高纯碳酸锶生产方法

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高纯碳酸锶生产方法

王树轩(青海化工设计研究所,西宁810008) 黄　宁

(西宁市轻工技工学校,810016)

摘　要:综述几种以不同原料生产高纯碳酸锶的方法及其研究发展过程,包括醋酸锶法、硝酸锶法、粗碳酸锶酸溶碱析法及粗碳酸锶煅烧浸取法,并着重介绍各方法的工艺流程、技术参数、工艺特点及产品技术指标。关键词:高纯碳酸锶;天青石;煅烧

高纯碳酸锶是一种重要的无机化工产品,主要

用于荧光玻璃、电子陶瓷、磁氧体等行业和高科技领域。可利用锶矿以天青石为主,还有少量菱锶矿和伴生矿(硫酸锶和碳酸锶混合物)。我国天青石资源十分丰富,约占世界总储量的1 2,主要分布在青海、陕西、云南、四川和江苏等地。

随着电子行业的迅猛发展和高纯碳酸锶在高科技领域的广泛应用,国内外对主体含量大于99%,杂质含量符合严格要求的高纯度碳酸锶的需求也大量增加,并希望有稳定的批量供应,因此,结合本地资源和原材料情况,选择适宜的工艺路线,生产高纯度碳酸锶产品,必将产生良好的经济效益和社会效益。

1　高纯碳酸锶的生产方法

高纯碳酸锶的生产主要以可溶性锶盐和碳酸锶为原料,包括醋酸锶法、硝酸锶法、粗碳酸锶酸溶碱析法和粗碳酸锶煅烧浸取法。111　醋酸锶法

这是一种传统的方法,工业碳酸锶用过量的酸溶解,经硫酸除钡、铅等一系列精制过程后,用工业碳酸氢铵成盐,沉淀出接近试剂纯度的碳酸锶,此碳酸锶经高纯水洗涤后用高纯醋酸溶解,冷却结晶出醋酸锶,将醋酸锶配成溶液用气相法合成的碳酸氢铵成盐,工艺流程见图1

。

图1　醋酸法工艺流程图

该工艺路线较长,产率低,原材料消耗和价格都较高,致使成本居高不下,只在研制高纯碳酸锶之初使用。此外,由于除钡过程中加入硫酸,溶液中有微量硫酸根存在,尤其是热过滤分离硫酸钡和硫酸铅的时候,过量的SO 2-4

仍留在醋酸锶溶液中,导致产品澄清度难以达到标准要求。

第28卷第2期

1999年6月

陕　西　化　工

SHAAN X I CH E M I CAL I NDU STR Y

V o l 128N o 12Jun 11999

α:19981207

112　硝酸锶法

在分析纯碳酸锶的研制过程中,曾以硝酸锶为原料,采用硫酸除钡,二氧化碳和氨气进行沉淀,但碳酸锶含量总是低于99%,同时澄清度和硝酸盐也

不能达到要求,并且产率也较低。后来改用重铬酸铵除钡、氧化除硫、碳酸氢铵沉淀,得到了含量大于9915%,其它指标也符合要求的分析纯碳酸锶,工艺流程见图2

。

图2　硝酸锶法工艺流程图

该工艺流程较长,生产中严格控制反应条件是产品达标的关键,具体介绍如下:11211　除钡、钙、镁及重金属　调节料液pH 值715左右,加入稍过量的重铬酸铵,使B a 2+和Pb 2+完全沉淀,过滤分离;将滤液pH 值调至110附近,用草酸还原其中过量的C r 2O 2-7,并用氨水调节至中性,

沉淀并分离出氢氧化铬;再用氨水将滤液pH 值调节到10以上,加入草酸铵,接着向溶液中通入硫化氢气体,沉淀分离出钙、镁及重金属杂质。

11212　除硫　上述溶液加热可将大部分硫化氢赶出,少量的硫化氢用双氧水氧化成SO 2-4,使其以硫

酸锶形式沉淀出来,达到除硫的目的。

11213　成盐干燥　经上述过程得到的硝酸锶溶液已相当纯净,为保证产品纯度和不引入其它杂质,采用试剂碳酸氢铵成盐,并用氨水严格控制pH 值在7～8之间。沉淀经过滤、洗涤后在200℃烘干,使碳酸锶上吸附和包含的硝酸铵完全分解,产品质量可达到H G 3-953-76标准。113　粗碳酸锶酸溶、碱析法

随着电子材料和高科技产品的升级,高纯碳酸锶的质量要求也越来越高,促进了高纯碳酸锶生产方法的研究。粗碳酸锶酸溶、碱析法依据体系中各组分氢氧化物溶解度的不同,通过控制过滤温度和重结晶等操作达到提纯的目的。其生产方法是将粗碳酸锶用理论量105%～110%盐酸溶解,然后用氢氧化钠中和,调节pH 值接近14,加热到95℃～100℃过滤,冷却析出氢氧化锶,分离、洗涤或重结晶后,将

洁净湿氢氧化锶再浆、成盐,工艺流程见图3。

这种工艺适合采用低钡天青石为原料生产的粗碳酸锶,并且工艺简单,只通过氢氧化锶在不同条件下结晶,分离进行提纯,生产中操作容易控制,所用化工原料便宜易得,成本较低;整个生产过程除排放少量废渣外,近似于闭路循环,基本无“三废”污染。

试验产品主要技术指标优于H G 3-953-76标准。

114　粗碳酸锶煅烧浸取法

资源的有效利用和产品成本的大幅度降低是该工艺产生和发展的基础。具体工艺是将粗碳酸锶在1200℃～1250℃煅烧30m in ,使之分解成氧化物,在85℃～90℃条件下,将该氧化物浸取3h 左右,趁热过滤,母液冷却结晶出氢氧化锶,重结晶处理制得纯度极高氢氧化锶,成盐采用煅烧过程产生的尾气。工艺流程见图4。

该工艺与粗碳酸锶酸溶碱析法类似,依据氢氧化物在水中溶解度不同,通过控制过滤温度达到提纯的目的。具有操作简单,易于控制的特点。不使用其它化工原料,成本低,市场竞争力强。整个生产过程闭路循环,收率高达90%以上,且无有害排放物。为保证该工艺煅烧、浸取工序顺利实现,要求原料中硅酸盐含量小于1%。

试验产品碳酸锶含量达到9919%,杂质指标符合H G 3-953-76标准。

8陕西化工第28卷

图3　粗碳酸锶酸溶、

碱析法工艺流程图

图4　煅烧浸取法工艺流程图

2　结语

我国每年需高纯碳酸锶近500t ,国内产量仅能

满足一半左右,其余全靠进口。我国作为锶资源大国,选择适合本地原材料资源,成本低的工艺路线生产高纯碳酸锶产品,不仅能补充国内需求,还可打入国际市场,增加出口创汇,增强我国锶产品的国际竞争能力。

参考文献

1　周大俊1由硝酸锶制取分析纯碳酸锶的研究1无机盐工

业,1994(12):13～15

2　何勇1二氧化碳碳化制碳酸锶1无机盐工业,1993(5):8

～10

3　王洪记1碳酸锶供需现状及预测1中国化工信息,1996

(44):6

4　王裕康1一种制备高纯度碳酸锶的方法1青海化工,

1990(3):61～64

【作者简介】

王树轩,男,30岁,助理研究员。1991年毕业于北京大学应用化学专业,学士。现从事化工工艺研究及新产品开发工作,已完成科研项目4个,发表学术论文4篇。

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第2期王树轩等:高纯碳酸锶生产方法