專利名稱：高純碳酸鋇的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于碳酸鋇的生產(chǎn)方法，進(jìn)一步說本發(fā)明是生產(chǎn)高純碳酸鋇的工業(yè)制造方法。
眾所周知，普通工業(yè)碳酸鋇產(chǎn)品中往往含有碳酸鈣、碳酸鍶、硫酸鋇及硫化物等雜質(zhì)。即便是含量為99.0%的工業(yè)一級品碳酸鋇，其含量也是指碳酸鋇、碳酸鈣、碳酸鍶合量為99.0%而已。為了除去這些雜質(zhì)，制得高純碳酸鋇，通常的方法是用工業(yè)一級品的碳酸鋇進(jìn)行再精制。常用的方法是采用重結(jié)晶法和加入除鈣、鍶劑的方法首先，將工業(yè)一級品的碳酸鋇溶于強(qiáng)酸如硝酸或者鹽酸中，鈣、鍶、鋇的碳酸鹽都轉(zhuǎn)入溶液中，再進(jìn)行重結(jié)晶，使鋇鹽與鈣、鍶鹽分離然后加入高純碳酸銨沉淀出碳酸鋇，凈化，干燥得到產(chǎn)品;或者在強(qiáng)酸溶液中加入氫氧化鈉，調(diào)整PH值以除去鈣、鍶雜質(zhì)后加入高純碳酸銨，沉淀出碳酸鋇，凈化，干燥得到產(chǎn)品。上述方法普遍存在高純碳酸鋇收率低，設(shè)備腐蝕等問題，并且還需要使用價格昂貴的高純產(chǎn)品，因此從經(jīng)濟(jì)上來說是不合算的。所以說，目前制取高純碳酸鋇的工藝方法需要進(jìn)一步改進(jìn)。
為克服上述生產(chǎn)方法中存在的缺點，本發(fā)明提出一條新的工藝路線。本發(fā)明可以使用工業(yè)碳酸鋇產(chǎn)品生產(chǎn)高純產(chǎn)品，也可以直接使用毒重石礦粉制取高純碳酸鋇產(chǎn)品。不言而喻，直接使用毒重石礦粉，將更能體現(xiàn)出本發(fā)明的巨大優(yōu)越性。中國專利申請89108924.9詳盡地介紹了由毒重石礦粉制取工業(yè)碳酸鋇的方法，本發(fā)明是其進(jìn)一步的發(fā)明，在其基礎(chǔ)上采用本發(fā)明可以直接由毒重石礦粉生產(chǎn)出高純碳酸鋇產(chǎn)品。
本發(fā)明是將毒重石礦粉與可使礦粉中的水不溶性鋇轉(zhuǎn)化為可溶性鋇鹽的銨鹽以摩爾比為1～5∶1的比例，液固比為0～1.5∶1的比例，在90～700℃下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)中產(chǎn)生的碳酸銨通過冷凝回收使用，在中國專利申請89108924.9中已具體描述了轉(zhuǎn)化反應(yīng)的過程。反應(yīng)過后，進(jìn)行冷卻，稀釋，分離，冷卻溫度控制在10～60℃，由于鋇鹽與鈣鹽和鍶鹽的溶解度及溶度積不同，所以在冷卻過程中鋇鹽結(jié)晶析出同礦渣一起與母液分離，冷卻分離后的母液加入轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序中回收的碳酸銨，其量最好為Ca++、Sr++量的0.8～1.5倍，以除去鈣、鍶等雜質(zhì)，然后返回轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序循環(huán)使用，分離出的鋇鹽與礦渣最好用4～10的無離子水或者其后的沉淀工序中分離出的母液重新溶解，過濾，將礦渣排除。如若沒有特殊要求，分離礦渣后的鋇鹽溶液可直接加入至少理論量的轉(zhuǎn)化工序回收的碳酸銨進(jìn)行沉淀反應(yīng)，沉淀出碳酸鋇，同時復(fù)原出進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)時加入的銨鹽，過濾后母液返回轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序循環(huán)使用或者用于溶解鋇鹽工序，沉淀出的碳酸鋇經(jīng)干燥得到成品，碳酸鋇純度可達(dá)到98%以上。如果將分離礦渣后的鋇鹽溶液進(jìn)行重結(jié)晶，結(jié)晶溫度控制在10～60℃之間，重結(jié)晶分離出的母液返回轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序循環(huán)使用，重結(jié)晶后的鋇鹽再用4～10倍的無離子水或者沉淀工序中分離出的母液溶解，加入理論量的轉(zhuǎn)化工序中回收的碳酸銨，沉淀出碳酸鋇，凈化后干燥即得到產(chǎn)品，碳酸鋇純度可達(dá)到99.9%以上。沉淀碳酸鋇不經(jīng)凈化即行干燥，其碳酸鋇純度也可達(dá)到99.0%以上。
