专利名称：一种次硝酸铋、铝酸铋的合成方法
技术领域：
本发明涉及一种次硝酸铋(BiON03 H20)、铝酸铋(Bi2(Al204) 3 10H20)的合成方 法，属无机化工产品铋盐的合成技术领域。
背景技术：
次硝酸铋能分别用于医药、陶瓷、化妆品及制铋盐领域中。次硝酸铋用于这些领域 中的功效已有公开报道。传统湿法生产方法是采用金属铋与浓硝酸直接反应制取中间产品 硝酸铋，同时放出大量二氧化氮气体。中间品加碱或铝酸钠合成次硝酸铋及铝酸铋。其主 要工艺是以精铋为原料，经破碎制成小块，置于反应容器内加浓硝酸进行剧烈反应，产生 二氧化氮气体用碱液吸收处理，反应结束后得硝酸铋溶液。硝酸铋溶液经加碱中和、洗涤、 脱水干燥、筛分包装得到次硝酸铋产品；硝酸铋溶液经加偏铝酸钠反应、洗涤、脱水干燥、筛 分包装得到铝酸铋产品。其主要反应如下
Bi+6HN03 (浓)=Bi (N03) 3+3N02+3H20 (1)
HN03+N0 — H20+3N02 (2) (1) 、 (2)式均为放热反应，在常温常压条件下，放出的热量致使部份硝酸发生分 解，所发生的反应如下 4HN03 — 2H20+4N02+02个 (3)
4HN — 2H20+4N0+302 t (4) 从上述反应看出，传统生产过程中，一方面反应产生大量的氮氧化物得不到有效 的回收利用，硝酸用量大；另一方面尾气的排放会对环境造成污染，后续环保处理费用极 大。 2Bi (N03) 3+6NaA102+10H20 — Bi2 (A1204) 3 10H20+6NaN03 (5)Bi (N03) 3+2H20 — BiON03 H20+2HN03 (6)HN03+NaOH — NaN03+H20 (7) 经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保、高效、低成本的湿法合成次硝酸铋、铝酸铋产品 的方法。此方法同样适用于用金属铋制备次碳酸铋、枸橼酸铋钾产品。 本发明的种湿法次硝酸铋、铝酸铋的合成方法为在压力容器中，加入金属铋和硝 酸，反应生成中间产品硝酸铋；中间产品硝酸铋经加入氢氧化钠中和、洗涤、加入分散剂脱 水、干燥得到次硝酸铋产品；中间产品硝酸铋经加入偏铝酸钠反应、洗涤、加入分散剂脱水、 干燥得到铝酸铋产品。本发明的合成方法中的中和、洗涤、脱水及干燥工序基本同现有技 术。本发明的合成方法具体步骤如下
1、中间产品硝酸铋的制备 按质量比l : 0. 7 1的比例将粒度为3 5毫米的金属铋及浓度为30% 60%硝酸加入密闭压力容器中发生氧化反应，反应产生的大量热能和二氧化氮气体，使容 器内温度及压力升高，通过控制冷却水大小来控制反应温度为140 17(TC，压力为1. 0 1. 6MPa，反应时间1 1. 5小时。 在此过程中，主要发生的反应为(1)式、(2)式。在密闭加压条件下，反应过程中 生成的二氧化氮与水发生氧化反应，产生硝酸。反应过程中产生大量的热能和二氧化氮气 体，增大压力和温度并加速反应，縮短了反应时间。反应式如下
N02+H20 — 2腦3+N0 (8) 反应完成后经沉清分离，反应残渣按比例补加金属铋及硝酸后返回密闭压力容器 中继续反应，反应液体为中间产品硝酸铋溶液。
2、次硝酸铋产品的制备 中间产品硝酸铋溶液加入氢氧化钠中和，加入氢氧化钠中和终点的ra值为1. 8
2.0 ;反应完后，加水洗涤，按常规方法检测氯根、硫酸根合格(达到标准)为止，随后进行离 心分离，加入产品重量1% 3%的乙醇液体分散剂洗涤离心，再经干燥、筛分包装后得到 次硝酸铋产品。 3、铝酸铋产品的制备 中间产品硝酸铋溶液加入偏铝酸钠转化反应，加入偏铝酸钠反应，终点的ra值为
