專利名稱:利用高鋇高鈣天青石生產鍶無機鹽的方法
技術領域:
無機化工。
背景技術:
碳酸鍶是重要的化工產品,主要用于熒光屏玻璃、磁性材料、陶瓷。我國有豐富的礦物資源,是世界上的鍶鹽及氧化物的主要生產和出口國之一。天青石是鍶的硫酸鹽,是其最主要的礦種。
現(xiàn)在由天青石生產鍶的方法,應用最廣的是還原法。還原法的基本工藝是在1100~1200℃的高溫下,用氣體或固體還原劑與天青石反應8~10小時,使其中的硫酸鍶還原為硫化鍶(常稱為“黑灰”)。然后再用熱水浸溶硫化鍶,使之溶于水中,成為硫化鍶、硫氫化鍶及氫氧化鍶的溶液,下文統(tǒng)稱硫化鍶溶液。繼而硫化鍶溶液再進一步加工為其他鍶產品,如碳酸鍶等。
此法流程簡單,硫得到較好的利用,經濟效益好。缺點是高溫還原,產生硫化物尾氣,加之含硫廢水,如果處理不當,造成嚴重污染;再則缺乏有效的凈化方法,產品質量受到限制。
由于在礦石中鍶、鋇互有取代,因此在礦石還原后,浸取獲得的鍶鹽溶液中含有一定的鋇,并且常常還含有一定量的鈣。由于缺乏有效的鍶、鋇、鈣分離方法,目前生產廠都采用選用含雜質低的礦石原料,來保證產品的質量。隨著生產規(guī)模的擴大和優(yōu)質礦石的逐漸消耗,生產廠都面臨著使用高雜質含量礦石的問題,特別是含鈣和鋇很高的天青石。
鍶、鋇化學性質相似,常見的硫酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽等難溶鹽的溶解度相差不大,由于這些元素之間的分離系數(shù)很低。因而當一個元素是主成份,濃度很高,而另一個為雜質成分,濃度必然比較低。鍶離子和鋇離子的沉淀反應都是離子反應,速度極其快。以沉淀法除雜時,往往主成分損失很大,而雜質未能達到要求。也就是為了保證回收率而不能深度除雜。正是由于這個原因,至今生產廠始終不愿意采用品位較差、雜質較高的天青石為原料。
溶劑萃取過程是一個可逆反應,通常通過多級逆流方式完成。因而,雜質和主成份在分離時,由一級到另一級不斷相互交換,既可以達到很高的分離系數(shù),又可以保證很高的回收率,特別適合于性質相近的成份的分離和回收。在冶金工業(yè)中已經廣泛應用于有色、稀有、稀土和貴金屬等的分離提純,技術成熟,操作成本低廉,適合于大規(guī)模生產。
發(fā)明內容
(1)溶劑萃取過程是一個可逆反應,通過多級逆流,雜質和主成份在分離時,由一級到另一級不斷相互交換,既可以達到很高的分離系數(shù),又可以保證很高的回收率,加上洗滌、控制條件反萃,使溶液中的鍶鋇互相分離。由于鍶的硫化物溶液具有極強的堿性,在這類溶液中的萃取研究極少報道,更無專利,與從氯化鍶或硝酸鍶等中性溶液中萃取分離的規(guī)律和工藝的差別很大。使用的萃取劑必須耐堿,而且在堿性水溶液中的溶解度很小。通過逐級控制鈣、鍶、鋇的萃取平衡,所發(fā)明的工藝可以使鈣等雜質降低到設計水平,使鍶和分離出來的鋇產品均達到國家標準所規(guī)定的純度。
(2)普通鍶或鋇的硫化物溶液為原料,采用溶劑萃取方法,經過多級逆流萃取,通過控制鈣、鍶、鋇的萃取平衡,結合回流洗滌和分步反萃,進行精制,生產高純度的碳酸鍶、硝酸鍶、氯化鍶或氧化鍶等無機鹽產品。
(3)前述(1)和(2)萃取方法所用的萃取劑為7~15碳的脂肪酸、8~18碳的環(huán)烷酸、2-乙基己基膦酸-2-乙基己基酯、二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸,三烷基氧化膦和三甲基辛基氯化胺。
(4)前述(1)和(2)萃取、洗滌和反萃均采用逆流方式,萃取劑的體積濃度及兩相流比,依天青石中的鋇、鈣的含量不同而不同,萃取劑的體積濃度一般為5%~50%;萃取流比有機相∶水相=5~1,停留時間1~40min;洗滌劑為鹽酸或硝酸溶液,濃度1%~5%,洗滌流比有機相∶水相=3~1;反萃劑為鹽酸或硝酸溶液,濃度5%~25%,反萃流比有機相∶水相=10~1。
發(fā)明的效果(1)采用本發(fā)明溶劑萃取凈化工藝,可以使含鋇和鈣很高的鍶硫化物溶液中雜質降低到期望水平。當初始硫化鍶溶液含鍶50~140g/L,含鋇5~10g/L,鈣2~10g/L,經過萃取,鋇低于0.5~1g/L,鈣低于0.2~1g/L??捎糜谏a國家標準一等或優(yōu)等碳酸鍶。并且經過洗滌、分步反萃,獲得的鋇溶液也能用于生產合格的鋇產品,使本來是雜質的成分得到回收、利用。
(2)采用本發(fā)明溶劑萃取精制工藝,可以由一般純度的硫化鍶溶液,經過逆流萃取,回流洗滌和分步反萃,進行精制。當初始料液含鍶濃度約50g/L,含1g/L左右的鋇、鈣等雜質。經萃取精制,鋇、鈣等雜質濃度均可下降至5~50mg/L??捎糜谏a碳酸鍶、硝酸鍶、氯化鍶或氧化鍶,最終產品達到99.9%~99.99%的純度。
實施例實施例1.
