JPH01317128A - 希塩酸から塩化第二鉄を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、希塩酸から塩化第二鉄を製造する方法に関す
るものである。特に、本発明は、滴定分析濃度が３５か
ら４５重量％の塩化第二鉄水溶液を製造する方法に関す
るものである。

従来の技術 この濃度の塩化第二鉄水溶液は、水処理において凝集剤
として使用される。この点については、この用途を記載
した「カーク−オスマー（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ）　
」第３版、第２４巻、３９４〜３９６頁（１９８４年）
と第１０巻、４９８頁（１９８０年）を参照されたい。

この塩化第二鉄水溶液を製造する最も単純な方法は、鉄
を濃塩酸で溶かす方法である。この方法で得られる溶液
は、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ２）を約３６重量％含んでお
り、これを塩素化することによって、滴定分析値が約４
１重量％の塩化第二鉄（ＦｅＣｌ２）溶液が得られる。

この溶液はそのまま凝集剤として使用することができる
。通常市販されているのはこの４１％の塩化第二鉄溶液
である。ｐｅｃＩ２とＦｅｃ］３は蒸発によって濃縮さ
れると部分的に加水分解を受けてＨＣＩを発生するので
、ＦｅＣ１゜の濃縮溶液にしておく必要がある。しかし
、水処理の場合にはＦｅＣｌ２中にＨＣＩが存在してい
ることは都合が悪い。

この方法の欠点は濃塩酸を使用しなければならないとい
う点にある。

アメリカ合衆国特許第４．０６６、７４８号には、脱ス
ケール浴から来るＦｅＣ１□溶液を出発材料とする方法
が記載されている。しかし、この方法では塩化第一鉄を
濃縮することが必要であり、しかも、２段階の塩素化が
必要である。

アメリカ合衆国特許第３．６８２．５９２号には、上記
の方法と類似した方法が記載されているが、この方法で
は塩化第一鉄溶液を酸素と接触させている。

現在までのところ、希酸を出発原料とする簡単な方法は
知られていない。塩酸溶液の場合に注意すべき点は、大
気圧での水−ＨＣｌ共沸混合物の濃度は２０．５重量％
であるという点である。しかし、濃度が３６％以上の塩
化第一鉄溶液を得るためには、約２４重量％の酸溶液を
出発原料としなければならない。

発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、上記の共沸混合物の濃度より低い濃度
の酸を使用することができ、しかもＨＣｌおよび／また
は塩化第一鉄および／または塩化第二鉄の濃縮を必要と
した従来方法の上記問題点を無くした方法を提供するこ
とにある。

課題を解決するための手段 本発明の提供する希塩酸から塩化第二鉄を製造する方法
は下記の段階によって構成されている。

（ａ）塩酸が無くなるまで鉄を塩酸を含む溶液と接触さ
せ、 （ｂ）得られた溶液を塩素化して塩化第二鉄溶液とし、 （ｃ）上記（ｂ）段階で得られた溶液を減圧し、（ｄ）
上記（ｃ）段階で得られた液相の一部を上記（ｂ）段階
に再循環し、残りの部分を塩化第二鉄として取り出す。

上記鉄としては、鉄、酸化鉄または鉄と酸化鉄との混合
物が使用される。鋼鉄部品の切削加工からの削り屑、鋼
鉄部品の孔明は加工で生じる切り屑またはプレス加工で
生じる屑を使用するのが便利である。これらの回収鉄は
多かれ少なかれ酸化されている。

上記希塩酸を含む溶液は、１５から２５重量％の塩酸を
含む水溶層でよい。これより濃度の高い溶液を使用して
も本発明の範囲を逸脱することはないが、その場合には
、上記の従来法を用いた方が簡単である。本発明は、共
沸濃度以上に濃縮することが不可能な、いわゆる残留酸
に対して特に有効である。通常、この残留酸の濃度は一
般に１５重量％と共沸濃度との間にある。塩酸を１５重
量％未滴しか含まない酸を使用しても本発明の範囲を逸
脱することはないが、この場合には、従来の蒸留法によ
って酸を１５重量％以上に濃縮する方が簡単である。ま
た、上記の希塩酸を含む溶液は、塩化第一鉄を含んでい
てもよく、場合によっては、さらには、少量の塩化第二
鉄を既に含んでいてもよい。

上記（ａ）段階は任意の方法で実施することができるが
、容器中で大気圧で操作するのが好ましい。また、この
（ａ）段階の終点で得られる塩化第一鉄溶液中に塩酸が
全く残らないようにするために、鉄が常に過剰になるよ
うにしておく。鉄と塩酸との間の反応は完全に進行し、
化学量論的に反応する。

