專利名稱：高品質(zhì)碳酸鍶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種高品質(zhì)碳酸鍶制備方法，尤其涉及一種以天青石礦為原料生產(chǎn)高品質(zhì)碳酸鍶產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
碳酸鍶是最主要的鍶鹽產(chǎn)品，主要應(yīng)用于生產(chǎn)彩色顯示器玻殼、磁性材料、煙火等，應(yīng)用領(lǐng)域涉及電子、材料、化工、制糖、冶金、軍工等。碳酸鍶的生產(chǎn)工藝主要包括黑灰法(即碳還原法)和復(fù)分解法，但由于復(fù)分解法需要消耗大量的化工產(chǎn)品(酸、堿、鹽等)，工藝流程長，產(chǎn)品純度較低，成本較高等缺點，在工業(yè)生產(chǎn)中很少采用。黑灰法是通過用煤還原天青石礦成為可溶性的硫化鍶，然后通過水浸取出可溶性的硫化鍶，通過硫酸除鋇(對于高鋇天青石礦)，再用煤煅燒石灰石得到的二氧化碳?xì)怏w碳化得到碳酸鍶。該法生產(chǎn)中往往有單質(zhì)硫存在于碳酸鍶產(chǎn)品中，致使碳酸鍶產(chǎn)品品質(zhì)下降，有些生產(chǎn)過程中產(chǎn)生較多的單質(zhì)硫，可以在沉淀過程中撈去浮硫，但該方法不能保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和生產(chǎn)合格的碳酸鍶產(chǎn)品。單質(zhì)硫形成于天青石礦還原階段，由于碳還原過程工藝條件控制不當(dāng)，使得還原中間產(chǎn)物單質(zhì)硫大量形成，而單質(zhì)硫在浸取硫化鍶的過程中與硫化鍶形成多硫化鍶而進入溶液，當(dāng)用二氧化碳碳化時，單質(zhì)硫解析出來并進入碳酸鍶產(chǎn)品中，導(dǎo)致碳酸鍶品質(zhì)下降。
中國專利CN01108658.0公開的“一種再生循環(huán)生產(chǎn)碳酸鍶的方法”，是將天青石粉與煤焙燒產(chǎn)生的副產(chǎn)物二氧化碳與硫化鍶和純堿反應(yīng)的副產(chǎn)物硫化鈉反應(yīng)，再合成純堿，反復(fù)循環(huán)。由于碳還原過程中副產(chǎn)的二氧化碳?xì)怏w含有較多的雜質(zhì)和固體微塵，使得與硫化鈉母液反應(yīng)合成純堿變得比較麻煩，而且合成純堿的品質(zhì)不一定適合于生產(chǎn)碳酸鍶的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供了一種以天青石礦為原料、采用工業(yè)純堿作為碳化劑生產(chǎn)碳酸鍶的新方法。
本發(fā)明生產(chǎn)高品質(zhì)碳酸鍶產(chǎn)品的方法，包括以下工藝步驟
①將天青石礦粉與還原煤粉以1∶0.5～1∶5的重量比例混合，在900～1300℃的溫度下焙燒0.5～10小時得到黑灰，再將黑灰用水逆流浸取得硫化鍶溶液；浸取的硫化鍶溶液濃度控制在100～250g/L；碳還原天青石一般采用轉(zhuǎn)窯連續(xù)生產(chǎn)，其中天青石選用硫酸鍶含量為55～75％的天青石礦粉；還原煤為可選用焦煤、不粘煤、瘦煤、氣煤、肥煤，長焰煤、無煙煤等任何一種；②加入硫化鍶摩爾量95～105％的純堿，在攪拌下于90～100℃反應(yīng)0.5～5小時，生成含有碳酸鍶沉淀和低鐵硫化堿溶液的料漿；其中純堿可采用工業(yè)純堿溶液或固體純堿，液體純堿可采用高位槽計量加入，固體純堿可通過螺旋進料器連續(xù)加入；③將料漿通過固液分離得到碳酸鍶沉淀和低鐵硫化堿溶液；④將碳酸鍶用水逆流洗滌3～5次，干燥得到高品質(zhì)碳酸鍶產(chǎn)品；將洗滌碳酸鍶的第一次母液與碳酸鍶料漿的離心母液合并，通過以導(dǎo)熱油為介質(zhì)的真空蒸發(fā)器蒸發(fā)，得到低鐵硫化堿副產(chǎn)品。
降低碳酸鍶中硫含量的關(guān)鍵在于控制好還原過程的工藝條件，使得還原過程進行完全，減少還原過程中間產(chǎn)物單質(zhì)硫的形成，但這在大規(guī)模生產(chǎn)中有時比較困難。碳還原過程中生成的單質(zhì)硫，在用水浸取的過程中與硫化鍶反應(yīng)生成多硫化鍶，這種多硫化鍶使得硫化鍶的浸出液呈現(xiàn)黃色，故俗稱黃水。硫化鍶浸取過程的化學(xué)反應(yīng)為SrS+(x-1)S→SrSx用純堿碳化黃水，多硫化鍶轉(zhuǎn)化為多硫化鈉而進入碳化母液，不解析出單質(zhì)硫，碳酸鍶中的硫含量會大為降低。