专利名称：电子材料用高纯碳酸钡的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属化工技术领域，具体地涉及一种电子材料用高纯碳酸钡的生产工艺。
碳酸钡是重要的化工原料，也是制备电子元件的基料。随着电子元件高功能化的需要，对钛酸钡系PTCR材料主晶组分之一的碳酸钡纯度要求也在提高。碳酸钡纯度愈高，制备钛酸钡半导瓷时更易准确引入微量元素，以达设计者的要求。某些电子元件厂对碳酸钡的纯度要求已从98％上升为99.5％，甚至达到99.9％，对杂质含量Mg、Fe、Cu、Co等也要求控制在0.01％以下。
现有的高纯碳酸钡的生产工艺，有用纯化学试剂为原料制备的，有用钡盐重结晶提纯制备的；也有用离子交换法提纯钡盐制备的，也有溶剂萃取法提纯钡盐制备的。通常认为比较可行的方法有两类一类为有机溶剂萃取提纯钡盐法；另一类为盐酸法，即在饱合氯化钡溶液中加入一定浓度的盐酸，使氯化钡析出的方法。在现有的这些方法中，有的方法碳酸钡含量不够高，还达不到99.5％，有的甚至还达不到99％；有的杂质成分不够低，例如对影响碳酸钡颗粒不规则分布的Sr，一般只能达到0.1％左右，最多也只能把Sr降到0.25-0.08％。有的方法效果虽好，但操作麻烦，费用较高，不易被生产厂家接受。
本发明的目的在于提供一种生产工艺简单，操作容易，成本低廉，且碳酸钡纯度高，杂质少的电子材料用高纯碳酸钡的生产工艺。
本发明的目的是以下述方式实现的一种电子材料用高纯度碳酸钡的生产工艺，用工业碳酸钡生产过程中的钡饼或次品级、等外品碳酸钡作为原料，酸溶制备氯化钡，用水洗法进行提纯，然后用二氧化碳的氨性溶液进行碳化，制备不同晶型的高纯碳酸钡，其具体的生产步骤是(1)氯化钡母液的制备用工业碳酸钡生产过程中的钡饼或次品级、等外级碳酸钡为原料，用水调制成浆状，固液比保持1∶0.7-0.8，边搅拌边加6mol/L化学纯盐酸，使原料充分溶解，酸的用量为理论值的105-110％；(2)将制备好的氯化钡母液加热维也纳沸5-10分钟，趁热过滤，分离酸不溶物，得到清洁透明的氯化钡溶液；(3)氯化钡晶体的制备将清洁透明的氯化钡溶液蒸发浓缩，当液面出现晶膜时，停止加热，在室温下冷却结晶，析出的BaCl2.·2H2O为一次结晶氯化钡；分出母液再次蒸发浓缩，可得第二次结晶和第三次结晶氯化钡；(4)晶体氯化钡的纯化对晶体氯化钡用水进行纯化，纯化时氯化钡与水的固液比为10∶1；用80-100℃去离子水浸洗晶体氯化钡1次以上，并不停搅拌，当温度降到20-60℃时，倾出洗液，得到纯化后的氯化钡晶体；(5)氯化钡溶液的碳化A氯化钡溶液的制备用热去离子水将纯化后的氯化钡晶体溶解，加温至60℃，准备碳化；B二氧化碳氨性溶液的制备浓氨水按1∶2稀释，控制窑气流量20l/min，通窑气30-45分钟备用；C按BaCl2.·2H2O(g)∶NH4OH(ml)1∶0.8-0.9配入碳化塔中，通窑气30-45分钟，使碳化完成，制得不同晶型高纯度碳酸钡；(6)高纯碳酸钡的洗涤过滤烘干碳化结束后，于80℃保温陈化1-2小时，然后用热水充分洗涤，在105-110℃温度下烘干，得到高纯度的碳酸钡产品。
本发明简便易行，成本较低，控制不同的碳化条件和方式可制备不同晶型的高纯碳酸钡，纯度可达99.7-99.9％，Sr含量可低于0.02％，可满足电子材料制备要求。
下面结合本发明的工艺流程图和实施例进一步说明本发明。
图1为本发明的工艺流程示意图实施例1(1)氯化钡母液的制备用工业碳酸钡生产过程中的钡饼(含水量20％)1000g，用水调制成浆状，固液比保持1∶0.7-0.8，边搅拌边加6mol/L化学纯盐酸，使原料充分溶解，酸的用量为理论值的105-110％，保持适当的酸度可以促进硅酸的聚合，使还原硫以H2S形式挥发成单硫形式沉淀，以达到分离目的，其它机械杂质和酸不溶物也可通过过滤分离除去；(2)将制备好的氯化钡母液加热维沸5-10分钟，促进不溶物的聚集沉降，也可把溶解在母液中的H2S、SO2排除，由于氯化钡母液酸度较高，考虑到对工业设备的腐蚀采用Ba(OH)2·8H2O中和使PH值达到7-8，同时也达到除铁、铝和其它重金属元素的目的；趁热过滤，分离酸不溶物，得到清洁透明的氯化钡溶液；酸不溶物残渣中大部分为BaSO4，还有SiO2，单质硫和其它外界引入机械杂质。残渣用热水洗涤，所得氯化钡稀溶液用于处理高纯钡时含(NH4)2CO3之洗液，可回收低硫、低酸不溶物碳酸钡。