塩酸を含む上記溶液の温度は任意の温度でよいが、好ま
しくは２０から５０℃、より好ましくは３５から４５℃
にする。この段階の反応時間も任意であるが、好ましく
は２分から３０時間、さらに好ましくは、３から１５時
間の範囲にする。この（ａ）段階で、上記の塩酸を含む
溶液に、さらに、希塩酸溶液、塩酸と塩化第一鉄を含む
溶液または塩化第一鉄のみを含む溶液、例えば、スケー
ル除去塔から来る溶液を加えることも本発明の範囲を逸
脱するものではない。これらの溶液の量は、残留する塩
酸溶液の好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１
０重量％以下にするのが好ましい。脱スケール処理から
来るＦｅ［：Ｉ２　とＨＣＩとを含む溶液のみを使用し
ても本発明の範囲を逸脱することはないが、この溶液は
、本発明の塩化第二鉄を飲料水の製造プロセスで使った
場合に問題となる過剰な重金属を含んでいてはならない
。（ａ）段階で得られた溶液を塩素化する前に、この溶
液を濾過するか、沈殿分離するのが好ましい。

上記（ｂ）段階は（ａ）段階で得られた塩化第一鉄溶液
を塩素と塩化第二鉄溶液とに接触させて実施する。

この場合、塩素は液体でも気体でもよく、あるいは、塩
素を含む流体でもよい。両者の接触は、塩素と塩化第一
鉄とが確実に接触できる方法であれば、任意の方法で行
うことができる。並流または向流あるいは並流と向流を
組み合わせた並列または直列で運転される多段の接触装
置を用いることができる。

例えば、撹拌装置を備えた反応装置あるいは蒸留塔また
は吸収塔の形式のカラムを用いることができる。特に、
プレートまたは充填リングのような接触装置あるいはこ
れらの接触装置を複数備えているカラムを用いるのが好
ましい。この場合、塩化第一鉄溶液と塩化第二鉄溶液を
塔の頭部から導入し、塩素を塔の底部から導入する。（
塩化第一鉄の量に対して）過剰に塩素を使用した場合に
は、塔の頭部からは少量の塩素と、この塩素に随伴され
るガスと、塩素の蒸気圧によって随伴される少量の水蒸
気とが回収される。塩化第二鉄溶液はこの塔の底部で回
収される。塔の複数の段で塩化第一鉄溶液と塩化第二鉄
溶液とを導入すること、さらには、塩素を塔の複数の段
で導入することも本発明の範囲に含まれる。

得られた塩化第二鉄溶液は、次いで減圧される。

この減圧操作によって回収された液相の一部は（ｂ）段
階に再循環され、残りが製品の塩化第二鉄として回収さ
れる。上記減圧操作時に得られる気相は主として水蒸気
によって構成されている。

塩化第一鉄から塩化第二鉄への塩素化は完全に進行し且
つ化学量論的に行われる。塩化第一鉄の滞留時間は１０
秒以上、好ましくは、４時間以下にするのが好ましい。

ＦｅＣ］２全部を塩素化する必要はなく、要求されるＦ
ｅＣｌ＋の規格仕様では、塩化第二鉄溶液中にｐｅＣＬ
を”０．１から１重量％含んだものも許容されることが
多い。過剰に塩素を使用する場合も本発明の範囲に含ま
れるものである。

（ａ）段階で生成される塩化第一鉄溶液の温度は、好ま
しくは４０から１００℃、より好ましくは６０から９０
℃の範囲である。（ｃ）段階で減圧されて再循環される
塩化第二鉄溶液の温度は、（ｂ）段階の出口温度と減圧
時の圧力によって決定される。この（ｂ）段階の人口に
再循環される塩化第二鉄の温度は、好ましくは５０から
９０℃、より好ましくは５５から８０℃の範囲である。

（ａ）段階で生成した塩化第一鉄の温度と（ｂ）段階の
塔の頭部へ再循環される塩化第二鉄の温度は、例えば、
熱交換機を使用して変えることができる。これらの溶液
は温度を変更しないで使用するのが好ましい。上記の出
口での塩化第二鉄溶液の温度は、主として人口の溶液の
温度と塩化第二鉄に転化される塩化第一鉄の量並びに（
ｂ）段階で使用される装置が断熱装置か恒温装置かによ
って決まる。

好ましくは、断熱装置を用い、（ｂ）段階の終点での溶
液の出力温度は、好ましくは６０から９５℃、より好ま
しくは６５から９０℃の範囲にする。（ｂ）段階は任意
の圧力で操作することができるが、大気圧かそれに近い
圧力で操作し、これをこの大気圧から０．３から０．０
５絶対バールの圧力まで減圧するのがより簡単である。

この減圧操作は、気相とそれから生成する液相を分離す
ることができる任意の容器中で実施できる。減圧操作は
、例えば、ポンプまたは蒸気エジェクターを用いて行う
ことができる。

定常状態で、製品を構成する塩化第二鉄の量はモル数で
（ｂ）段階の人口での塩化第一鉄の量と一致する。（ｂ
）段階に再循環される塩化第二鉄溶液の量は、上記の定
常状態で製品を構成する塩化第二鉄の量の５から１０倍
の範囲にするのが好ましい。