轉(zhuǎn)化反應(yīng)中使用的銨鹽可以將水不溶性鋇轉(zhuǎn)化為可溶性鋇鹽，然后再轉(zhuǎn)化為不溶性的碳酸鋇，整個過程都是依靠這類銨鹽的變化而完成的，它們在變化中參與了反應(yīng)，而最終又恢復(fù)了原狀。這類銨鹽很多，如氯化銨、硫化銨、硝酸銨、甲酸銨、醋酸銨等。例如，硝酸銨與毒重石礦粉以1～5∶1的摩爾比，0～1.5∶1的液固比，90～150℃下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)實際上是以復(fù)分解反應(yīng)原理進(jìn)行的，反應(yīng)中產(chǎn)生的碳酸銨，在本發(fā)明的反應(yīng)溫度下以氣相揮發(fā)可以很方便地用冷凝的方法加以回收使用，反應(yīng)同時產(chǎn)生硝酸鋇，鈣、鍶等雜質(zhì)也轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硝酸鹽，通過冷卻分離，硝酸鋇同礦渣一起與母液分離，稀釋后母液中加入當(dāng)量的轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序中回收的碳酸銨，可將鈣、鍶除去，然后返回轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序循環(huán)使用，硝酸鋇與礦渣用4～10倍的無離子水或者用其后沉淀工序中分離出的母液重新溶解，硝酸鋇溶于水中，而礦渣則通過過濾除去。硝酸鋇溶液經(jīng)過重結(jié)晶和再溶解兩步工序后，加入當(dāng)量的轉(zhuǎn)化工序中回收的碳酸銨，則硝酸鋇轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徜^而沉淀，同時又得到硝酸銨母液。母液可返回轉(zhuǎn)化工序循環(huán)使用或者用于溶解工序。沉淀碳酸鋇凈化后干燥，得到碳酸鋇純度為99.9%以上的產(chǎn)品。當(dāng)然，如果用戶沒有特殊要求，可以省去重結(jié)晶和凈化工序，將可得到碳酸鋇純度為98%以上的產(chǎn)品。
使用普通工業(yè)碳酸鋇產(chǎn)品為本發(fā)明的原料，采用本發(fā)明的工藝路線，將很容易制得碳酸鋇純度很高的產(chǎn)品。例如，將工業(yè)一級品碳酸鋇與硝酸銨以摩爾比1～5∶1的比例，液固比0.5～1∶1的比例，在90～150℃下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，產(chǎn)生的碳酸銨通過冷凝的方法回收使用，而產(chǎn)生的硝酸鹽進(jìn)行冷卻分離，硝酸鋇同一些雜質(zhì)一起與母液分離，稀釋后母液中加入為Ca++、Sr++量0.8～1.5倍的轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序回收的碳酸銨可除去鈣、鍶的硝酸鹽，返回轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序循環(huán)使用。硝酸鋇和雜質(zhì)用4～10倍的無離子水或者其后的沉淀工序中分離出的母液重新溶解，過濾除去雜質(zhì)，以下操作步驟和要求同使用毒重石礦粉，可以得到理想的高純碳酸鋇產(chǎn)品。實際上，使用普通工業(yè)碳酸鋇產(chǎn)品為本發(fā)明的原料，一般不需要經(jīng)過重結(jié)晶和凈化工序，即可得到純度很高的碳酸鋇產(chǎn)品。
實施本發(fā)明，特別是直接使用毒重石礦粉來實施本發(fā)明，可以直接由礦粉制得高純碳酸鋇，這在經(jīng)濟(jì)上是十分合算的。做為轉(zhuǎn)化劑而使用的銨鹽，在整個過程中理論上是不消耗的，實際生產(chǎn)中只需補(bǔ)充機(jī)械損失的部分即可。本發(fā)明不需要使用強(qiáng)酸和高純物質(zhì)，因此設(shè)備防腐問題和生產(chǎn)成本都很容易解決和降低。認(rèn)真實施本發(fā)明，可使實際的鋇收率達(dá)到90%以上。
實例1取100g含BaCO380%的毒重石礦粉，細(xì)度180目，加入硝酸銨116.7g，加水100g，在125℃下經(jīng)轉(zhuǎn)化反應(yīng)1.5小時，反應(yīng)中產(chǎn)生的碳酸銨經(jīng)冷凝回收使用，反應(yīng)后的物料冷卻，稀釋，過濾，母液加入為鈣、鍶量的1.0倍轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序中回收的碳酸銨，將鈣、鍶沉淀除去后返回轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序循環(huán)使用。硝酸鋇與礦渣用6倍的無離子水溶解，過濾除去礦渣，重結(jié)晶后母液返回轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序循環(huán)使用，硝酸鋇結(jié)晶再用6倍的無離子水溶解后加入當(dāng)量的轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序回收的碳酸銨進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到碳酸鋇沉淀和硝酸銨母液，母液返回轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序循環(huán)使用或者用于溶解工序，碳酸鋇沉淀凈化后經(jīng)干燥即可得到含碳酸鋇為99.90%的產(chǎn)品。鋇收率為90%。
