專利名稱：用二氧化碳直接從中性鍶、鋇鹽溶液中沉淀碳酸鍶或碳酸鋇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)化工領(lǐng)域，特別涉及碳酸鍶或碳酸鋇的生產(chǎn)。
碳酸鍶及碳酸鋇是重要的化工產(chǎn)品，由于我國有豐富的礦物資源，鍶及鋇的鹽及氧化物是重要的出口無機(jī)化工產(chǎn)品。現(xiàn)在的鍶鹽及氧化物生產(chǎn)方法之一，是將天青石(主要成分為硫酸鍶)用碳酸銨(或碳酸鈉)轉(zhuǎn)換為碳酸鍶，再與酸或其銨鹽反應(yīng)，生成可溶性鍶鹽如氯化鍶或硝酸鍶的溶液，經(jīng)過濾，分離去脈石及未分解的礦石。溶液經(jīng)除雜后，再用碳酸氫銨沉淀為碳酸鍶。整個(gè)流程能耗高，反應(yīng)時(shí)間長。如以菱鍶礦(主要成分為碳酸鍶)為原料，預(yù)處理后，可直接與酸反應(yīng)得到可溶性鍶鹽溶液。中性鋇鹽溶液系用毒重石浸取或由重晶石經(jīng)由黑灰法產(chǎn)物溶解、中和而得。
溶劑萃取自五十年代以來逐漸應(yīng)用于核燃料、稀土、稀有、稀貴及有色金屬的生產(chǎn)，是一種效率高、能耗低、易操作的優(yōu)良分離方法。隨著反應(yīng)產(chǎn)物被萃取進(jìn)入有機(jī)相，離開了反應(yīng)體系，有利于反應(yīng)進(jìn)行。這和反應(yīng)物是沉淀(固相)或氣體(氣相)有利于反應(yīng)進(jìn)行的原理是完全一樣的。萃取過程是一可逆反應(yīng)，通常通過多級(jí)逆流方式完成，既可以達(dá)到很高的分離系數(shù)，又可以保證很高的回收率。
本發(fā)明用二氧化碳直接與中性氯化鍶、鋇，硝酸鍶、鋇或其它鍶、鋇鹽溶液反應(yīng)，生成碳酸鍶、鋇及鹽酸或硝酸，同時(shí)用萃取方法將鹽酸或硝酸從水溶液中分離到有機(jī)相，使反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行，直至完全。
本發(fā)明用二氧化碳從中性鍶、鋇鹽溶液中沉淀碳酸鍶或碳酸鋇與用二氧化碳從堿性進(jìn)行沉淀是完全不同的。在堿性溶液中，二氧化碳很容易被吸收生成碳酸鹽，并與鍶或鋇反應(yīng)生成碳酸鍶或碳酸鋇，所以不會(huì)產(chǎn)生酸，不存在分離酸的問題。其本質(zhì)上和用碳酸銨、碳酸鈉作沉淀劑是一樣的。
本發(fā)明對(duì)改進(jìn)鍶、鋇鹽生產(chǎn)有以下益處(1) 用二氧化碳代替碳酸鈉或碳酸銨，減少化工原料碳酸銨及硝酸銨的消耗；(2) 不需蒸餾碳酸銨，從而大幅度降低了能耗；
(3) 溶劑萃取有利于自動(dòng)化和大規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明所用的萃取劑包括中性有機(jī)磷酸，如三辛基氧化瞵(TOPO)、磷酸三丁酯(TBP)，有機(jī)胺類，如19至23碳的烷基伯胺、10碳烷基仲胺、三辛基叔胺、三辛基甲基季銨鹽等商業(yè)萃取劑。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，所用的有機(jī)相由前述的一種或多種萃取劑配成。在向氯化鍶、鋇或硝酸鍶、鋇溶液中通入二氧化碳生成碳酸鍶、鋇沉淀的同時(shí)，用前述有機(jī)相進(jìn)行萃取，使生成的鹽酸或硝酸萃入有機(jī)相。溶液中的鍶、鋇鹽的幾乎可以完全和二氧化碳反應(yīng)，轉(zhuǎn)換為碳酸鍶或碳酸鋇。前述有機(jī)相經(jīng)洗滌、反萃，返回使用，消耗極少。(1) 有機(jī)相以總量5％到50％一種或多種的前述萃取劑與稀釋劑配成。(2) 根據(jù)原料溶液的鍶、鋇含量制訂萃取工藝條件。一般萃取2至5級(jí)，有機(jī)相和料液水相流量之比為0.3～3，停留時(shí)間2～20分，攪拌速度300～600rpm。(3) 以0％至10％的鹽酸或硝酸溶液進(jìn)行反萃，反萃級(jí)數(shù)2～5級(jí)。