また、本発明の別の実施態様として、（ｂ）段階で生成
した塩化第二鉄溶液を減圧する前に再加熱することもて
きる。

また、（ｂ）段階の人口での塩化第一鉄溶液と、（ｂ）
段階の出口での塩化第二鉄溶液と、再循環される塩化第
二鉄溶液とに熱交換器を設置して、反応が過度に発熱し
た場合、例えば、供給される塩酸濃度が高くなった時に
、熱エネルギーを除去することもできる。

本発明のさらに別の好ましい実施態様では、温度のレベ
ルが互いに同じであれば、塩化第二鉄の製造によって生
じる熱エネルギーを（ｂ）段階に供給される塩化第一鉄
溶液へと移動させることもできる。

添付図面は、本発明の１実施態様を図示したものである
。図を分かり易くするために、ポンプ、弁等は図示して
いない。

参照番号１は鉄５を塩酸溶液６と混合するための容器を
示している。得られた塩化第一鉄溶液７は２の位置で濾
過される。塔３には塩化第−鉄流８と塩化第二鉄流９が
供給される。また、この塔には塩素ガス１４が供給され
る。塩化第二鉄溶液１０は減圧容器４内で減圧される。

得られた塩化第二鉄溶液１２は製品１３と再循環部分９
とに分けられる。

減圧容器４は管路１１を介して図示していない蒸気排出
装置に接続されている。不活性成分と未反応塩素は流れ
１５として排出される。

本発明は、以下の実施例によってより明らかになろう。

しかし、以下の実施例は本発明を何ら限定するものでは
ない。

実施例１ 添付図面に示した装置を用いた。この装置の塔３は内径
が０．３５ｍのガラス製で、充填物の高さは１０ｍであ
る。

６８０ｋｇ／ｈの水に１７０　ｋｇ／ｈの塩酸を含んで
いる溶液を６の位置から導入した。５の位置から導入し
た鉄の削り屑の量はＨＣＩの量に対してかなり過剰にし
た。

得られた塩化第一鉄溶液を濾過した後、塔３に８の位置
で導入した。その温度は７０℃である。塩素ガス流を８
２．７ｋｇ／ｈで１４の位置から導入し、同時に、１５
の位置から不活性成分を５ｋｇ／ｈで回収した。塔３は
１．１絶対バールで運転した。

８２℃の塩化第二鉄溶液を管路１０を介して減圧ポット
４に送り、そこで０．２バールに減圧した。

１３の位置から製品として５４５ｋｇ／ｈの水で希釈さ
れた３７９ｋｇ／ｈのＦｅＣｌ３を回収した。一方、９
を介して３２６９ｋｇ／ｈの水で希釈された２２７２ｋ
ｇ／ｈのＦｅＣｌ３を再循環した。

実施例２ 実施例１と同じ方法で模作したが、塩酸溶液をさらに希
釈した。すなわち、９６３ｋｇ／ｈの水に、１７０ｋｇ
／ｈのＨＣＩを希釈した。塩化第−鉄流８の温度は６０
℃であった。１０の位置で得られた塩化第二鉄溶液の温
度は８４℃であった。これを９３℃に加熱してから０．
１２バールに減圧した。減圧後、実施例１と同じ濃縮の
溶液を１３の位置で回収したが、温度は５７℃であった
。４３６０ｋｇ／ｈの水に希釈された３０３２ｋｇ／　
ｈのＦｅＣｌ３を再循環した。この溶液は塔３の９の位
置に戻る前に７５℃に加熱した。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明を実施するための装置の一実施態様
の概念図である。 （主な参照番号） １・・・容器　　　　　　２・・・濾過器３・・・塔　
　　　　　　４・・・減圧ポット５・・・鉄　　　　　
　　６・・・塩酸溶液７・・・塩化第一鉄溶液　８・・
・塩化第−鉄流９・・・塩化第二鉄流　　１０・・・塩
化第二鉄溶液１１・・・パイプ　　　　　１２・・・塩
化第二鉄溶液１３・・・製品 特許出願人　　ソシエテ　アトケム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）塩酸が無くなるまで鉄を塩酸を含む溶液と
   接触させ、 （ｂ）得られた溶液を塩素化して塩化第二鉄溶液とし、 （ｃ）上記（ｂ）段階で得られた溶液を減圧し、 （ｄ）上記（ｃ）段階で得られた液相の一部を上記（ｂ
   ）段階に再循環し、残りの部分を塩化第二鉄として取り
   出すことを特徴とする希塩酸から塩化第二鉄を製造する
   方法。
2. （２）滴定分析による塩酸濃度が１５重量％である溶液
   と、水−ＨＣｌの共沸組成の溶液との間の濃度の溶液を
   上記（ａ）段階で使用することを特徴とする請求項１に
   記載の方法。