專利名稱：天青石精礦制備碳酸鍶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)化工材料領(lǐng)域，涉及一種由天青石精礦制備碳酸鍶的方法。
背景技術(shù)：
碳酸鍶是一種重要的鍶化合物，是當(dāng)今世界發(fā)展較快的無機(jī)化工材料。天青石是制備碳酸鍶的主要原料。我國天青石儲(chǔ)量極為豐富，約占世界總儲(chǔ)量的一半，居世界首位。資源的顯著特點(diǎn)是品位低(SrSO4含量20％-40％)、富礦少、鈣鎂等雜質(zhì)礦物含量較高，一般不能直接作為生產(chǎn)碳酸鍶的原料，必須經(jīng)過選礦提高品位后才能利用。工業(yè)上以天青石為原料制備碳酸鍶的方法主要有碳還原法(干法)和復(fù)分解法(濕法)。碳還原法對(duì)天青石的品質(zhì)要求高(要求SrSO4含量≥70％、粒度為1-3mm左右)，還原焙燒過程中SrSO4轉(zhuǎn)化成SrS的效率較低(一般只有65％左右)，資源浪費(fèi)嚴(yán)重；而且生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含硫或含鍶的廢水、廢氣、廢渣，易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。與碳還原法(干法)相比，復(fù)分解法可以利用品位稍低的天青石礦石(含SrSO4為50％-60％)，但其工藝流程長(zhǎng)，需消耗大量的酸及Na2CO3或(NH4)2CO3等化工原料，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容
為有效解決以天青石精礦制備碳酸鍶存在的問題，為我國儲(chǔ)量豐富的低品位天青石資源的利用提供新途徑，特提出本發(fā)明。
天青石精礦制備碳酸鍶的方法，本發(fā)明以天青石精礦為原料，包括復(fù)分解制備粗碳酸鍶、內(nèi)配碳粗碳酸鍶的造球與焙燒、焙燒熟料的熱水浸取與除雜、浸取液的碳酸化四個(gè)主要工序。
1.復(fù)分解制備粗碳酸鍶將天青石精礦與1.10-1.15mol/L碳酸鈉溶液按液固比為3-5∶1，Na2CO3/SrSO4摩爾比為1.15-1.20混合，在溫度為75-90℃的條件下攪拌反應(yīng)45-60min，使礦石中SrSO4轉(zhuǎn)化為SrCO3。在上述條件下，SrSO4的轉(zhuǎn)化率可達(dá)98％-99％。
2.粗碳酸鍶焙燒分解將粗SrCO3與焦粉按質(zhì)量百分比10-12∶1混和，經(jīng)圓盤造球機(jī)造球制成內(nèi)配碳粗SrCO3球團(tuán)，然后在焙燒溫度為1150-1180℃的條件下焙燒45-60min，使SrCO3分解為SrO。在上述條件下，SrCO3的分解率可達(dá)89％-94％。
3.熟料的浸取與除雜將焙燒粗SrCO3獲得的含SrO熟料在90-95℃的熱水中攪拌浸取60-90min，使SrO轉(zhuǎn)化成Sr2+進(jìn)入溶液，固液分離，在溶液中加入除Ca2+、Ba2+試劑，于95-100℃的熱水中恒溫3.5-4.5h除雜，趁熱進(jìn)行固液分離。
4.浸取液的碳酸化在除雜后的浸取液中加入NH4HCO3，控制溫度在45-55℃，攪拌45-60min，使溶液的Sr2+生成SrCO3，固液分離，干燥后的濾渣即為碳酸鍶產(chǎn)品。
本發(fā)明制備的碳酸鍶產(chǎn)品中SrCO3的含量大于99％、CaCO3和BaCO3含量均小于0.3％，質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)于碳酸鍶國家標(biāo)準(zhǔn)GB10660-89。
本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1.本發(fā)明以天青石選精礦為原料制備碳酸鍶，制得的SrCO3產(chǎn)品質(zhì)量好，優(yōu)于碳酸鍶國家標(biāo)準(zhǔn)GB10660-89，為低品位天青石礦的開發(fā)利用提供了一條有效途徑。
2.與粗碳酸鍶直接焙燒相比，內(nèi)配碳球團(tuán)技術(shù)既減少了焙燒過程中的礦粉損失，又使焙燒時(shí)間縮短約50％、焙燒溫度降低100℃左右，顯著提高了SrCO3的分解率、分解速率和鍶回收率。同時(shí)，由于焙燒溫度明顯低于SrSiO3的生成溫度，因此采用內(nèi)配碳球團(tuán)技術(shù)有效解決了直接焙燒過程易結(jié)圈的難題。
