一種亞微米級(jí)硫酸鋇及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種亞微米級(jí)硫酸鋇及其制備方法，將粗制硫酸鋇溶解在85?98wt%的濃硫酸中得到硫酸鋇濃硫酸溶液，將硫酸鋇濃硫酸溶液在攪拌狀態(tài)下連續(xù)滴加到裝有析晶劑的析晶反應(yīng)器中，析出晶體過濾后，將濾液回收，晶體洗凈干燥后得到亞微米級(jí)硫酸鋇，同時(shí)回收洗凈晶體后的洗滌廢液，回收得到的洗滌廢液和濾液混合調(diào)制后作為輔助析晶劑連續(xù)滴加到析晶反應(yīng)器中，進(jìn)行連續(xù)析晶。該方法制備步驟簡單，且能夠?qū)υ线M(jìn)行重復(fù)利用，最大限度的提高原料利用率實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本和減小環(huán)境污染的目的。
【專利說明】
一種亞微米級(jí)硫酸鋇及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種亞微米級(jí)硫酸鋇及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硫酸鋇在化工、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。相對(duì)普通的硫酸鋇顆粒，其精制超細(xì)粉體具有性能優(yōu)異，應(yīng)用更加廣泛，附加值更高的特點(diǎn)。目前，生產(chǎn)超細(xì)硫酸鋇的方法主要為可溶性鋇鹽與可溶性硫酸鹽(或硫酸)反應(yīng)結(jié)晶制備，這類方法包括微乳液法、絡(luò)合法、微反應(yīng)器法、撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料法、全返混液膜法等。其基本反應(yīng)為:
Ba2+ + S042— = BaSO4I(1-1)
這類制備方法有兩大通病:(I)受限于可溶性鋇鹽的來源，原料成本高；(2)產(chǎn)生大量的含鹽廢水，三廢處理成本高。
[0003]此外，乳液法需要將可溶性鋇鹽和硫酸鹽分別制備成W/0型微乳體系，二體系混合后，在水核內(nèi)發(fā)生(1-1)反應(yīng)，顆粒大小由微乳內(nèi)水核半徑控制。該方法步驟多，產(chǎn)品分離復(fù)雜，且使用大量有機(jī)溶劑，產(chǎn)品純度不高。
[0004]絡(luò)合法一般先將可溶性鋇鹽與EDTA反應(yīng)，形成Ba-EDTA體系，然后加入可溶性硫酸鹽與之反應(yīng)生成硫酸鋇顆粒。同樣，該方法由于EDTA的弓I入增加后續(xù)處理難度。
[0005]微反應(yīng)器法制備超細(xì)硫酸鋇是將可溶性鋇鹽和硫酸鹽在Y型或T型微反應(yīng)器中反應(yīng)，可利用微反應(yīng)器微通道控制硫酸鋇顆粒大小。該法生產(chǎn)硫酸鋇缺點(diǎn)是:容易堵塞通道，工業(yè)放大有一定難度。
[0006]撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料法利用高速旋轉(zhuǎn)的絲網(wǎng)填料等部件產(chǎn)生強(qiáng)大的湍流場，控制硫酸鋇顆粒生長。該類方法對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求高，投入相對(duì)較高。而全返混液膜法結(jié)合了微反應(yīng)器法和撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料法的優(yōu)點(diǎn)，在全返混液膜反應(yīng)器內(nèi)強(qiáng)化剪切、研磨和高速攪拌的作用，從而生產(chǎn)出超細(xì)硫酸鋇顆粒。該類方法也同樣存在設(shè)備加工復(fù)雜的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種亞微米級(jí)硫酸鋇及其制備方法，該方法能夠?qū)υ线M(jìn)行重復(fù)利用，最大限度的提高原料利用率，減少原料硫酸實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本和減小環(huán)境污染的目的。
