[发明专利]从富铁金属氯化物废物中回收金属铁和氯气有用成分的电化学方法

权利要求书

1.一种从富铁金属氯化物溶液中回收金属铁和氯气的电化学方法，所述方法包括：

a)提供富铁金属氯化物溶液；

b)在电解池中将所述富铁金属氯化物溶液电解，所述电解池包含装配有具有比铁更高的氢超电势的阴极且含有pH为约2以下的阴极电解液的阴极室，装配有阳极且含有阳极电解液的阳极室，和允许阴离子通过的分离器，所述电解步骤包括使所述富铁金属氯化物溶液在所述电解池的非阳极室中循环，由此导致铁电沉积在阴极上且氯气在阳极析出，并留下贫铁溶液；

c)分别回收所述电沉积的铁和所述氯气；和

d)使至少部分所述贫铁溶液再循环至a)中所述富铁金属氯化物溶液中。

2.根据权利要求1的电化学方法，其中当阴极电解液主要含AlCl₃作为非铁金属氯化物时，将阴极电解液的pH定期调整至在约-1至约2、优选约-1至约-0.1、更优选约-0.6至约-0.3之间的预定pH。

3.根据权利要求1的电化学方法，其中当阴极电解液主要含MgCl₂作为非铁金属氯化物时，将阴极电解液的pH定期调整至约0.3-1.8、优选约0.6-1.5、更优选约0.6-1.1、最优选约0.9-1.1的预定pH。

4.根据权利要求2或3的电化学方法，其中在所述电解b)的上游调整阴极电解液的pH。

5.根据权利要求1-4中任一项的电化学方法，其中再循环d)以约60％以上、优选约80％以上、更优选约95％以上的再循环率进行。

6.根据权利要求1-5中任一项的电化学方法，其中在25℃下在0.5摩尔.dm^-3HCl中，在200A.m^-2下阴极具有大于约425mV的过电压。

7.根据权利要求6的电化学方法，其中所述阴极由一种材料构成或涂覆，所述材料为钛、钛合金、锆、锆合金、锌、锌合金、镉、镉合金、锡、锡合金、铜、铜合金、铅、铅合金、铌、铌合金、金、金合金、汞或具有汞的金属汞合金中的一种。

8.根据权利要求7的电化学方法，其中所述材料由钛或钛合金，优选钛钯ASTM等级7组成。

9.根据权利要求1-8中任一项的电化学方法，其中在电解步骤之前将阴极预处理，优选通过浸入氢氟酸-硝酸混合物中化学酸洗并用去离子水彻底冲洗以除去痕量酸，所述氢氟酸-硝酸混合物优选具有以下组成：约70体积％浓度HNO₃、约20体积％浓度HF和约10体积％H₂O。

10.根据权利要求1-9中任一项的电化学方法，其中所述阳极电解液在电解池的阳极室内的回路中循环。

11.根据权利要求1-10中任一项的电化学方法，其中所述阳极电解液包含优选约10-37重量％、更优选约20重量％的HCl，优选1-约20重量％、更优选约16重量％的盐，所述盐为MgCl₂、NaCl、LiCl、KCl或CaCl₂中的至少一种，和优选10-约12,000重量ppm、更优选约8000-10000重量ppm的Fe(III)作为缓蚀剂。