從母液中回收硫化堿時，多硫化鈉進入硫化堿產(chǎn)品中，但不影響硫化鈉產(chǎn)品的質(zhì)量，而且回收的硫化堿中鐵含量很低，屬于低鐵硫化堿，市場需求旺盛。純堿碳化發(fā)生如下反應(yīng)SrSx+Na2CO3→SrCO3+Na2Sx(x＞1)該方法中，通過純堿量控制技術(shù)和特殊的碳酸鍶洗滌方法，使制備的碳酸鍶產(chǎn)品的綜合品質(zhì)有較大的改善，所得到的碳酸鍶產(chǎn)品執(zhí)行國標(biāo)GB10660-1989分析方法，產(chǎn)品各項指標(biāo)如下碳酸鍶(SrCO3)含量≥97.0％，碳酸鈣(CaCO3)含量≤0.50％，碳酸鋇(BaCO3)含量≤1.0％，鈉(Na)含量≤0.25％，鐵(以Fe2O3計)含量≤0.01％，氯化物(以Cl計)含量≤0.12％，總硫(以S計)含量≤0.08％，磷(以P2O5計)含量≤0.01％，水分≤0.3％，鹽酸不溶物含量≤0.15％，均優(yōu)于國標(biāo)優(yōu)級品的技術(shù)要求。
本發(fā)明的副產(chǎn)物含硫化鈉60～70％的低鐵硫化堿，執(zhí)行國標(biāo)GB/T 10500-2000分析方法，產(chǎn)品達到低鐵硫化堿的技術(shù)指標(biāo)硫化鈉(Na2S)含量≥60％，亞硫酸鈉(Na2SO3)含量≤2.0％，硫代硫酸鈉(Na2S2O3)含量≤2.0％，總鐵(以Fe計)含量≤0.003％，水不溶物含量≤0.1％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明以天青石礦為原料、采用工業(yè)純堿作為碳化劑，使多硫化鍶轉(zhuǎn)化為多硫化鈉而進入碳化母液，不解析出單質(zhì)硫，碳酸鍶中的硫含量會大為降低，提高了碳酸鍶的綜合品質(zhì)，使碳酸鍶產(chǎn)品的各項技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于工業(yè)優(yōu)等品的高品質(zhì)。
2、本發(fā)明通過回收母液中的低鐵硫化堿，使得該技術(shù)生產(chǎn)碳酸鍶的綜合成本不增加反而有所減小，同時副產(chǎn)的低鐵硫化堿的含硫化鈉在60～72％，產(chǎn)品達到國標(biāo)GB/T 10500-2000的技術(shù)指標(biāo)。
3、本發(fā)明使碳酸鍶的生產(chǎn)工藝簡化，操作簡單、流程短、設(shè)備材質(zhì)要求不高，設(shè)備投資小，主、副產(chǎn)品市場需求均旺盛，具有很好的經(jīng)濟效益。
具體實施例方式
實施例1、將硫酸鍶含量為55～70％的天青石礦粉與還原煤粉以1∶1～1∶1.5的重量比例混合，在1100～1200℃的溫度下焙燒4～5小時得到黑灰，用水逆流浸取3次，得到浸取液A，和浸渣a，再用浸取液A逆流浸取另一份黑灰，得到浸取液B和浸渣b，用浸取液B再次浸取第三份黑灰得到浸取液C和浸渣c；合并浸渣a、b、c為總浸渣，堆放；所得到的浸取液C為Sr含量(以SrS計)為50～200g/L的黃水。
取含SrS 153g/L的黃水3升，置于帶有攪拌的間歇式反應(yīng)器中，再加入136g工業(yè)固體純堿純堿反應(yīng)(固體純堿通過螺旋進料器連續(xù)加入)，反應(yīng)溫度為90℃，純堿加料時間為20分鐘，加料完畢后繼續(xù)反應(yīng)1.5小時，離心分離所得碳酸鍶料漿，固體分別用200mL水逆流洗滌4次，在110℃下烘干得到碳酸鍶產(chǎn)品。碳酸鍶產(chǎn)品為白色粉末，經(jīng)測定，粒度D50＝3.764μm，化學(xué)分析雜質(zhì)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))分別為CaCO30.5％，BaCO30.3％，Na 0.10％，F(xiàn)e2O30.01％，Cl 0.08％，S 0.06％，P2O50.01％，水分0.35％，鹽酸不溶物0.12％。
將洗滌碳酸鍶的第一次母液與碳酸鍶料漿的離心母液合并，通過以導(dǎo)熱油為介質(zhì)的真空蒸發(fā)器蒸發(fā)，得到低鐵硫化堿副產(chǎn)品。低鐵硫化堿為淺橙色，化學(xué)分析結(jié)果為Na2S 64％，Na2SO31.0％，Na2S2O31.0％，TFe 0.0025％，Na2CO32.25％，水不溶物0.05％。
實施例2、將硫酸鍶含量為55～70％的天青石礦粉與還原煤粉以1∶1～1∶1.5的重量比例混合，在1100～1200℃的溫度下焙燒4～5小時得到黑灰，用水逆流浸取3次，得到浸取液A，和浸渣a，再用浸取液A逆流浸取另一份黑灰，得到浸取液B和浸渣b，用浸取液B再次浸取第三份黑灰得到浸取液C和浸渣c；合并浸渣a、b、c為總浸渣，堆放；所得到的浸取液C為Sr含量(以SrS計)為50～200g/L的黃水。
