[發明專利]片狀碳酸鍶粒子的制備方法

無效

• 申請號: 200910117287.5
• 申請日: 2009-05-19
• 公開（公告）號: CN101559964A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 王樹軒;龍光明;祁米香;李坤
• 申請（專利權）人: 中國科學院青海鹽湖研究所
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18;B82B3/00
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司
• 代理人: 張英荷

技術領域

本發明屬于無機化工技術領域，涉及一種片狀碳酸鍶粒子的制備方法，尤其涉及一種以中低品位的天青石礦為原料，采用碳還原法制備片狀工業碳酸鍶或高純度碳酸鍶粒子的方法。

技術背景

碳酸鍶化學式SrCO3，分子量147.63。白色粉末，不溶于水，微溶于含二氧化碳的水和銨鹽溶液。加熱至900℃分解成氧化鍶和二氧化碳，溶于稀鹽酸和稀硝酸并放出二氧化碳。熔點1497℃。用作電子元件材料、光譜試劑、煙火材料、制彩虹玻璃和其它鍶鹽的制備。碳酸鍶粉體的純度、晶形和表面特性對應用領域的開發和適用性至關重要。片狀碳酸鍶粒子粒徑均勻，流動性和疏散性好，易于其它粉狀粒子混合均勻，主要應用于發光材料、磁性材料和電子材料的制備等領域。

目前利用天青石礦石制備碳酸鍶粉體的通用方法，是將天青石礦石置于1100～1150℃下焙燒后，用碳還原成可溶性的硫化鍶熟料，水熱浸取以后得到鍶溶液，再采用CO₂、Na₂CO₃或NH₄HCO₃沉淀，即可得到碳酸鍶固體和相應的副產物H₂S、Na₂S或NH₄HS。目前大多數企業采用CO₂碳化，回收硫化氫制備硫磺和硫代硫酸鈉等副產品。這種方法主要存在以下幾個方面的問題：首先，環境污染嚴重，含硫廢水、廢氣和廢渣處理困難，工作環境極其惡劣，同時還存在著硫化氫的泄漏危險；其次是產品中硫含量偏高，產品檔次難以提高，無法滿足國內外客戶對特殊形貌和更高品質碳酸鍶的需求。另外，通常情況下，上述工藝生產的碳酸鍶產品粒子呈條狀、棒狀或橄欖狀，分離性能差、粉體的流動性能不理想，在材料領域的應用受到很大限制。

我國青海柴達木盆地、湖北黃石及重慶等地擁有豐富的天青石資源，隨著規模化開采不斷擴大，礦石品位呈快速下降趨勢，除個別地區少部分礦點外，大多數礦石硫酸鍶含量在40％～60％左右。通過選礦富集后的天青石礦品位可達到70％～80％左右，適合碳還原法生產碳酸鍶的需要。但如果采用上述通用的焙燒還原、浸取、黃水除鈣鋇精制，然后二氧化碳碳化的方法生產，得到的碳酸鍶產品中碳酸鍶含量在97％左右，但總硫含量更是難以控制，很難穩定生產符合國際市場大量需要的碳酸鍶含量大于98％，總硫含量更低，表觀物性和分散性能優異的高品質碳酸鍶產品。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用天青石礦生產品質優良、硫含量控制嚴格、分散性好的片狀碳酸鍶粒子的方法。

本發明片狀碳酸鍶粒子的制備方法，包括以下工藝步驟：

(1)熟料制備：將選礦富集后的天青石礦與還原煤分別破碎，并以礦煤比1∶0.4～1∶0.6的重量比混合，置于焙燒爐中，在1100～1150℃下焙燒1.5～2.0小時(鍶、鈣、鋇等的硫酸鹽被還原為相應的硫化物，石英和硅酸鹽部分轉化成更穩定的硅酸鹽)，得到硫化鍶熟料。

選礦富集后天青石礦的硫酸鍶品位大于60％即可，還原煤以高炭低硫煤為佳。

在天青石礦與還原煤粉混合過程中，加入天青石礦與還原煤粉總量4～6％的水，以降低細粒天青石礦粉和煤粉的損失，同時還原過程中產生大量水煤氣成分，增強還原能力。

(2)熟料浸取：將硫化鍶熟料用其重量3～5倍的水，根據礦石中鋇含量情況，加入熟料重量0.5～1％的除鋇劑，于90～100℃浸取1～2小時，得到含硫化鍶、硫氫化鍶和氫氧化鍶的熱水溶液，保溫沉降并熱過濾得到幾乎不含水不溶物的鍶溶液。

采用的除鋇劑為可溶性或微溶性的硫酸鹽，如硫酸鈉、石膏等。

(3)催化氧化：在上述不含水不溶物的鍶溶液中加入催化劑和氧化劑，于20～80℃攪拌處理，溶液顏色由黃色逐漸變為白色或淺黃色，同時析出大量固體硫磺；沉降過濾。

采用的催化劑為過渡金屬的有機物，如絮狀堿式氧化錳、鎢鉬雜多化合物或三酞氰鈷磺酸鹽金屬有機化合物等，加入量為20～50ppm；采用的氧化劑為次氯酸鈉、雙氧水或氧氣，其加入量為溶液中S2-化學當量的1～1.05倍。

(4)碳化處理：上述濾液采用碳酸鈉或二氧化碳進行碳化，使濾液中的鍶離子沉淀完全，過濾分離，用水洗滌，干燥得到片狀碳酸鍶粒子。固體硫磺經水洗得硫磺產品，水洗液并入濾液進入碳化工序。

當采用碳酸鈉進行碳化時，在濾液中加入質量濃度10～30％的碳酸鈉溶液，于25～50℃進行碳化，使濾液中的鍶離子沉淀完全并稍過量，過濾分離后用水洗滌至無碳酸根后，干燥得到片狀碳酸鍶粒子。