液。

在一种实施方式中，所述氧化罐2内设置有衬四氟内衬。

衬四氟内衬是指钢衬聚四氟乙烯类复合内衬，具有较好的耐强酸强碱性，耐腐蚀性好。

在一种实施方式中，本实用新型的用于酸性氯化铝体系中亚铁离子氧化的系统的运行过程如图1所示：

氧化剂储罐1中的气态氧化剂经进气口5输入氧化罐2后，经曝气装置的曝气盘10进行曝气均布；氯化铝料液储罐4中的氯化铝料液经进料口6输入氧化罐2后，与曝气均布后的气态氧化剂进行充分接触并发生氧化还原反应，气态氧化剂将氯化铝料液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺；然后废气经废气出口8输出至酸吸收装置11中以将其中的HCl气体吸收除去；然后，当气态氧化剂为空气或氧气时，酸吸收装置11出口的废气(为空气或氧气)直接排放；当气态氧化剂为臭氧时，酸吸收装置11出口的废气(臭氧)输出至尾气破坏器3中进行高温催化分解为氧气后排放；氧化后的氧化料液经出料口9输出至氧化料液检测装置131中进行Fe²⁺含量检测，以根据检测到的Fe²⁺含量判断所述出料管线13的氧化料液是否合格；若合格，则将其输入氧化料液储罐12；若不合格，则将其经循环入料口7输入氧化罐2内进行重新循环以充分氧化，直至出料管线13的氧化料液合格，然后将其输入氧化料液储罐12。