概述[1]
氯化鐵，黑棕色六方晶系結(jié)晶。在透射光線下呈石榴紅色，反射光線下呈金屬綠色。 易溶于水、甲醇、乙醇、丙酮和乙醚。溶于液體二氧化硫、三溴化磷、三氯氧磷、乙胺、苯胺，微溶于二硫化碳，不溶于甘油。三氯化鐵有腐蝕性。其粉塵能刺激黏膜引起炎癥。生產(chǎn)操作人員和裝卸搬運人員要穿工作服、橡皮圍裙，戴乳膠手套等勞保用品，防止與皮膚接觸。生產(chǎn)設(shè)備要密閉，車間通風(fēng)良好。
生產(chǎn)方法
方法一[2]：應(yīng)用硫鐵礦燒渣生產(chǎn)液體三氯化鐵，經(jīng)過反應(yīng)、沉清、氧化、蒸發(fā)等工藝，制得液體三氯化鐵，產(chǎn)品符合GB/T1621-93工業(yè)氯化鐵標(biāo)準(zhǔn)。此法具有工藝條件溫和，操作方法簡單，容易形成規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點，特別適宜于硫鐵礦與制酸廠生產(chǎn)。工藝流程示意圖如下。
這個過程反應(yīng)原理為硫鐵礦渣具有三種形態(tài)的氧化物，分別是 FeO、Fe3O4、Fe2O3、其中FeO為 0.5%左右，其余的是Fe3O4、Fe2O3，它們與鹽酸的反應(yīng)式如下所示：
FeO+2HCl=FeCl2+H2O
Fe3O4+8HCl=2FeCl3+ FeCl2+4H2O
Fe2O3+6HCl= 2FeCl3 +3H2O
反應(yīng)后的液體三氯化鐵中還存在少量的FeCl2用雙氧水氧化成FeCl3，反應(yīng)方程式如下所示：
2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O
具體的反應(yīng)及控制過程如下：將4噸30%的鹽酸加入5000L的搪玻璃反應(yīng)釜內(nèi)，然后一邊攪拌一邊加入礦渣1.665噸（含鐵50%），礦渣與鹽酸的質(zhì)量比為0.4~0.45:1，由于反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度不斷上升，而溫度上升使得反應(yīng)速度加快，所以反應(yīng)過程的溫度不用控制，讓其自然地升高，最高溫度可以達(dá)到98℃左右，反應(yīng)時間大概為1h,反應(yīng)完成控制游離酸含量 約為2%。
控制游離酸含量較高是為了下一步的氧化提供有利的反應(yīng)條件。固液分離過程將反應(yīng)釜內(nèi)的物料放入到上部圓形下部錐形內(nèi)襯瓷板的沉清池內(nèi)進(jìn)行沉清，大概8個小時后，再放出上層棕色的清液到儲液池，再加清水洗渣，沉清后的清液再放到儲液池，底部殘渣用水沖洗，排到廢水處理池沉淀分離。
氧化過程是將分離出的清液在常溫下用泵送入到混合器與雙氧水（含量27.5%）混合，再根據(jù)清液中所含的氯化亞鐵的量來調(diào)整雙氧水的加入量，一般而言是每噸成品加入50kg，最后再來測定氯化亞鐵含量，要控制氯化亞鐵含量小于等于0.25%，然后經(jīng)過氧化處理的清液放入儲液罐。
最后一步過程是濃縮和冷卻過程，氧化后的料液要用泵送入到10000L搪玻璃反應(yīng)鍋內(nèi)，再用石墨加熱器來加熱蒸發(fā)水分，石墨加熱器內(nèi)的蒸汽壓力應(yīng)控制小于等于0.4Mpa，蒸發(fā)終點以測定濃度來控制，當(dāng)料液溫度達(dá)到115℃左右取樣檢測濃度，當(dāng)三氯化鐵含量達(dá)到38%時，放料到冷卻池，自然冷卻到溫度小于等于40℃，就得到了液體三氯化鐵成品。
方法二[3]：鹽酸酸洗廢液制備三氯化鐵，通過在鹽酸酸洗廢液中加入適量的鐵屑和鹽酸 ，調(diào)整料液中氯化亞鐵與鹽酸含量的比例 ，使氯化亞鐵在酸性介質(zhì)下與中性催化劑的作 用 ，直接與氧氣應(yīng)生成三氯化鐵。反應(yīng)方程式為：
