專(zhuān)利名稱(chēng)：一種生產(chǎn)氫氧化鍶溶液的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種生產(chǎn)氫氧化鍶溶液的方法，特別是一種以天青石為原料生產(chǎn)氫氧化鍶溶液的方法。
氫氧化鍶溶液是生產(chǎn)氫氧化鍶晶體及一系列鍶鹽的原料。即將其直接冷卻結(jié)晶便可制得氫氧化鍶晶體;在溶液中加入鹽酸即可制得氯化鍶;加入硝酸即可制得硝酸鍶;而通入二氧化碳或加入沉淀劑就可制得用途極廣的碳酸鍶。目前以天青石作原料生產(chǎn)氫氧化鍶(溶液)的方法主要有三種，即復(fù)分解法、熱分解法和碳還原法。所謂復(fù)分解法是利用碳酸鈉或碳酸銨作為復(fù)分解劑，通過(guò)下列反應(yīng)
制得粗碳酸鍶、再經(jīng)煅燒、水浸等，從而生產(chǎn)出氫氧化鍶溶液。日本1984年5月15日公開(kāi)的《高純度碳酸鍶制造方法》(公開(kāi)號(hào)為昭59-83934)的專(zhuān)利申請(qǐng)就是采用上述方法。它是將天青石粉與純堿溶液進(jìn)行復(fù)分解制得粗碳酸鍶，再往粗碳酸鍶中加入10%的焦炭。在1000°～1100℃溫度下煅燒，制得氫氧化鍶煅料，再經(jīng)水浸、分離得氫氧化鍶溶液(將該溶液進(jìn)一步處理而即制得碳酸鍶)。該方法由于采用純堿等化工原料作復(fù)分解劑。因此不但成本較高，而且工藝流程也較長(zhǎng)。而在公告號(hào)為CN1030561A，發(fā)明名稱(chēng)為《無(wú)公害制備碳酸鍶及鍶化合物的方法》一文中公開(kāi)了一種通過(guò)熱分解法生產(chǎn)其中間原料氫氧化鍶的方法。該方法是將天青石粉碎成直徑為30mm左右的粒礦，在≥1600℃的高溫下，于高溫分解爐中將SrSO4分解為SrO，即
SrSO4(1600℃)/() SrO+SO2(3)然后再將煅料水浸而制得氫氧化鍶溶液。該方法不但存在能耗高，高溫分解爐的材質(zhì)要求高等缺陷;而且純SrSO4的熔點(diǎn)為1605℃(見(jiàn)Mellor無(wú)機(jī)化學(xué)卷，P794)，天青石由于含有其它雜質(zhì)，其熔點(diǎn)還遠(yuǎn)低于1600℃。在≥1600℃溫度下天青石必然會(huì)觸化，致使分解不易進(jìn)行;同時(shí)根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算，可知在1600℃平衡常數(shù)K值僅為0.058左右，這從理論上也證明了該反應(yīng)較難進(jìn)行(一般要求K＞1)。而在由化學(xué)工業(yè)出版社出版，天津化工研究院編的《無(wú)機(jī)鹽工業(yè)手冊(cè)》(1981年版)下冊(cè)，P644中記載了一種利用碳還原法生產(chǎn)氫氧化鍶的方法。該方法利用天青石加焦炭還原為硫化鍶后，再加燒堿產(chǎn)出氫氧化鍶，其反應(yīng)按
的方式進(jìn)行。煅料經(jīng)水浸后得SrS溶液，再在該溶液中加入燒堿，即
經(jīng)冷卻析分離出氫氧化鍶晶體，該晶體再經(jīng)水溶即得氫氧化鍶溶液。該方法不但需耗費(fèi)燒堿，而且從反應(yīng)式中可看出1mol的SrSO4至少要加入2mol以上的固定碳C，才能將天青石中的SrSO4還原為SrS。事實(shí)上，在實(shí)際生產(chǎn)中，還原煅燒時(shí)碳要損失，還原1mol的SrSO4實(shí)際上加入的碳量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)4mol固定碳C。因此采用該方法仍存在著需耗費(fèi)昂貴的化工原料燒堿，成本高、工藝流程長(zhǎng)等弊病。
本發(fā)明的目的在于提供一種直接將硫酸鍶還原成氧化鍶、從而制得氫氧化鍶溶液的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中或需耗用大量的化工原料，或需采用高溫及耐高溫的設(shè)備。耗能高、流程長(zhǎng)等弊端，達(dá)到縮短流程。降低能耗和成本、節(jié)約化工原料等目的。
本發(fā)明的解決方案是采用主要成份為硫酸鍶的天青石粉作為原料。以焦炭或煤粉作為還原劑，高鋁(礬土)水泥為粘結(jié)劑;在進(jìn)行還原煅燒前首先將天青石粉、焦炭或煤粉與高鋁(礬土)水泥混合后加水造球;待球料自然硬化后置于轉(zhuǎn)爐中在1000℃～1350℃煅燒1～3小時(shí)，將天青石粉直接轉(zhuǎn)化為氧化鍶煅料，然后再將該煅料加水浸煮、分離而制得氫氧鍶溶液;球料中各成份的量還原劑按1mol天青石中的SrSO4計(jì)，加入的焦炭或煤粉中固定碳C的量應(yīng)不超過(guò)1mol而高鋁(礬土)水泥的含量則為天青石粉重量的3～15%。天青石粉及焦炭或煤粉的粒度一般以＜70目為宜。本發(fā)明是依據(jù)下列反應(yīng)進(jìn)行的