[0008]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:
一種亞微米級(jí)硫酸鋇的制備方法，將粗制硫酸鋇溶解在85_98wt%的濃硫酸中得到硫酸鋇濃硫酸溶液，將硫酸鋇濃硫酸溶液在攪拌狀態(tài)下連續(xù)滴加到裝有析晶劑的析晶反應(yīng)器中，析出晶體過濾后，將濾液回收，晶體洗凈干燥后得到亞微米級(jí)硫酸鋇，同時(shí)回收洗凈晶體后的洗滌廢液，回收得到的洗滌廢液和濾液混合調(diào)制后作為輔助析晶劑連續(xù)滴加到析晶反應(yīng)器中，進(jìn)行連續(xù)析晶。
[0009]本發(fā)明先將析晶劑放入析晶反應(yīng)器中，再將硫酸鋇濃硫酸溶液在攪拌狀態(tài)下連續(xù)滴加到析晶反應(yīng)器中，析出晶體后，過濾得濾液，晶體洗凈后回收洗滌廢液，將洗滌廢液和濾液經(jīng)調(diào)制后作為輔助析晶劑，和析晶劑共同參與連續(xù)析晶反應(yīng)。此法在首次加入析晶劑后，可在之后的連續(xù)析晶過程中，不再添加析晶劑，而一直采用輔助析晶劑幫助析晶即可，另外濃硫酸稀釋的熱還能用來加熱析晶劑和輔助析晶劑。采用此法可連續(xù)生產(chǎn)，能夠得到粒徑分布均勻、顆粒較細(xì)，平均粒徑為145-160nm的硫酸鋇。較目前采用的細(xì)硫酸鋇制備方法相比，工藝過程操作簡單且實(shí)用，能耗低。另外，若首次得到的亞微米級(jí)硫酸鋇顆粒過大，則可將其再次投放到硫酸鋇濃硫酸溶液進(jìn)行溶解后再析晶。
[0010]攪拌速率控制在300-1000r/min。攪拌速率對(duì)結(jié)晶的顆粒大小具有一定的影響。攪拌速率也不是越大越好，攪拌速率過大，則會(huì)引起團(tuán)聚現(xiàn)象，攪拌速率過小，則結(jié)晶不徹底，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)本技術(shù)方案中以300-1000r/min的攪拌速率為宜，使得反應(yīng)充分的同時(shí)又能夠得到較細(xì)的硫酸鋇顆粒。
[0011 ] 粗制硫酸鋇的平均粒徑為200μπι。
[0012]析晶劑為水或者1被%_65^%的稀硫酸。原料中的濃硫酸稀釋熱用于加熱水或者稀硫酸。析晶劑可以選擇水，通過之后的濾液和洗滌廢液調(diào)制后的加入，實(shí)際上的析晶劑就成為稀硫酸，和析晶劑直接采用稀硫酸效果相同。析晶劑的種類以及濃度對(duì)析出的硫酸鋇的量和顆粒大小也有一定的影響。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中加入水或者lwt%-65wt%的稀硫酸作為析晶劑，能夠獲得粒徑分布均勻、顆粒較細(xì)的硫酸鋇顆粒。而選擇水或者稀硫酸作為析晶劑，實(shí)際上就是將濃硫酸加入到稀硫酸的一種制備收率高的硫酸鋇晶體的方式，并且通過這種方式制備的來的硫酸鋇晶體的粒徑分布窄、顆粒更細(xì)。
[0013]硫酸鋇濃硫酸溶液和析晶劑的質(zhì)量比為1-2:1。合適的質(zhì)量比能夠影響析出量和顆粒大小。本發(fā)明選擇硫酸鋇濃硫酸溶液和析晶劑的質(zhì)量比為1-2:1，能夠得到收率較高、細(xì)的硫酸鎖晶體顆粒。
[0014]洗滌廢液和濾液混合調(diào)制為將洗滌廢液和濾液中的硫酸濃度調(diào)制到lwt%_65wt%。
[0015]析晶反應(yīng)的溫度為50_120°C。析晶反應(yīng)的溫度對(duì)晶體顆粒大小具有一定的影響。析晶反應(yīng)的溫度一般控制在較低溫度如50°C以下，但發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)中誤將溫度控制成80°C，配合不同的攪拌速率，得到了平均粒徑為145-160nm的硫酸鋇顆粒。而由此繼續(xù)展開諸如50°C、60°C、70°C、90°C、120°C等溫度下的實(shí)驗(yàn)，均得到了平均粒徑為145-160nm的顆粒。