3.本發(fā)明不產(chǎn)生含硫的廢水、廢氣、廢渣，環(huán)境污染小。
圖1本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
1.將SrSO4品位為75.28％、-200目含量100％的天青石浮選精礦與1.1mol/L碳酸鈉溶液按液固比為4∶1、Na2CO3/SrSO4摩爾比為1.2混合，在溫度為75℃的條件下攪拌45min，SrSO4的轉(zhuǎn)化率為98.5％。所制備的粗SrCO3與焦粉按質(zhì)量百分比10∶1混和，加入粘結(jié)劑混勻后，用圓盤造球機(jī)制成內(nèi)配碳粗SrCO3球團(tuán)，然后在焙燒溫度為1150℃的條件下焙燒60min，使90.1％SrCO3分解為SrO。含SrO熟料在90℃的熱水中攪拌浸取90min，過濾，在濾液中加入除Ca2+、Ba2+試劑，于100℃的熱水中恒溫4.0h除雜，趁熱過濾。在除雜后的浸取液中加入NH4HCO3，控制溫度在50℃左右，攪拌45min進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，過濾、干燥，得SrCO3含量99.3％、CaCO3含量0.21％、BaCO3含量0.30％的碳酸鍶產(chǎn)品。
2.將SrSO4品位為80.3％、-200目含量100％的天青石浮選精礦與1.15mol/L碳酸鈉溶液按液固比為5∶1、Na2CO3/SrSO4摩爾比為1.15混合，在溫度為85℃的條件下攪拌60min，SrSO4的轉(zhuǎn)化率為99.2％。所制備的粗SrCO3與焦粉按質(zhì)量百分比9∶1混和，加入粘結(jié)劑混勻后，用圓盤造球機(jī)制成內(nèi)配碳粗SrCO3球團(tuán)，然后在焙燒溫度為1180℃的條件下焙燒45min，使93.3％SrCO3分解為SrO。含SrO熟料在95℃的熱水中攪拌浸取60min，過濾，在濾液中加入除Ca2+、Ba2+試劑，于95℃的熱水中恒溫4.5h除雜，趁熱過濾。在除雜后的浸取液中加入NH4HCO3，控制溫度在50℃左右，攪拌45min進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，過濾、干燥，得SrCO3含量99.1％、CaCO3含量0.26％、BaCO3含量0.28％的碳酸鍶產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.天青石精礦制備碳酸鍶的方法，其特征在于以天青石精礦為原料，包括復(fù)分解制備粗碳酸鍶、內(nèi)配碳粗碳酸鍶的造球與焙燒、焙燒熟料的熱水浸取與除雜、浸取液的碳酸化四個(gè)主要工序，具體工藝參數(shù)為1)復(fù)分解制備粗碳酸鍶將天青石精礦與1.10-1.15mol/L碳酸鈉溶液按液固比為3-5∶1，Na2CO3/SrSO4摩爾比為1.15-1.20混合，在溫度為75-90℃的條件下攪拌反應(yīng)45-60min，使礦石中SrSO4轉(zhuǎn)化為SrCO3；2)粗碳酸鍶焙燒分解將粗SrCO3與焦粉按質(zhì)量百分比10-12∶1混和，經(jīng)圓盤造球機(jī)造球制成內(nèi)配碳粗SrCO3球團(tuán)，然后在焙燒溫度為1150-1180℃的條件下焙燒45-60min，使SrCO3分解為SrO；3)熟料的浸取與除雜將焙燒粗SrCO3獲得的含SrO熟料在90-95℃的熱水中攪拌浸取60-90min，使SrO轉(zhuǎn)化成Sr2+進(jìn)入溶液，固液分離，在溶液中加入除Ca2+、Ba2+試劑，于95-100℃的熱水中恒溫3.5-4.5h除雜，趁熱進(jìn)行固液分離；4)浸取液的碳酸化在除雜后的浸取液中加入NH4HCO3，控制溫度在45-55℃，攪拌45-60min，使溶液的Sr2+生成SrCO3，固液分離，干燥后的濾渣即為碳酸鍶產(chǎn)品。
全文摘要
天青石精礦制備碳酸鍶的方法。本發(fā)明以天青石精礦為原料，包括復(fù)分解制備粗碳酸鍶、內(nèi)配碳粗碳酸鍶的造球與焙燒、焙燒熟料的熱水浸取與除雜、浸取液的碳酸化過程。本發(fā)明與粗碳酸鍶直接焙燒相比，使焙燒時(shí)間縮短約50％、焙燒溫度降低100℃左右，顯著提高了SrCO
文檔編號(hào)C01F11/00GK1923698SQ200510032100
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月1日
發(fā)明者姜濤, 李光輝, 范曉慧, 劉牡丹, 黃柱成, 郭宇峰, 許斌, 楊永斌, 朱忠平, 張?jiān)? 董海剛 申請(qǐng)人:中南大學(xué)