专利名称：硝酸钡的制造方法
技术领域：
本发明是用毒重石直接制取硝酸钡的制造方法。
现有的硝酸钡制造方法都是由工业品BaCO3、BaS、BaCl2……等钡盐来制取的，其方法有三种1．硝酸法该法是用工业品硝酸钡或硫化钡与硝酸反应来制备硝酸钡的，其反应式为
或该法工艺流程存在着严重的环境污染问题，如CO2及H2S排出时夹杂有大量的氮氧化物、H2S，是剧毒品，对人体及环境危害极大，如
图1所示。
同时也存在着所用原料价格昂贵，致使硝酸钡生产成本高，没有市场竞争能力，故该法已被淘汰。2．硝酸盐法，该法主要是指用氯化钡与硝酸盐来制造硝酸钡的生产方法，主要反应式
该法虽然解决了有毒废气对环境污染的问题，但是所使用的原料价格更贵，副产品回收价值也不高，故生产成本更高，没有普遍工业生产的基础，工业上已被淘汰，如图2所示。3．复分解法，该法是对前两种方法的改进，旨在选用一些便宜原料来制造硝酸钡，如用硝酸钙来代替硝酸钾、硝酸钠，如下述反应式，工艺流程如图3所示。
以上方法始终没有跳出用工业品(BaCO3、BaCl2等)来生产硝酸钡的方法，生产成本居高不下。
本发明的目的就是为解决上述制取硝酸钡的制造方法所存在的问题。
本发明采用了中国储藏量极大的毒重石矿粉直接生产硝酸钡的方法，毒重石是一种除含有碳酸钡外还含有CaCO3、MgCO3、SrCO3、Fe2O3、SiO2、Al2O3等多种脉石的天然矿石，这种矿石的加工用上述三种方法进行加工都是不可行的，因为这些工艺都不具备除杂功能。
本发明可以有效的将毒重石中的脉石除去，使产品质量得到保证，同时可以降低生产成本。
本发明可以使有用元素得到充分利用，不存在对环境的污染(除无毒矿渣需排出外)，洗水和母液可循环使用，而且可得到副产品，从而达到降低成本之目的。
本发明是用复分解法来制备硝酸钡的，复分解剂可以是NH4NO3、Ca(NO3)2、NaNO3、、KNO3，但通常采用硝酸铵。
本发明是根据如下的反应原理来进行的……①……②……③……④根据反应动力学和热力学原理可知，上述两个反应因有碳酸铵的逸出，则该反应是可以象箭头所指方向进行到底的，但必须保证充足的硝酸铵(钙)和足够的反应热(因该反应是吸热反应)。这就为该法指明了选择反应条件时应注意的方向。
本发明用毒重石矿粉与硝酸铵进行复分解反应来制取硝酸钡，经过溶解、复分解、冷却结晶、漂洗、过滤除渣、重结晶、洗水循环使用、回收付产品碳酸铵可制做其它产品。
本发明采用的原料毒重石，不受矿石品位的限制，当然矿石中BaCO3含量越高、杂质含量越低越好。
首先在反应釜中将硝酸铵溶解，在不断搅拌下将硝酸铵溶液加热到100～160℃。硝酸铵加入量为加入矿粉中BaCO3含量的摩尔比为2～6∶1。使用的硝酸铵为市售的工业或农用硝酸铵，进行复分解反应时的浓度为50～90％。
矿粉细度为80目～250目的毒重石矿粉慢慢加入反应釜，可以是干粉、糊状、浆状，但不可一次性加入。所用毒重石必须是粉碎到80目以上，最好在150目左右，太细了能耗高，但可提高反应速度；太粗了反应速度慢，复分解率低，也会增加能耗。
毒重石矿粉加入方式只能慢慢的不断加入，以防冒锅造成的危害。毒重石矿粉可以是干粉加入，也可以是与液体(水或稀硝酸铵)混合成膏状或浆状加入，当反应激烈时可适当采取消泡措施(可以是物理的，也可以是化学消泡剂，或两者共用)以保证反应正常进行。
反应时间与毒重石矿粉加入方式及消泡效果有关，一般可按1～3小时即可，或当毒重石矿粉加完后再反应0.1～1小时，随着反应量的增加，硝酸钡越来越多，达到过饱和后析出结晶。反应釜中的温度应达110℃～160℃，液固比保持在0.5～1∶1，硝酸铵与碳酸钡的摩尔比为2～6∶1，不能低于2，毒重石矿粉投料结束后再反应0.1～1小时。
将复分解反应完成的浆料进一步冷却结晶，使硝酸钡尽量以大颗粒晶体形式出现，减少溶液中的硝酸钡，冷却温度一般控制在5～50℃。
