专利名称：从盐水中除去硅的制作方法
技术领域：
本发明涉及指定用于电解的盐水中除去硅化合物的方法和与其匹配的设备。硅通 常以二氧化硅(Kieselsaure )形式作为伴生元素共同包含在如在盐床中存在或者可 从海盐中获得的那些岩盐或氯化钠内。在盐溶液中，硅以单体或无定形形式或者作为聚硅 酸(Polykiesel s^ire)形式，甚至以附聚物形式存在，且它干扰电解工艺。
背景技术：
根据例如US 4274929A中所述的常规现有技术，通过添加氯化镁并提高pH值而除 去硅。然后，借助非常耗时的混合器-沉降器工艺，沉淀的硅可被离析并从盐水中除去。US 4946565A中同样包括从盐水中除去硅化合物的方法。此处，使用Fe(II)或 Fe(III)，它们与盐水内包含的硅杂质形成络合物，所述络合物在沉降罐内沉淀。此处也在 碱性PH值下操作。在DE 2816772A1中的情况类似。其中要求保护将化学试剂(所述化学试剂可以 是氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙、氯化钙、氯化钡、碳酸钡和/或氯化铁(II))加入到溶液中 以沉淀出和分离除去杂质，且将与该试剂共同存在的杂质的浆料同时输入到该溶液中，从 而与杂质共同沉淀出二氧化硅。在二氧化硅与杂质一起沉淀出的时间期间，调节PH值为8 到11。以上提及的方法的缺点是，它们成本非常高并且非常复杂，且特定硅酸盐的沉淀 必须在碱性PH值下发生，和已经不可能在如在随后的电解工艺中那样的酸性环境中进行。
发明内容
本发明的目的因此是，提供一种快速操作的方法，它是基于常规的现有技术的简 化和改进的实施方式。本发明进一步的目的是，提供可在没有大的花费的情况下整合入已 有的氯碱电解装置内的设备。通过一种从NaCl盐水中除去硅化合物的方法，本发明实现了这些目的，其中·首先在含盐酸的弱盐水中调节小于3的pH值，将氯化铁(III)或其他三价铁离子添加到所述酸化的弱盐水中，·将这样准备的弱盐水连续导入到搅拌的溶解容器内，所述搅拌的溶解容器中除 了盐水以外还存在未溶解的盐，·分批和间歇地将新制盐加入到溶解容器内，·将所形成的强盐水导入到搅拌的缓冲容器内，·将该缓冲容器保持在pH值为5-8，·从缓冲容器中连续引出强盐水流，并过滤，和·排放含有添加的铁和硅的滤饼。在本发明方法的一个实施方案中，将pH值为1-2的用氯化铁(III)掺混的弱盐水 导入到溶解容器内。另外，该溶解容器也可具有用于氯化铁(III)或其他三价铁离子的进
3一步的加料点。例如，可首先向弱盐水中计量加入0.3ppm铁离子，然后向溶解容器中计量 加入另外Ippm铁离子。本发明方法的进一步的实施方案中可设计，给溶解容器或缓冲容器或二者配备空 气射流以供搅拌。本发明方法的另一实施方案中可设计，在压滤机内，从排放的含添加的铁和硅的 滤饼中除去盐水，其中该盐水将返回到该工艺中。通过实施所述方法的设备，本发明实现了进一步的目的，所述设备含有·用于盐的溶解容器，·溶解容器内的搅拌装置，·将盐分批加入到溶解容器内的加料装置，·将弱盐水加入到溶解容器内的加料点，·将盐酸和氯化铁(III)加入到弱盐水供应管线中的加料点，·用于强盐水的缓冲容器，·缓冲容器内的搅拌装置，·在溶解容器和缓冲容器之间的流体连接，-具有强盐水出口和滤饼引出装置的过滤器，·排放口和将强盐水从缓冲容器输送到过滤器中的输送装置。在本发明方法的实施方案中设计，溶解容器和缓冲容器形成一个结构单元，所述 溶解容器和缓冲容器通过溢流口彼此分开。所述溶解容器和缓冲容器的结构单元优选构造 为槽形式。适宜地通过在溶解容器底部处排布的管线，将弱盐水输入到溶解容器中，所述管 线具有钻孔或喷嘴形式的朝上的开口。由此促进该设备的溶解能力。另外，应当在溶解容 器内排布空气射流或盐水射流并且使其定向，使得可在垂直轴周围产生循环流动。