[0016]輔助析晶劑的滴加速度為硫酸鋇濃硫酸溶液的滴加速度的2-8倍。滴加速度對(duì)晶體的顆粒和收率同樣有影響。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)采用滴加的方式能夠影響析晶反應(yīng)的進(jìn)程，單獨(dú)滴加輔助析晶劑或者硫酸鋇濃硫酸溶液都會(huì)對(duì)析晶結(jié)果造成不同的結(jié)果，滴加速度控制是關(guān)鍵。而最佳的方式則是在輔助析晶劑滴加到析晶反應(yīng)器5-lOs的時(shí)候，滴加硫酸鋇濃硫酸溶液，則會(huì)得到較好的結(jié)果。
[0017]如前所述的制備工藝制得的亞微米級(jí)硫酸鋇，平均顆粒粒徑為145-160nm。
[0018]綜上，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明的制備方法步驟簡單，且能夠?qū)υ线M(jìn)行重復(fù)利用，最大限度的提高原料利用率實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本和減小環(huán)境污染的目的，廢水排放量極少。
[0019]2、本發(fā)明的亞微米級(jí)硫酸鋇的顆粒粒徑均勻性好，能夠用于精細(xì)化生產(chǎn)。
[0020]說明書附圖
圖1為實(shí)施例1制得的硫酸鋇顆粒粒徑分布圖；
圖2為實(shí)施例2制得的硫酸鋇顆粒粒徑分布圖； 圖3為實(shí)施例3制得的硫酸鋇顆粒粒徑分布圖；
圖4為實(shí)施例4制得的硫酸鋇顆粒粒徑分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0022]實(shí)施例1
將20kg粗制硫酸鋇溶解在10kg的85-98wt%的濃硫酸中得到硫酸鋇濃硫酸溶液，將硫酸鋇濃硫酸溶液在300r/min的攪拌狀態(tài)下連續(xù)滴加到裝有120kg水的析晶反應(yīng)器中，析晶反應(yīng)器的溫度控制在80°C，析出晶體過濾后，將濾液回收，晶體洗凈干燥后得到亞微米級(jí)硫酸鋇，同時(shí)回收洗凈晶體后的洗滌廢液，回收得到的洗滌廢液和濾液混合調(diào)制后作為輔助析晶劑連續(xù)滴加到析晶反應(yīng)器中，進(jìn)行連續(xù)析晶。析晶反應(yīng)器中的濃硫酸稀釋熱以間壁換熱的方式傳遞給濾液和洗滌廢水。
[0023 ] 洗滌廢液和濾液混合調(diào)制為將洗滌廢液和濾液中的硫酸濃度調(diào)制到I wt%_65wt%。
[0024]實(shí)施例1制得的微米級(jí)硫酸鋇的平均粒徑在160nm，如圖1所示。
[0025]實(shí)施例2
將20kg粗制硫酸鋇溶解在10kg的85-98wt%的濃硫酸中得到硫酸鋇濃硫酸溶液，將硫酸鋇濃硫酸溶液在450r/min的攪拌狀態(tài)下以2.0ml/s連續(xù)滴加到裝有140kg、30wt%的稀硫酸的析晶反應(yīng)器中，析晶反應(yīng)器的溫度控制在50°C，析出晶體過濾后，將濾液回收，晶體洗凈干燥后得到亞微米級(jí)硫酸鋇，同時(shí)回收洗凈晶體后的洗滌廢液，回收得到的洗滌廢液和濾液混合調(diào)制后作為輔助析晶劑以6.0ml/s的滴加速度連續(xù)滴加到析晶反應(yīng)器中，進(jìn)行連續(xù)析晶。析晶反應(yīng)器中的濃硫酸稀釋熱以間壁換熱的方式傳遞給濾液和洗滌廢水。
[0026]洗滌廢液和濾液混合調(diào)制為將洗滌廢液和濾液中的硫酸濃度調(diào)制到lwt%_65wt%即可。
[0027]實(shí)施例2制得的微米級(jí)硫酸鋇的平均粒徑在155nm，如圖2所示。
[0028]實(shí)施例3
將20kg粗制硫酸鋇溶解在120kg的85-98wt%的濃硫酸中得到硫酸鋇濃硫酸溶液，將硫酸鋇濃硫酸溶液在850r/min的攪拌狀態(tài)下以3.0ml/s連續(xù)滴加到裝有240kg、1的％的稀硫酸的析晶反應(yīng)器中，析晶反應(yīng)器的溫度控制在90 V，析出晶體過濾后，將濾液回收，晶體洗凈干燥后得到亞微米級(jí)硫酸鋇，同時(shí)回收洗凈晶體后的洗滌廢液，回收得到的洗滌廢液和濾液混合調(diào)制后作為輔助析晶劑以8.0ml/s的滴加速度連續(xù)滴加到析晶反應(yīng)器中，進(jìn)行連續(xù)析晶。析晶反應(yīng)器中的濃硫酸稀釋熱以間壁換熱的方式傳遞給濾液和洗滌廢水。