實例2取100g工業(yè)碳酸鋇，與實例1相同的操作，可得到碳酸鋇純度為99.92%的產(chǎn)品，鋇收率98.0%。
實例3與實例1相同得操作，不經(jīng)凈化，可制得碳酸鋇純度為99.2%的產(chǎn)品。
實例4同實例3的操作，不經(jīng)重結(jié)晶和凈化工序，所得產(chǎn)品碳酸鋇純度為98.3%，鋇收率95%。
實例5與實例1的操作相同，轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序和溶解工序使用循環(huán)回收的母液，可得碳酸鋇純度為99.90%的產(chǎn)品。
實例6稱100g含BaCO380%的毒重石，細(xì)度180目，與60g氯化銨混均后在500～700℃焙燒2分鐘，以下同實例1，可得99.90%的碳酸鋇。
權(quán)利要求
1.一種制造高純碳酸鋇的生產(chǎn)方法，是將毒重石礦粉或者普通工業(yè)碳酸鋇產(chǎn)品與至少理論量的能使水不溶性鋇轉(zhuǎn)化為可溶性鋇鹽的銨鹽，在液固比為0～1.5∶1，90～700℃下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)中產(chǎn)生的碳酸銨通過冷凝回收使用，再經(jīng)分離，加入碳酸銨進(jìn)行沉淀反應(yīng)，過濾，凈化，干燥，其特征是轉(zhuǎn)化反應(yīng)后進(jìn)行冷卻分離，鋇鹽同渣一起與母液分離，分離后母液稀釋加入轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序回收的碳酸銨，除去鈣、鍶雜質(zhì)后返回轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序循環(huán)使用，鋇鹽和渣用無離子水或者沉淀工序中分離出的母液溶解，過濾，除去渣，鋇鹽溶液進(jìn)行重結(jié)晶后再用無離子水或者沉淀工序中分離出的母液溶解，加入轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序回收的碳酸銨進(jìn)行沉淀反應(yīng)，或者除渣后不經(jīng)重結(jié)晶和再溶解，直接加入轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序回收的碳酸銨進(jìn)行沉淀反應(yīng)，沉淀反應(yīng)后過濾分離，母液返回轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序循環(huán)使用或者用于溶解工序，沉淀出的碳酸鋇經(jīng)凈化后干燥，或者不經(jīng)凈化直接干燥。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是轉(zhuǎn)化反應(yīng)后冷卻分離的溫度控制在10～60℃。
3.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是與鋇鹽和渣分離后的母液最好加入為Ca、Sr量的0.8～1.5倍的轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序回收的碳酸銨。
4.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是溶解鋇鹽和渣以及重結(jié)晶后的鋇鹽是用無離子水或者沉淀工序中分離出的母液，其量為固相量的4～10倍。
5.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是沉淀反應(yīng)工序中加入的轉(zhuǎn)化反應(yīng)工序回收的碳酸銨至少應(yīng)為理論量。
全文摘要
本發(fā)明是制取高純碳酸鋇的生產(chǎn)方法，是中國專利申請89108924.9的進(jìn)一步發(fā)明。本發(fā)明是利用毒重石或者普通工業(yè)碳酸鋇與銨鹽進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成可溶性鋇鹽，再經(jīng)冷卻分離，重結(jié)晶，凈化，干燥等工序，最終制得碳酸鋇純度為99.0％以上的產(chǎn)品。
文檔編號C01F11/18GK1058199SQ9010452
公開日1992年1月29日 申請日期1990年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月14日
發(fā)明者熊尚彬, 林錄 申請人:化學(xué)工業(yè)部天津化工研究院