一種高純度碳酸鋇的生產方法
2023-04-26 15:25:46 5
一種高純度碳酸鋇的生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種高純碳酸鋇的生產方法，用重晶石和原煤為原料，製備硫化鋇熟料，水浸硫化鋇熟料製備硫化鋇滷液，通過氟化鹽除鈣鍶後，採用濃縮添加結晶劑重結晶的方法對硫化鋇進行提純，將製得的硫化鋇晶體溶解後用高純CO2氣體進行碳化，製得高純碳酸鋇。本發明簡單易行，原料來源廣泛，控制不同的除雜條件和碳化條件，可製備純度高達99.6~99.8%的高純碳酸鋇，可滿足電子材料製備要求。
【專利說明】一種高純度碳酸鋇的生產方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於化學化工領域，尤其涉及碳酸鋇粉體的製備方法。
【背景技術】
[0002]碳酸鋇是一種重要的無機化工產品，廣泛用於陶瓷、塗料、冶金、玻璃、電子等行業。我國是世界上最大的鋇鹽生產國和出口國，但遠不是一個生產強國，出口多以低端產品為主，高端為輔，呈現低端產品出口，高端產品進口的奇怪現象。高純度碳酸鋇(電子級產品)多為德國、義大利和日本公司生產，國內需求多依賴進口，市場供不應求。高純度納米碳酸鋇由於具有超常的特殊功能和優良性能，廣泛用於電信、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、結構陶瓷、釉料、光學玻璃、塗料、塑料、橡膠、特殊用紙等行業。且隨著科技進步、電子工業的迅猛發展、新能源的開發、納米光學玻璃和納米高檔塗料的不斷發展和國家產業結構調整要求，高純碳酸鋇產品的市場需求將呈不斷增長態勢，並逐步向著產品精細化的方向發展，呈現出十分廣闊的市場前景。現國內外高純BaCO3的生產方案主要有=BaCl2法與Ba(NO3)2法。
[0003](I) BaClj
BaCl2溶液的製備:(I)直接從工業BaCl2製備。(2)從工業BaCO3出發製備，SP: BaC03+2HCl — BaCl2+H20+C02。
[0004]BaCl2溶液的淨化:調節溶液的pH值，除去Fe、Na、Ca、Mg、Sr等雜質。
[0005]碳酸化:用食用NH4HC03+NH3H20進行碳化 BaCl2+ (NH4) 2C03 — BaCO3 I +NH4Cl` 所得碳酸鋇經過濾、洗滌、乾燥即得高純BaC03。但此法的缺點是Cl—不易除去。除去Cl—的方法有:電滲析、水洗。國外廠家多採用電滲析；國內廠家多採用水洗。為降低純水用量，有的廠家採用先於450°C焙燒後，再水洗；或用一個個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溶液的製備一樣，既可用工業Ba(NO3)2,也可工業BaCO3,以HNO3溶解:BaC03+2HN03 — Ba (NO3) 2+H20+C02 ?
硝酸鋇溶液經淨化後，也用食用碳酸銨碳化:
Ba (NO3) 2+ (NH4)2CO3^BaCO3 I +2ΝΗ4Ν03
此法的優點是NO3易用水洗除去，但是此法生產的高純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，如需消耗大量純淨水，且產生大量廢水等。
【發明內容】
[0008]針對現有技術中存在的缺陷和技術問題，本發明提供了一種高純度碳酸鋇的生產方法，工藝相對簡單，操作容易，成本低廉，原料易得、汙染少且碳酸鋇純度高、雜質少的高純碳酸鋇。
[0009]為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案:一種高純度碳酸鋇的生產方法，包括以下步驟:a、以重晶石和煤作為原料，並按照100:24~30的質量比混合，並在900~1200°C的溫度下煅燒還原，製得硫化鋇熔體，加水浸取並過濾，得到質量濃度為100~200g/L的硫化鋇滷液；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，並趁熱過濾得到清潔的硫化鋇溶液；c、繼續對硫化鋇溶液蒸發濃縮，並停止加熱降溫,在室溫下加入少量氨水後冷卻結晶,析出硫化鋇晶體；d、用質量比為5~15:1的純水，對硫化鋇晶體進行純化，接著在80~100°C用去離子水浸洗硫化鋇晶體，當溫度降至O~20°C時傾出洗液，得到純化後的硫化鋇晶體；e、在純化後的硫化鋇晶體中加入去離子水並加熱至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，碳化後進行過濾並用去離子水洗滌，得到碳酸鋇固體；g、最後在80~120°C的溫度下烘乾，得到高純度的碳酸鋇產品。
[0010]作為優選，所述重晶石的粒度為40~lOOnm。
[0011]進一步改進，步驟c中冷卻結晶後分離出的母液經過再次蒸發濃縮得到二次結晶的碳酸鋇晶體，採用同樣方式三次結晶得到碳酸鋇晶體，並與一次結晶得到的碳酸鋇晶體一同進入後續步驟。
[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%，結晶溫度為O飛。C。
[0014]有益效果:相對於現有技術，本發明的工藝相對簡單，操作容易，成本低廉，原料易得、汙染少；且得到的碳酸鋇晶體純度可達99.7%，鈣鍶總殘餘量低於0.03%,晶體呈棒狀。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明實施例製備的高純度碳酸鋇晶體的電鏡照片。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖並以具體實施例，進一步闡明本發明。應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。
[0017]本發明的高純度碳酸鋇生產方法的反應機理如下，有效的去除了鈣、鍶等雜質:
【權利要求】
1.一種高純度碳酸鋇的生產方法，其特徵在於包括以下步驟: a、以重晶石和煤作為原料，並按照100:24~30的質量比混合，並在900~1200°C的溫度下煅燒還原，製得硫化鋇熔體，加水浸取並過濾，得到質量濃度為100~200g/L的硫化鋇滷液； 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，並趁熱過濾得到清潔的硫化鋇溶液； C、繼續對硫化鋇溶液蒸發濃縮，並停止加熱降溫，在室溫下加入少量氨水後冷卻結晶，析出硫化鎖晶體； d、用質量比為5~15:1的純水，對硫化鋇晶體進行純化，接著在80~100°C用去離子水浸洗硫化鋇晶體，當溫度降至O~20°C時傾出洗液，得到純化後的硫化鋇晶體； e、在純化後的硫化鋇晶體中加入去離子水並加熱至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，碳化後進行過濾並用去離子水洗滌，得到碳酸鋇固體； g、最後在80~120°C的溫度下烘乾，得到高純度的碳酸鋇產品。
2.根據權利要求1所述高純度碳酸鋇的生產方法，其特徵在於:所述重晶石的粒度為40 ~lOOnm。
3.根據權利要求2所述高純度碳酸鋇的生產方法，其特徵在於:步驟c中冷卻結晶後分離出的母液經過再次蒸發濃縮得到二次結晶的碳酸鋇晶體，採用同樣方式三次結晶得到碳酸鋇晶體，並與一次結晶得到的碳酸鋇晶體一同進入後續步驟。
4.根據權利要求3所述高純度碳酸鋇的生產方法，其特徵在於: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量的0.1%~0.5%。
5.根據權利要求4所述高純度碳酸鋇的生產方法，其特徵在於:步驟c中，氨水的添加量為0.1%~ο.5%，氨水濃度為17%，結晶溫度為(T5°C。
【文檔編號】C01F11/18GK103803623SQ201310739503
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】湯升亮, 馮冬梅, 肖國先, 聞乙群, 劉志國, 盧仁紅, 稽磊, 劉淵 申請人:中國中材國際工程股份有限公司