高鋇高鈣硫化鍶溶液的分離純化。原料硫化鍶溶液濃度Sr 52.9g/L,Ba濃度5.8g/L,Ca濃度2.8g/L。使用體積濃度25%的2-乙基己基膦酸-2-乙基己基酯萃取劑為有機相,10%HCl為反萃劑。試驗裝置為小型脈沖填料塔。萃取流比有機相∶水相=3∶1。反萃流比有機相∶水相=5∶1。全部操作在室溫下進行。反萃所得的氯化鍶溶液含SrCl2217g/L,Ba濃度1.8g/L,Ca濃度0.67g/L,符合生產國家標準一等氯化鍶的要求。所得硫化鋇溶液含BaCl2約6g/L,Sr濃度0.27g/L,Ca濃度0.0061g/L,符合生產國家標準一等碳酸鋇的要求。
實施例2.
由普通硫化鍶溶液制備高純鍶鹽,原料硫化鍶溶液Sr濃度42.7g/L,Ba濃度4.8g/L,Ca濃度2.8g/L,Na濃度6.8g/L。使用體積濃度25%的二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸萃取劑為有機相。試驗裝置為小型脈沖填料塔。萃取流比為,有機相∶水相=3∶1。洗滌劑1%HCl,洗滌流比為,有機相∶水相=3∶1。反萃劑10%HCl,反萃流比為,有機相∶水相=8.5∶1。操作均在室溫下進行。反萃所得氯化鍶溶液,Sr濃度120g/L,Ba濃度<0.02g/L,Ca濃度<0.02g/L,Na濃度<0.01g/L,重金屬(以Fe計)<0.001g/L。適合用于制備高純鍶鹽。
權利要求
1.一種涉及從高鋇高鈣天青石生產鍶無機鹽的方法,其特征在于采用溶劑萃取方法凈化、分離天青石黑灰水浸而得的硫化鍶溶液,選用的萃取劑和萃取方法能夠適應硫化鍶溶液的強堿性。
2.根據(jù)權利要求1所述的從高鋇高鈣天青石生產鍶無機鹽的方法,其特征在于直接在堿性硫化鍶溶液中進行萃取,結合洗滌和反萃,進行精制,用于生產硝酸鍶、氯化鍶、碳酸鍶或氧化鍶無機鹽產品,方法的具體措施如下(1)萃取劑的體積濃度及兩相流比,依天青石鍶和鈣含量不同而不同,萃取劑的體積濃度為5%~50%;萃取流比有機相∶水相=5~1,停留時間1~40min;(2)洗滌所用的洗滌劑為鹽酸或硝酸溶液,濃度1%~5%,洗滌流比有機相∶水相=3~1;(3)反萃所用的反萃劑為鹽酸或硝酸溶液,濃度5%~25%,反萃流比有機相∶水相=10~1。
3.根據(jù)權利要求1所述的從高鋇高鈣天青石生產鍶無機鹽的方法,其特征在于所用的萃取劑為7~15碳的脂肪酸、8~18碳的環(huán)烷酸、2-乙基己基膦酸-2-乙基己基酯、二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸,三烷基氧化膦和三甲基辛基氯化胺。
4.根據(jù)權利要求1所述的從高鋇高鈣天青石生產鍶無機鹽的方法,其特征在于經過精制的溶液,可以用于生產一般純度或者高純度的硝酸鍶、氯化鍶、碳酸鍶或氧化鍶無機鹽產品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從高鋇高鈣天青石生產鍶無機鹽的方法,其特征在于采用溶劑萃取方法凈化、分離天青石黑灰水浸而得的硫化鍶溶液。選用的萃取劑和萃取方法能夠適應硫化鍶溶液的強堿性,可以直接在堿性硫化鍶溶液中進行萃取。經過多級逆流萃取,控制鈣、鍶、鋇的萃取平衡,結合回流洗滌和分步反萃,使鍶和分離出來的鋇產品均達到所期望的純度,用于生產硝酸鍶、氯化鍶、碳酸鍶或氧化鍶等一般及高純無機鹽產品。
文檔編號C01F11/00GK1651335SQ200410001168
公開日2005年8月10日 申請日期2004年2月3日 優(yōu)先權日2004年2月3日
發(fā)明者朱屯 申請人:中國科學院過程工程研究所