(3)氯化钡晶体的制备将清洁透明的氯化钡溶液蒸发浓缩，当液面出现晶膜时，停止加热，在室温下冷却结晶，析出的BaCl2·2H2O为一次结晶氯化钡；分出母液再次蒸发浓缩，可得第二次结晶和第三次结晶氯化钡；三次结晶所得BaCl2·2H2O都可用于制备高纯碳酸钡，剩余母液中的Ba2+可制备沉淀硫酸钡，还可从此母液回收Sr制备碳酸锶，通过回收后的废液排放，不会对环境造成污染。(4)晶体氯化钡的纯化利用BaCl2·2H2O、SrCl2·6H2O和CaCl2·6H2O在不同温度下水中溶解度不同，对晶体氯化钡用水进行纯化。纯化时氯化钡与水的固液比为10∶1；用80-100℃去离子水浸洗晶体氯化钡，并不停搅拌，当温度降到20-60℃时，倾出洗液，得到纯化后的氯化钡晶体；分离洗涤时的温度愈高，分离Sr、Ca的效果愈好。第一次结晶水洗1-2次；第二次结晶水洗3-4次；第三次结晶水洗5-6次，洗涤次数愈多，得到的氯化钡愈纯。洗涤氯化钡晶体的溶液，与下一级母液合并，以便回收其中的氯化钡；(5)氯化钡溶液的碳化A氯化钡溶液的制备用热去离子水将纯化后的氯化钡晶体溶解，加温至60℃，准备碳化；B二氧化碳氨性溶液的制备浓氨水按1∶2稀释，控制窑气流量20L/min，通窑气30-45分钟备用；C按BaCl2·2H2O(g)∶NH4OH(ml)1∶0.8-0.9配入碳化塔中，通窑气30-45分钟，使碳化完成，制得不同晶型高纯度碳酸钡；(6)高纯碳酸钡的洗涤过滤烘干碳化结束后，于80℃保温陈化1-2小时，促进反应平衡。这时体系中除大量的碳酸钡沉淀外，在溶液中还有大量的NH4Cl、部分(NH4)2CO3、NH4HCO3和少量的BaCl2，必须对碳酸钡沉淀用热水充分洗涤，保证碳酸钡的纯度在105-110℃温度下烘干，得到高纯度的碳酸钡产品600g。含有(NH4)2CO3的洗涤液，可用来回收洗涤酸不溶物所得稀钡溶液中的钡，不含碳酸根的洗涤液可作为溶解原料时调浆和稀释盐酸时所需要之水。产品质量分析结果见表1。
表1 产品质量分析结果
注上述结果除碳酸钡含量用重量法、粒度用WLP-202型平均粒度测定仪外，Fe用邻菲啰啉光度法，其余结果均采用ICP-AES和AAS法测定。
实施例2用次品级碳酸钡1000g为原料，采取如实施例1所示的工艺，制得高纯碳酸钡600g实施例3用等外品碳酸钡1000g为原料，采取如实施例1所示的工艺，制得高纯碳酸钡600g
权利要求
1.一种电子材料用高纯度碳酸钡的生产方法，其特征在于所述方法用工业碳酸钡生产过程中的钡饼或次品级、等外品碳酸钡作为原料，酸溶制备氯化肥化钡，用水洗法进行提纯，然后用二氧化碳的氨性溶液进行碳化，制备不同晶型的高纯碳酸钡，其具体的生产步骤是(1)氯化钡母液的制备用工业碳酸钡生产过程中的钡饼或次品级、等外级碳酸钡为原料，用水调制成浆状，固液比保持1∶0.7-0.8，边搅拌边加6mol/L化学纯盐酸，使原料充分溶解，酸的用量为理论值的105-110％；(2)将制备好的氯化钡母液加热维沸5-10分钟，趁热过滤，分离酸不溶物，得到清洁透明的氯化钡溶液；(3)氯化钡晶体的制备将清洁透明的氯化钡溶液蒸发浓缩，当液面出现晶膜时，停止加热，在室温下冷却结晶，析出的BaCl2·2H2O为一次结晶氯化钡；分出母液再次蒸发浓缩，可得第二次结晶和第三次结晶氯化钡；(4)晶体氯化钡的纯化对晶体氯化钡用水进行纯化，纯化时氯化钡与水的固液比为10∶1；用80-100℃去离子水浸洗晶体氯化钡1次以上，并不停搅拌，当温度降到20-60℃时，倾出洗液，得到纯化后的氯化钡晶体；(5)氯化钡溶液的碳化A氯化钡溶液的制备用热去离子水将纯化后的氯化钡晶体溶解，加温至60℃，准备碳化；B二氧化碳氨性溶液的制备浓氨水按1∶2稀释，控制窑气流量20L/min，通窑气30-45分钟备用；C按BaCl2·2H2O(g)∶NH4OH(ml)1∶0.8-0.9配入碳化塔中，通窑气30-45分钟，使碳化完成，制得不同晶型高纯度碳酸钡；(6)高纯碳酸钡的洗涤过滤烘干碳化结束后，于80℃保温陈化1-2小时，然后用热水充分洗涤，在105-110℃温度下烘干，得到高纯度的碳酸钡产品。
全文摘要
一种电子材料用高纯度碳酸钡的生产工艺,用工业碳酸钡生产过程中的钡饼或次品级、等外品碳酸钡作为原料,酸溶制备氯化钡,用水洗法进行提纯,然后用二氧化碳的氨性溶液进行碳化,制备不同晶型的高纯碳酸钡,本发明简便易行,成本较低,控制不同的碳化条件和方式可制备不同晶型的高纯碳酸钡,纯度可达99.7－99.9%,Sr含量可低于0.02%,可满足电子材料制备要求。
文档编号C01F11/00GK1385370SQ01106688
公开日2002年12月18日 申请日期2001年5月10日 优先权日2001年5月10日
发明者崔海容, 徐楚华 申请人:崔海容, 徐楚华