該反應(yīng)過(guò)程，按熱力學(xué)計(jì)算，在1027℃時(shí)反應(yīng)式(7)、(8)的平衡常數(shù)K值已分別高達(dá)2.2及6.7，而且該常數(shù)值還將隨溫度的升高而增大。這遠(yuǎn)比直接將SrSO4加熱分解為SrO的平衡常數(shù)大得多，因此反應(yīng)極易進(jìn)行。在本發(fā)明中加入的焦炭或煤粉中固定碳C的量不應(yīng)過(guò)多，否則SrSO4就會(huì)如常規(guī)的碳還原法一樣還原為SrS，而不是SrO;采用高鋁(礬土)水泥為粘結(jié)劑及將配料造球煅燒的目的在于減少轉(zhuǎn)爐中過(guò)剩氧或一氧化碳對(duì)上述還原反應(yīng)的影響及減少煅燒過(guò)程中煅料的損失。此外，本發(fā)明的煅燒溫度一般應(yīng)保持在1000°～1350℃范圍內(nèi)。低了反應(yīng)難于進(jìn)行，高了不但能耗高，且球料易于熔結(jié)粘爐。
本發(fā)明由于采用天青石粉與還原劑、粘結(jié)劑混合造球煅燒，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中不耗用燒堿或純堿、碳酸銨等化工原料;亦不需在高溫分解爐中反應(yīng)。因此本發(fā)明具有工藝先進(jìn)，流程短，能耗及成本較低等特點(diǎn)。
實(shí)施例將含SrSO481.6%的天青石及含固定碳C76.1%的焦炭分別加工成粒度＜100目的粉狀。
取天青石粉100kg，焦炭粉4.2kg及高鋁水泥5.0kg，混合均勻后置于圓盤(pán)成球機(jī)上加水(噴水)造球，球料直徑一般控制在φ5～φ40mm范圍內(nèi)，總加水量約12kg，球料任其自然硬化。該球料中SrSO4的mol數(shù)與焦炭中固定碳C的mol數(shù)之比為0.6。
每次取上述硬化后的球料約20kg置于φ200×4000mm轉(zhuǎn)爐中煅燒，轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速每分鐘1轉(zhuǎn)，在1100～1250℃下采用天然氣加熱煅燒2小時(shí)。取出煅料(煅料含SrO39.8%，其余按SrO計(jì)SrS0.1%，SrSO3+SrS2O32.4%，SrSO44.82%，其它鍶18.2%)置于100升水中，在約90℃下攪煮1小時(shí)后，趁熱過(guò)濾便得氫氧化鍶溶液，該溶液中含Sr(OH)284g/L，Ca(OH)20.09g/L。濾渣經(jīng)水洗后排去，洗水作為回頭水用于浸煮下一批煅料用。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)氫氧化鍶溶液的方法，該方法包括將天青石粉與焦炭或煤粉進(jìn)行還原煅燒。煅料經(jīng)水浸、分離得到氫氧化鍶溶液。其特征在于它還包括用高鋁(礬土)水泥作為粘結(jié)劑，在進(jìn)行還原煅燒前首先將天青石粉、焦炭或煤粉與高鋁(礬土)水泥混合后加水造球；待球料自然硬化后，置于轉(zhuǎn)爐中在1000°～1350℃燃燒1～3小時(shí)。將天青石粉直接轉(zhuǎn)化為氧化鍶煅料，然后再將燃料加水浸煮、分離而制得氫氧化鍶溶液；球料中各成份的量還原劑按1mol天青石中的srso4計(jì)，加入焦炭或煤粉中固定碳c的量應(yīng)不超過(guò)1mol，而高鋁(礬土)水泥的含量則為天青石粉重量的3～15%。
2.按權(quán)利要求1所述生產(chǎn)氫氧化鍶溶液的方法，其特征在于天青石粉及焦炭粉或煤粉的粒度以＜70目為宜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種生產(chǎn)氫氧化鍶溶液的方法，它以天青石粉為原料，焦炭或煤粉為還原劑，高鋁水泥為粘結(jié)劑，按比例混合后加水造球；在控制還原劑含量的條件下球料經(jīng)轉(zhuǎn)爐煅燒，使天青石粉直接轉(zhuǎn)化為氧化鍶煅料，煅料經(jīng)浸煮，分離而制得氫氧化鍶溶液。該溶液可用于生產(chǎn)其晶體及各類(lèi)鍶鹽。本發(fā)明流程短，工藝先進(jìn)，克服了常規(guī)方法生產(chǎn)氫氧化鍶溶液或需耗用大量燒堿等化工原料，或需高溫及耐高溫的設(shè)備，及工藝流程長(zhǎng)，成本、能耗較高等弊病。
文檔編號(hào)C01F11/08GK1070165SQ9210826
公開(kāi)日1993年3月24日 申請(qǐng)日期1992年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月18日
發(fā)明者石惠民, 唐培堅(jiān), 張琳, 宋金鳳, 李莉, 李必超, 李玉芳, 鄭久珍, 曾靜濤 申請(qǐng)人:自貢市張家壩制鹽化工廠