有機(jī)相和水相流量之比為0.1～5，停留時(shí)間2～8分，攪拌速度300～600rpm。(4) 反應(yīng)所用的二氧化碳可為純二氧化碳?xì)怏w，也可用凈化過的窯氣、煙道氣。
本發(fā)明的積極效果為(1)借助于溶劑萃取酸，實(shí)現(xiàn)了用二氧化碳從中性氯化鍶、鋇或硝酸鍶、鋇等溶液沉淀碳酸鍶或碳酸鋇。
(2)用二氧化碳代替碳酸氫銨降低了生產(chǎn)成本。
(3)反萃所得的酸可以返回流程應(yīng)用。
(4)對(duì)于用硝酸銨復(fù)分解的工藝，可以省去蒸餾碳酸銨的過程，大大降低能耗。
實(shí)施例(1)天青石分解生成的硝酸鍶溶液，含鍶87.6g/L。以10％(v/v)至30％(v/v)的中性有機(jī)磷萃取劑的煤油溶液作為有機(jī)相。攪拌前述兩種溶液，同時(shí)通入二氧化碳?xì)怏w，邊反應(yīng)邊萃取。經(jīng)三級(jí)萃取，得碳酸鍶沉淀143.6g，鍶的直收率達(dá)97.3％。(2)菱鍶礦的鹽酸浸取液含鍶62.4g/L，通入二氧化碳?xì)怏w，同時(shí)以20％(v/v)至45％(v/v有機(jī)胺的煤油溶液經(jīng)三級(jí)萃取，二級(jí)洗滌，得碳酸鍶沉淀99.7g，鍶直收率95％。萃取劑經(jīng)洗滌返回使用。
權(quán)利要求
本發(fā)明涉及用二氧化碳直接從中性鍶、鋇鹽溶液中沉淀碳酸鍶或鋇，同時(shí)，用有機(jī)相進(jìn)行萃取，使生成的鹽酸或硝酸萃取到有機(jī)相，其特征在于(1) 本發(fā)明所用的萃取劑包括中性有機(jī)磷，如三辛基氧化瞵(TOPO)、磷酸三丁酯(TBP)；有機(jī)胺類，如19至23碳的烷基伯胺、10碳烷基仲胺、三辛基叔胺、三辛基甲基季銨鹽等商業(yè)萃取劑。
(2) 在向氯化鍶或硝酸鍶溶液中通入二氧化碳生成碳酸鍶或鋇沉淀的同時(shí)，用前述有機(jī)相進(jìn)行萃取，使生成的鹽酸或硝酸萃入有機(jī)相。
(3) 溶液中的鍶、鋇鹽和二氧化碳反應(yīng)生成的碳酸鍶或碳酸鋇結(jié)晶，經(jīng)過濾回收，成為最終產(chǎn)品。
(4) 反應(yīng)所用的二氧化碳可為純二氧化碳?xì)怏w，也可用凈化過的窯氣、煙道氣。
全文摘要
本發(fā)明用二氧化碳直接從分解天青石、菱鍶礦或重晶石、毒重石所得到的中性氯化鍶、鋇,硝酸鍶、鋇或其它鍶、鋇鹽溶液沉淀碳酸鍶或碳酸鋇。同時(shí)用萃取方法將產(chǎn)生的鹽酸、硝酸或其它酸從水溶液中萃取到有機(jī)相,使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,直至完全。本發(fā)明減少了碳酸鍶或碳酸鋇生產(chǎn)的化工原料碳酸氫銨、硝酸銨的消耗;不需蒸餾碳酸銨,從而大幅度降低了能耗,有更好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B01D11/04GK1344679SQ0012460
公開日2002年4月17日 申請(qǐng)日期2000年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月26日
發(fā)明者朱屯, 許新 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院化工冶金研究所