漂洗塔上方有控制大颗粒矿渣进入漂洗塔的特殊装置，漂洗液的温度应尽量低，应达到4～40℃，洗水流速0.01米/秒～10米/秒，洗水最好是采用含硝酸铵的稀溶液，但不含钙、镁等杂质，除去矿渣可加入絮凝剂。
用稀硝酸铵进行漂洗浆料，分离杂质(固体和液体)，即可得到纯净的硝酸钡结晶。带有泥浆的漂洗液进一步过滤，除去固体残渣，残渣再经洗涤，回收的含有硝酸铵、硝酸钡、硝酸钙等的溶液与滤液可经浓缩后返回复分解工序或直接返回制浆罐与矿粉混合循环使用。
硝酸钡结晶的精制，可多次反复进行重结晶，溶解温度50～110℃，冷却温度5～50℃。
为了进一步提高硝酸钡产品的质量，可将漂洗后得到的硝酸钡结晶再进行一次或多次重结晶处理，母液可循环使用，即可大幅度的提高硝酸钡的品质。
溶解硝酸钡结晶的液体可以是纯净水或稀硝酸铵液，也可以是转化法沉淀碳酸钡后的稀硝酸铵溶液，溶解温度为50～100℃，冷却结晶温度为5～40℃。
用冷凝器回收碳酸铵冷凝温度一般控制在10～60℃。在复分解反应时有大量的水蒸气和碳酸铵逸出，经冷凝回收，可作为转化法制碳酸钡之用，或经碳化成碳酸氢铵副产品回收，也可做其它产品之用。
本发明可以是单独加工硝酸钡的工艺路线，也可以与转化法制碳酸钡工艺联合进行，如图4所示。
图1硝酸法工艺流程2硝酸盐法工艺流程3复分解法工艺流程4毒重石制取硝酸钡的工艺流程图实施例称取1000克含碳酸钡60％的毒重石矿粉，细度为200目，与含硝酸铵25％、硝酸钙10％的稀硝铵溶液500ml配成糊状待用。称取硝酸铵800克加入500克水于2升反应器中边搅拌边升温，当温度达到120度时开始慢慢加入矿粉糊状物，反应时温度一般控制到130℃左右，当加入矿粉后立即有大量的(NH4)2CO3及水蒸气逸出，通过冷凝器将其回收，冷水温度20℃，收率为95％。当糊状物加完后再过30分钟停止反应，然后将此反应产物经冷却，有大量结晶析出，冷却到20℃，并将结晶浆料放入漂洗塔中，用冷的(20℃)稀硝铵液漂洗，将矿粉残渣及Ca(NO3)2等硝酸盐溶液一起漂出并进一步过滤，干燥后得到纯度为98.5％的硝酸钡结晶770克，收率为92％。将漂洗出去的渣和溶液，经絮凝沉淀，过滤洗涤后渣弃去，滤液返回使用。
将得到的硝酸钡结晶。取700克加入100℃、2800克的稀硝铵溶液中，溶解完毕后，马上除去水不溶物，再冷却结晶，结晶温度为20℃，经过滤、洗涤、干燥，得硝酸钡纯度为99.5％的产品500克，母液循环使用，一次结晶收率为74％，但随着循环次数的增加而收率逐渐提高。
权利要求
1.一种硝酸钡的制造方法，其特征是用毒重石矿粉与硝酸铵进行复分解反应来制取硝酸钡，经过溶解、复分解、冷却结晶、漂洗、过滤除渣、重结晶、洗水循环使用、回收付产品碳酸铵可制做其它产品；在反应釜中溶解硝酸铵，并将溶液加温到100～160℃，矿粉细度为80目～250目的毒重石矿粉慢慢加入反应釜，可以是干粉、糊状、浆状，但不可一次性加入；反应釜中的温度应达110℃～160℃，液固比保持在0.5～1∶1，硝酸铵与碳酸钡的摩尔比为2～6∶1，不能低于2，毒重石矿粉投料结束后再反应0.1～1小时；漂洗塔上方有控制大颗粒物料进入漂洗塔的特殊装置，漂洗液的温度应尽量低，应达到4～40℃，洗水流速0.01米/秒～10米/秒，洗水最好是采用含硝酸铵的稀溶液，但不含钙、镁等杂质，除去矿渣可加入絮凝剂，洗水循环使用；硝酸钡结晶的精制，可多次反复进行重结晶，溶解温度50～110℃，冷却温度5～50℃；用冷凝器回收碳酸铵冷凝温度一般控制在10～60℃。
全文摘要
本发明是用毒重石直接制取硝酸钡的加工方法。是用硝酸盐与毒重石中的碳酸钡进行复分解反应变成硝酸钡,经冷却结晶、漂洗、过滤、除去杂质,既可得到硝酸钡产品。为了得到纯度更高的硝酸钡可经重结晶法来精制得到99.5%以上的硝酸钡产品。
文档编号C01C1/26GK1310131SQ0110392
公开日2001年8月29日 申请日期2001年2月14日 优先权日2001年2月14日
发明者熊尚彬, 熊海宁 申请人:熊尚彬