2HCl+Fe = FeCl2+ H2
4HCl+ 4FeCl2+ O2=4FeCl3+ 2H2O
鹽酸酸洗廢液制備三氯化鐵工藝流程圖如下所示 。
將適量的鐵屑放人均化池中，再注入鹽酸廢液，任其自然反應(yīng)，制得中間產(chǎn)品氯化亞鐵溶液，然后通過過濾器，濾去雜質(zhì)，清液進(jìn)入成分調(diào)整池，在調(diào)整池中再加人工業(yè)級酸(31％HCl) ，并使料的氯化亞鐵與鹽酸的比例為3.5 ：1。接著進(jìn)行催化氧化過程。
將調(diào)整好的料液泵人反應(yīng)罐中，通人氧氣驅(qū)除罐中液面上的空氣 (約 1kgO2) 密閉反應(yīng)系統(tǒng)，向反應(yīng)罐套層通蒸汽加熱至 50～60℃，同時，緩緩加入適量的催化劑亞硝酸鈉和氧氣，罐中料液開始發(fā)生催化反應(yīng)，反應(yīng)速度不斷加快， 當(dāng)反應(yīng)物料溫度開至65—70℃時 ，停止蒸汽加熱 和暫停加催化劑，并加大氧氣量，控制反應(yīng)罐內(nèi)壓力為0～2kPa ，氧化反應(yīng)處于加速狀態(tài)，隨后，適時添加催化劑，經(jīng)約3小時，氧化反應(yīng)處于終結(jié) ，取樣化驗，F(xiàn)eCl2< 04g/L 時 ，即告氧化反應(yīng)結(jié)束 ，反應(yīng)物便可轉(zhuǎn)入蒸發(fā)濃縮罐。最后進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。
將反應(yīng)罐中的三氯化鐵液體初始產(chǎn)物泵入蒸發(fā)罐中，通蒸汽于夾層內(nèi)加 熱，同時，啟動冷凝器和水環(huán)真空泵，在 加熱減壓的條件下，使物料維持沸騰蒸發(fā)狀態(tài)。 隨著不斷蒸發(fā)濃縮，物體的沸騰溫度也不斷升高 ，適時控制蒸發(fā)濃縮條件，便可分別制得工業(yè)級一、二 、三 類液體三氯化鐵產(chǎn)品(濃度分別為39％、41％、45％) ，最終獲得六水合三氯化鐵固態(tài) (FeCl3·6H2O) 產(chǎn)品。
生產(chǎn)用途[3]
氯化鐵主要用作飲水的凈水劑和廢水的處理凈化沉淀劑。印染工業(yè)用作靛藍(lán)染料染色時的氧化劑和印染媒染劑。有機(jī)合成二氯乙烷等生產(chǎn)的催化劑。銀礦和銅礦的氯化浸提劑。照相和印刷制版的刻蝕劑。制造磷酸鐵等鐵鹽、醫(yī)藥、顏料和墨水的原料。在建筑混凝土中滲入其溶液后能增加建筑物強(qiáng)度、抗腐蝕性和防止?jié)B水。用于電子工業(yè)線路板及熒光數(shù)字筒生產(chǎn)。生產(chǎn)肥皂的廢液回收甘油時的凝聚劑。
此外主要用作工業(yè)水處理、照相和印刷制版的腐蝕劑、有機(jī)合成工業(yè)的催化劑、氧化劑,染料工業(yè)的氧化劑和媒染劑制造其它鐵鹽、顏料、墨水、醫(yī)藥的原料等 高純級(99.99%)在氫作用下和金屬鹵化物氣相共還原產(chǎn)生可分離的金屬間化合物,該化合物具有導(dǎo)熱導(dǎo)電、磁感應(yīng)和抗氧化特性。
參考文獻(xiàn)
[1] 化學(xué)教材研究中心．化學(xué)選修4．北京：人民教育出版社，2010.
[2] 李春華. 用硫鐵礦燒渣生產(chǎn)液體三氯化鐵新工藝[J]. 廣東化工, 2004, 31(5):5-5.
[3] 龍松貞. 鹽酸酸洗廢液制備三氯化鐵新工藝的探討[J]. 漣鋼科技與管理, 2000(2):57-59.
[4] 北京師范大學(xué)、華中師范大學(xué)、南京師范大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室．無機(jī)化學(xué)．北京：高等教育出版社，2003：772-772