取含SrS 50g/L(0.4417mol/L)的黃水3升置于有攪拌的間歇式反應(yīng)器中，再加入492mL的40％工業(yè)液體純堿反應(yīng)(液體純堿采用高位槽計量加入)，反應(yīng)溫度為90℃，純堿加料時間為40分鐘，加料完畢后繼續(xù)反應(yīng)0.5小時后進行固液分離，固體分別用100mL水逆流洗滌4次，并在110℃下烘干得碳酸鍶產(chǎn)品。碳酸鍶產(chǎn)品為白色粉末，經(jīng)測定其粒度D50＝3.764μm，化學(xué)分析雜質(zhì)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))分別為CaCO30.3％，BaCO30.3％，Na 0.08％，F(xiàn)e2O30.008％，Cl 0.05％，SO40.15％，P2O50.01％，水分0.35％，鹽酸不溶物0.10％。
將洗滌碳酸鍶的第一次母液與碳酸鍶料漿的離心母液合并，通過以導(dǎo)熱油為介質(zhì)的真空蒸發(fā)器蒸發(fā)，得到低鐵硫化堿副產(chǎn)品。低鐵硫化堿為淺橙色，化學(xué)分析結(jié)果為Na2S 72％，Na2SO30.8％，Na2S2O31.0％，TFe 0.0023％，Na2CO32.10％，水不溶物0.05％。
權(quán)利要求
1.一種以天青石礦為原料生產(chǎn)高品質(zhì)碳酸鍶產(chǎn)品的方法，包括以下工藝步驟①將天青石礦粉與還原煤粉以1∶0.5～1∶5的重量比例混合，在900～1300℃的溫度下焙燒0.5～10小時得到黑灰，再將黑灰用水逆流浸取得硫化鍶溶液；硫化鍶溶液濃度控制在100～250g/L；②加入硫化鍶摩爾量95～105％的純堿，在攪拌下于90～100℃反應(yīng)0.5～5小時，生成含有碳酸鍶沉淀和低鐵硫化堿溶液的料漿；③將料漿通過固液分離得到碳酸鍶沉淀和低鐵硫化堿溶液；④將碳酸鍶用水逆流洗滌3～5次，干燥得到高品質(zhì)碳酸鍶產(chǎn)品；將洗滌碳酸鍶的第一次母液與碳酸鍶料漿的離心母液合并，通過以導(dǎo)熱油為介質(zhì)的真空蒸發(fā)器蒸發(fā)，得到低鐵硫化堿副產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述高品質(zhì)碳酸鍶產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，其特征在于所述天青石礦中硫酸鍶含量為55～75％。
3.如權(quán)利要求1所述高品質(zhì)碳酸鍶產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，其特征在于所述還原煤為焦煤、不粘煤、瘦煤、氣煤、肥煤，長焰煤、無煙煤中的任何一種。
4.如權(quán)利要求1所述高品質(zhì)碳酸鍶產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，其特征在于所述純堿為工業(yè)純堿溶液或固體純堿。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以天青石礦為原料生產(chǎn)碳酸鍶的新方法，該方法將天青石礦粉與還原煤粉以一定的比例混合焙燒得到黑灰，再將黑灰用水逆流浸取得硫化鍶溶液；以純堿為碳化劑，在攪拌下于90～100℃反應(yīng)0.5～5小時，生成含有碳酸鍶沉淀和低鐵硫化堿溶液的料漿，通過固液分離得到碳酸鍶沉淀和低鐵硫化堿溶液；碳酸鍶用水逆流洗滌3～5次，干燥得到高品質(zhì)碳酸鍶產(chǎn)品；洗滌碳酸鍶的第一次母液與碳酸鍶料漿的離心母液合并，通過以導(dǎo)熱油為介質(zhì)的真空蒸發(fā)器蒸發(fā)，得到低鐵硫化堿副產(chǎn)品。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡化，流程短、成本低，設(shè)備投資小，主、副產(chǎn)品的品質(zhì)高，具有很好的經(jīng)濟效益。
文檔編號C01F11/18GK101070177SQ20071001805
公開日2007年11月14日 申請日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者龍光明, 王樹軒, 祁米香, 李坤, 張光輝 申請人:中國科學(xué)院青海鹽湖研究所