[0029]洗滌廢液和濾液混合調(diào)制為將洗滌廢液和濾液中的硫酸濃度調(diào)制到lwt%_65wt%即可。
[0030]實(shí)施例3制得的微米級(jí)硫酸鋇的平均粒徑在150nm，如圖3所示。
[0031 ] 實(shí)施例4
將20kg粗制硫酸鋇溶解在120kg的85-98wt%的濃硫酸中得到硫酸鋇濃硫酸溶液，將硫酸鋇濃硫酸溶液在1000r/min的攪拌狀態(tài)下以1.01111/8連續(xù)滴加到裝有2401^、65的％的稀硫酸的析晶反應(yīng)器中，析晶反應(yīng)器的溫度控制在120°C，析出晶體過濾后，將濾液回收，晶體洗凈干燥后得到亞微米級(jí)硫酸鋇，同時(shí)回收洗凈晶體后的洗滌廢液，回收得到的洗滌廢液和濾液混合調(diào)制后作為輔助析晶劑以8.0ml/s的滴加速度連續(xù)滴加到析晶反應(yīng)器中，進(jìn)行連續(xù)析晶。析晶反應(yīng)器中的濃硫酸稀釋熱以間壁換熱的方式傳遞給濾液和洗滌廢水。
[0032]洗滌廢液和濾液混合調(diào)制為將洗滌廢液和濾液中的硫酸濃度調(diào)制到lwt%_65wt%即可。
[0033 ]實(shí)施例4制得的微米級(jí)硫酸鋇的平均粒徑在145nm，如圖4所示。
[0034]如上所述，可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下做出的變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種亞微米級(jí)硫酸鋇的制備方法，其特征在于，將粗制硫酸鋇溶解在85-98wt%的濃硫酸中得到硫酸鋇濃硫酸溶液，將硫酸鋇濃硫酸溶液在攪拌狀態(tài)下連續(xù)滴加到裝有析晶劑的析晶反應(yīng)器中，析出晶體過濾后，將濾液回收，晶體洗凈干燥后得到亞微米級(jí)硫酸鋇，同時(shí)回收洗凈晶體后的洗滌廢液，回收得到的洗滌廢液和濾液混合調(diào)制后作為輔助析晶劑連續(xù)滴加到析晶反應(yīng)器中，進(jìn)行連續(xù)析晶。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，攪拌速率控制在300-1000r/min。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，粗制硫酸鋇的平均粒徑為200μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，析晶劑為水或者lwt%-65wt%的稀硫酸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，硫酸鋇濃硫酸溶液和析晶劑的質(zhì)量比為1-2:1。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，洗滌廢液和濾液混合調(diào)制為將洗滌廢液和濾液中的硫酸濃度調(diào)制到I wt%-65wt%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，析晶反應(yīng)的溫度為50-120°C。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，輔助析晶劑的滴加速度為硫酸鋇濃硫酸溶液的滴加速度的2-8倍。9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的制備工藝制得的亞微米級(jí)硫酸鋇，平均顆粒粒徑為145_160nmo
【文檔編號(hào)】C01F11/46GK105883887SQ201610505890
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】徐程浩, 楊德建, 楊軍, 白濤
【申請人】成都程德化工科技有限責(zé)任公司