具体实施例方式以下基于实施例，进一步详细阐述本发明的工作方式。
图1显示典具有溶解容器 和缓冲容器、加料装置以及随后的用于强盐水的过滤装置的工艺的原理示意图。采用盐酸2，将盐浓度为220kg/m3的弱盐水1调节到pH值为2。然后，取决于在 新制盐内的硅浓度，向酸化的弱盐水中计量添加数PPm氯化铁(111)3。此处，重要的是，pH 值足够低，因为仅在低于4的pH值下，氯化铁(III)才稳定。若供应的弱盐水具有的pH值 已经低于4，则也可在添加氯化铁(III)之后，实施进一步酸化。将酸化的配有氯化铁(III)的弱盐水导入到溶解容器4内，其中通常总是存在由 未溶解的盐构成的底部沉积物。在约20分钟的间隔内，新制盐加载料通过加料装置5 (它可 以是斗轮装料机)被灌注到溶解容器4内。此处，重要的是，这一加料在短的时间内发生， 即例如一铲斗一次完全加料。除了氯化钠作为主要成分以外，该新制盐中还存在典型的掺混成分，例如已经提 及过的硅，但是还有镁化合物和碳酸钠和氢氧化钠，它们具有强碱性效果。因此，在溶解工 序过程中，在添加新制盐之后的数分钟时间内，在溶解容器4内的弱盐水的pH值快速地从 2变化到11，接着在随后的数分钟内它再次下降回起始的pH值2。一旦pH值达到4，则氯化铁(III)开始分解并反应生成氢氧化铁，其从溶液中沉淀出来。纯粹从视觉上，从溶解和带绿色的透明氯化铁(III)变化到氢氧化铁的转变可通过 如下方式觉察到盐水稍微着棕色。沉淀的氢氧化铁将二氧化硅和其余硅化合物结合到自 身上。此处假设，其可能是吸附过程，然而，其中本发明并不被束缚到这一假设的正确性上。由于氢氧化铁的沉淀反应，重要的是，快速地添加盐，因为与氯化铁(III)掺混的 弱盐水仅有短的时间以在溶解容器4内均勻地分布，和仅仅若已经实现均勻分布，才可经 由溶解容器4的整个体积吸收所存在的硅。因此，也可能合适的是采用有效的搅拌体系支 持流入的弱盐水的快速分布。盐含量为约300kg/m3的强盐水从溶解容器4经溢流口 6流入到缓冲容器7中，所 述缓冲容器7的尺寸使得可靠避免这样的pH值，在该pH值下氢氧化铁可能再次反应变回 为氯化铁(III)。在实践中，5-8的pH范围经证明是有用的，在大于9的pH值下观察到，一 起离析的硅再次溶解。应当也搅拌缓冲容器7，因为在溶解工序的一些时间段期间，pH值低 于4的强盐水从溶解容器4溢流到缓冲容器7中。在这些时间段期间，在缓冲容器7内发 生铁的沉淀反应和硅的同时结合入，且还必须在缓冲容器7内确保空间上均勻的分布。从缓冲容器7中通过盐水泵8引出强盐水9，并在过滤器10中过滤。过滤器残渣 11主要由氢氧化铁和二氧化硅组成。可在压滤机(未示出)内挤压出这些过滤器残渣11， 并且在那回收的强盐水可被循环到缓冲容器内。纯化的强盐水12基本上不合铁化合物和 硅化合物，且视需要在进一步的处理步骤之后，可用于NaCl电解。以下借助显示具有公共设施(Einrichtimgen)的溶解和缓冲容器的图2说明本发 明设备的构造。在槽内联合溶解容器4和缓冲容器7，这两个容器通过溢流口 6彼此分开。 槽朝上开口。对于弱盐水1来说，设计供应管线，在其上也连接用于盐酸2和氯化铁(III)的加 料点，所述管线导引到位于溶解容器底部或者紧挨着位于溶解容器底部上方的弱盐水歧管 15内。弱盐水歧管15由末端密闭的管道钩成，所述管道中嵌有钻孔16。钻孔16垂直朝上 显示，但也可以定向使得它们支持在溶解容器4内的循环流动。溶解容器4配有空气射流 或盐水射流13作为搅拌装置，所述空气射流或盐水射流13与鼓风机或另一压力提高装置 相连并配有喷嘴，从所述喷嘴中空气可在液面下方以高的速度逸出。缓冲容器7也配有这 样的空气射流或盐水射流14。它还具有与盐水泵8相连的强盐水排放口 17，所述盐水泵8 将强盐水9导引到过滤器10中，所述过滤器10配有用于纯化的强盐水12的排放口和用于 过滤器残渣11的排放口。参考标记列表1弱盐水2 盐酸3 氯化铁(III)4溶解容器5加料装置6 溢流口7缓冲容器8盐水泵9强盐水
