一種高純度碳酸鋇的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高純碳酸鋇的生產(chǎn)方法，用重晶石和原煤為原料，制備硫化鋇熟料，水浸硫化鋇熟料制備硫化鋇鹵液，通過(guò)氟化鹽除鈣鍶后，采用濃縮添加結(jié)晶劑重結(jié)晶的方法對(duì)硫化鋇進(jìn)行提純，將制得的硫化鋇晶體溶解后用高純CO2氣體進(jìn)行碳化，制得高純碳酸鋇。本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，原料來(lái)源廣泛，控制不同的除雜條件和碳化條件，可制備純度高達(dá)99.6~99.8%的高純碳酸鋇，可滿足電子材料制備要求。
【專利說(shuō)明】一種高純度碳酸鋇的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)化工領(lǐng)域，尤其涉及碳酸鋇粉體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸鋇是一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，廣泛用于陶瓷、涂料、冶金、玻璃、電子等行業(yè)。我國(guó)是世界上最大的鋇鹽生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，但遠(yuǎn)不是一個(gè)生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)，出口多以低端產(chǎn)品為主，高端為輔，呈現(xiàn)低端產(chǎn)品出口，高端產(chǎn)品進(jìn)口的奇怪現(xiàn)象。高純度碳酸鋇(電子級(jí)產(chǎn)品)多為德國(guó)、意大利和日本公司生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)需求多依賴進(jìn)口，市場(chǎng)供不應(yīng)求。高純度納米碳酸鋇由于具有超常的特殊功能和優(yōu)良性能，廣泛用于電信、電容器、集成電容器、PIC電子陶瓷、液晶電視、電子元器件、彩電顯像管、液晶顯示屏、磁性材料、結(jié)構(gòu)陶瓷、釉料、光學(xué)玻璃、涂料、塑料、橡膠、特殊用紙等行業(yè)。且隨著科技進(jìn)步、電子工業(yè)的迅猛發(fā)展、新能源的開(kāi)發(fā)、納米光學(xué)玻璃和納米高檔涂料的不斷發(fā)展和國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整要求，高純碳酸鋇產(chǎn)品的市場(chǎng)需求將呈不斷增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，并逐步向著產(chǎn)品精細(xì)化的方向發(fā)展，呈現(xiàn)出十分廣闊的市場(chǎng)前景?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)外高純BaCO3的生產(chǎn)方案主要有=BaCl2法與Ba(NO3)2法。
[0003](I) BaClj
BaCl2溶液的制備:(I)直接從工業(yè)BaCl2制備。(2)從工業(yè)BaCO3出發(fā)制備，SP: BaC03+2HCl — BaCl2+H20+C02。
[0004]BaCl2溶液的凈化:調(diào)節(jié)溶液的pH值，除去Fe、Na、Ca、Mg、Sr等雜質(zhì)。
[0005]碳酸化:用食用NH4HC03+NH3H20進(jìn)行碳化 BaCl2+ (NH4) 2C03 — BaCO3 I +NH4Cl` 所得碳酸鋇經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥即得高純BaC03。但此法的缺點(diǎn)是Cl—不易除去。除去Cl—的方法有:電滲析、水洗。國(guó)外廠家多采用電滲析；國(guó)內(nèi)廠家多采用水洗。為降低純水用量，有的廠家采用先于450°C焙燒后，再水洗；或用一個(gè)個(gè)盛純水的池子浸泡等方法。若欲降低成本，則Cl—的除去方法，還有許多工作可做。
[0006](2) Ba(NO3)Ji
如同BaCl2溶液的制備一樣，既可用工業(yè)Ba(NO3)2,也可工業(yè)BaCO3,以HNO3溶解:BaC03+2HN03 — Ba (NO3) 2+H20+C02 ?