5
10过滤器11过滤器残渣12纯化的强盐水13溶解容器射流14缓冲容器射流15弱盐水歧管16 钻孔17强盐水排放口
权利要求
从NaCl盐水中除去硅化合物的方法，其中·首先在含盐酸的弱盐水中调节小于3的pH值，·向所述酸化的弱盐水中添加氯化铁(III)或其他三价铁离子，·将这样准备的弱盐水连续导入到搅拌的溶解容器内，在所述溶解容器中除了盐水以外还存在未溶解的盐，·分批和间歇地将新制盐添加到所述溶解容器内，·将所形成的强盐水导入到搅拌的缓冲容器内，·将该缓冲容器保持到pH值为5 8，·从所述缓冲容器中连续引出强盐水流，并过滤，和·排放含有添加的铁和硅的滤饼。
2.权利要求1的方法，其特征在于将pH值为1-2的用氯化铁(III)或其他三价铁离子 掺混的弱盐水导入到溶解容器内。
3.权利要求1或2之一的方法，其特征在于将氯化铁(III)或其他三价铁离子也加入 到溶解容器内。
4.权利要求1-3中任何一项的方法，其特征在于通过射流搅拌溶解容器。
5.权利要求1-4中任何一项的方法，其特征在于通过射流搅拌缓冲容器。
6.权利要求1-5中任何一项的方法，其特征在于在压滤机内，从排放的含添加的铁和 硅的滤饼中除去盐水。
7.实施权利要求1的方法的设备，它含有 用于盐的溶解容器， 溶解容器内的搅拌装置， 将盐分批加入到溶解容器内的加料装置， 用于将弱盐水加入到溶解容器内的加料点， 用于将盐酸和氯化铁(III)或其他三价铁离子加入到弱盐水供应管线中的加料点， 用于强盐水的缓冲容器， 在缓冲容器内的搅拌装置， 在溶解容器和缓冲容器之间的流体连接， 具有强盐水出口和滤饼引出装置的过滤器， 排放口和将强盐水从缓冲容器输送到过滤器中的输送装置。
8.权利要求7的设备，其特征在于溶解容器和缓冲容器形成一个结构单元，所述溶解 容器和缓冲容器通过溢流口彼此隔开。
9.权利要求8的设备，其特征在于所述溶解容器和缓冲容器的结构单元设计为槽形式。
10.权利要求7-9中任何一项的设备，其特征在于通过在溶解容器底部排布的管线，将 弱盐水输入到溶解容器中，所述管线具有朝上的钻孔或喷嘴形式的开口。
11.权利要求7-10中任何一项的设备，其特征在于在溶解容器内排布射流并使其定 向，使得可在垂直轴周围产生循环流动。
全文摘要
本发明公开了从NaCl盐水中除去硅化合物的方法，其中首先在含盐酸的弱盐水中调节小于3的pH值，将氯化铁(III)或其他三价铁离子添加到所述酸化的弱盐水中，将这样准备的弱盐水连续导引到除了盐水以外还存在有未溶解的盐的搅拌的溶解容器内，分批和间歇地将新制盐添加到溶解容器内，将所形成的强盐水导入到搅拌的缓冲容器内，将该缓冲容器保持到pH值为5-8，从该缓冲容器中连续引出强盐水流，并过滤，和排放含有添加的铁和硅的滤液，以及实施所述方法的设备，它含有用于盐的溶解容器，溶解容器内的搅拌装置，将盐分批加入到溶解容器内的加料装置，将弱盐水加入到溶解容器内的加料点，将盐酸和氯化铁(III)加入到弱盐水供应管线中的加料点，用于强盐水的缓冲容器，缓冲容器内的搅拌装置，在溶解容器和缓冲容器之间的流体连接，具有强盐水出口和滤饼引出装置的过滤器，排放口和将强盐水从缓冲容器输送到过滤器中的输送装置。
文档编号B01J8/22GK101925535SQ200880125530
公开日2010年12月22日 申请日期2008年12月23日 优先权日2007年12月28日
发明者C·施特格曼, S·佩尔科嫩, T·施泰因梅茨, W·波尔 申请人:犹德有限公司