硝酸鋇溶液經(jīng)凈化后，也用食用碳酸銨碳化:
Ba (NO3) 2+ (NH4)2CO3^BaCO3 I +2ΝΗ4Ν03
此法的優(yōu)點(diǎn)是NO3易用水洗除去，但是此法生產(chǎn)的高純BaCO3，常使某些品種的PTC元件電性能惡化，其原因還不明。
[0007]此兩種方法存在一定的局限性，如需消耗大量純凈水，且產(chǎn)生大量廢水等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高純度碳酸鋇的生產(chǎn)方法，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，操作容易，成本低廉，原料易得、污染少且碳酸鋇純度高、雜質(zhì)少的高純碳酸鋇。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種高純度碳酸鋇的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:a、以重晶石和煤作為原料，并按照100:24~30的質(zhì)量比混合，并在900~1200°C的溫度下煅燒還原，制得硫化鋇熔體，加水浸取并過(guò)濾，得到質(zhì)量濃度為100~200g/L的硫化鋇鹵液；b、將硫化鋇溶液加熱維持沸騰5~10分鐘，加入氟化鹽攪拌10~40分鐘，并趁熱過(guò)濾得到清潔的硫化鋇溶液；c、繼續(xù)對(duì)硫化鋇溶液蒸發(fā)濃縮，并停止加熱降溫,在室溫下加入少量氨水后冷卻結(jié)晶,析出硫化鋇晶體；d、用質(zhì)量比為5~15:1的純水，對(duì)硫化鋇晶體進(jìn)行純化，接著在80~100°C用去離子水浸洗硫化鋇晶體，當(dāng)溫度降至O~20°C時(shí)傾出洗液，得到純化后的硫化鋇晶體；e、在純化后的硫化鋇晶體中加入去離子水并加熱至90~100°C溶解，得到濃度為135~170g/L的硫化鋇溶液；f、以10~30L/min的流量通入C02氣體，碳化30~50分鐘，碳化后進(jìn)行過(guò)濾并用去離子水洗滌，得到碳酸鋇固體；g、最后在80~120°C的溫度下烘干，得到高純度的碳酸鋇產(chǎn)品。
[0010]作為優(yōu)選，所述重晶石的粒度為40~lOOnm。
[0011]進(jìn)一步改進(jìn)，步驟c中冷卻結(jié)晶后分離出的母液經(jīng)過(guò)再次蒸發(fā)濃縮得到二次結(jié)晶的碳酸鋇晶體，采用同樣方式三次結(jié)晶得到碳酸鋇晶體，并與一次結(jié)晶得到的碳酸鋇晶體一同進(jìn)入后續(xù)步驟。
[0012]步驟b中氟化鹽為氟化銨、氟化鋁、氟化鈉，所述氟化鹽添加量為硫化鋇溶液質(zhì)量的 0.1%~0.5%O
[0013]步驟C中，氨水的添加量為0.P/-ο.5%，氨水濃度為17%，結(jié)晶溫度為O飛。C。
[0014]有益效果:相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，操作容易，成本低廉，原料易得、污染少；且得到的碳酸鋇晶體純度可達(dá)99.7%，鈣鍶總殘余量低于0.03%,晶體呈棒狀。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例制備的高純度碳酸鋇晶體的電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖并以具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0017]本發(fā)明的高純度碳酸鋇生產(chǎn)方法的反應(yīng)機(jī)理如下，有效的去除了鈣、鍶等雜質(zhì):
【權(quán)利要求】
1.一種高純度碳酸鋇的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟: a、以重晶石和煤作為原料，并按照100:24~30的質(zhì)量比混合，并在900~1200°C的溫度下煅燒還原，制得硫化鋇熔體，加水浸取并過(guò)濾，得到質(zhì)量濃度為100~200g/L的硫化鋇鹵液； b、將硫化鋇溶液加熱維持沸騰5~10分鐘，加入氟化鹽攪拌10~40分鐘，并趁熱過(guò)濾得到清潔的硫化鋇溶液； C、繼續(xù)對(duì)硫化鋇溶液蒸發(fā)濃縮，并停止加熱降溫，在室溫下加入少量氨水后冷卻結(jié)晶，析出硫化鎖晶體； d、用質(zhì)量比為5~15:1的純水，對(duì)硫化鋇晶體進(jìn)行純化，接著在80~100°C用去離子水浸洗硫化鋇晶體，當(dāng)溫度降至O~20°C時(shí)傾出洗液，得到純化后的硫化鋇晶體； e、在純化后的硫化鋇晶體中加入去離子水并加熱至90~100°C溶解，得到濃度為135~170g/L的硫化鋇溶液； f、以10~30L/min的流量通入C02氣體，碳化30~50分鐘，碳化后進(jìn)行過(guò)濾并用去離子水洗滌，得到碳酸鋇固體； g、最后在80~120°C的溫度下烘干，得到高純度的碳酸鋇產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高純度碳酸鋇的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述重晶石的粒度為40 ~lOOnm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高純度碳酸鋇的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟c中冷卻結(jié)晶后分離出的母液經(jīng)過(guò)再次蒸發(fā)濃縮得到二次結(jié)晶的碳酸鋇晶體，采用同樣方式三次結(jié)晶得到碳酸鋇晶體，并與一次結(jié)晶得到的碳酸鋇晶體一同進(jìn)入后續(xù)步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述高純度碳酸鋇的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟b中氟化鹽為氟化銨、氟化鋁、氟化鈉，所述氟化鹽添加量為硫化鋇溶液質(zhì)量的0.1%~0.5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述高純度碳酸鋇的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟c中，氨水的添加量為0.1%~ο.5%，氨水濃度為17%，結(jié)晶溫度為(T5°C。
【文檔編號(hào)】C01F11/18GK103803623SQ201310739503
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】湯升亮, 馮冬梅, 肖國(guó)先, 聞乙群, 劉志國(guó), 盧仁紅, 稽磊, 劉淵 申請(qǐng)人:中國(guó)中材國(guó)際工程股份有限公司