8. 0 8. 5，反应完后，加水洗涤，按常规方法检测硝酸根合格(达到标准)为止，随后进行 离心分离，加入产品重量1% 3%的乙醇液体分散剂洗涤离心，再经干燥、筛分包装后得 到铝酸铋产品。 本发明与传统生产方法相比，具有如下优点 1、采用湿法工艺的压力合成方法生产次硝酸铋及铝酸铋，反应时间縮短，铋转化 率高，硝酸耗量降低40%以上。 2、采用湿法工艺的压力合成方法生产次硝酸铋及铝酸铋，利用反应产生的热能及 气体，提高反应速度，不需外部加热，降低产品生产的能耗。 3、采用湿法工艺的压力合成方法生产次硝酸铋及铝酸铋，解决二氧化氮气体吸收 处理问题，该工艺属高效环保型工艺。
图1为本发明的工艺流程图示意图。
具体实施例方式
下面实施例中的中和、洗涤、脱水及干燥工序基本同现有技术。
实施例1 : 在50升压力容器内加入粒度为5毫米的金属铋粒5Kg，30X的工业硝酸16. 7升， 通冷却水控制温度14(TC，压力1. OMPa，反应时间1. 5小时。反应结束后液固分离，得到反 应残渣0. 5Kg和中间产物硝酸铋溶液17升。反应中间产品硝酸铋溶液成份为游离硝酸 8 % ，铋254g/L，铁0. 0008g/L，铅0. 005g/L。反应残渣补充金属铋粒4. 5Kg， 30 %的工业硝 酸16.7升返回压力容器，控制金属铋与硝酸的质量比为l.O，在上述反应条件下反应，反应 后的残渣再补硝酸和金属铋返回反应，以此往返。反应产生的中间产物硝酸铋溶液，加入氢氧化钠中和，加入氢氧化钠中和终点的K1值为1.8，反应结束后，加水搅拌洗涤，沉清，抽 去上清液，反复洗涤，直至按常规方法检测氯根、硫酸根合格(达到标准)为止。随后进行 离心分离，加入产品重量3%的液体分散剂乙醇进行离心，甩干的固体在进入真空干燥箱在 12(TC，真空度0. 08MPa下干燥、再筛分包装得到次硝酸铋产品6. 5公斤。
实施例2 : 在50升压力容器内加入粒度为10毫米的金属铋粒10Kg，60X的工业硝酸11. 7 升，通冷却水控制温度17(TC，压力1. 6MPa，反应时间1. 0小时。反应结束后液固分离，得到 反应残渣O. 5Kg和中间产物硝酸铋溶液12升。反应中间产品硝酸铋溶液成份为游离硝酸 2 % ，铋790g/L，铁0. 0005g/L，铅0. 003g/L。反应残渣补充金属铋粒9. 5Kg， 60 %的工业硝 酸11. 7升返回压力容器，控制金属铋与硝酸的质量比为0. 7，在上述反应条件下反应，反应 后的残渣再补硝酸和金属铋返回反应，以此往返。反应产生的中间产物硝酸铋溶液，加入偏 铝酸钠转化反应，加入偏铝酸钠反应终点ra值8. 0，反应完后，加水搅拌洗涤，沉清，抽去上 清液，反复洗涤，直至按常规方法检测硝酸根合格(达到标准)为止。随后进行离心分离， 加入产品重量1X的液体分散剂A进行离心，随后加入产品重量1%的乙醇液体分散剂进行 离心分离，甩干的固体在进入真空干燥箱在12(TC，真空度0. 08MPa下干燥、筛分包装得到 铝酸铋产品产品21. 05公斤。
实施例3 : 基本同实施例1。不同之处在于 中间产品硝酸铋的制备中金属铋粒度为8毫米、硝酸浓度为60%、硝酸加入量为 5. 83升，金属铋与硝酸质量比为1 : 0. 7、反应温度17(TC、反应压力1. 6Mpa、反应时间1. 0 小时，得到反应残渣0. 65Kg和中间产物硝酸铋溶液5. 5升。 次硝酸铋产品的制备中加入氢氧化钠中和，加入氢氧化钠中和终点ra值2. O，液 体分散剂乙醇的加入量为产品重量的1%，得到次硝酸铋产品6. 3公斤。
实施例4 : 基本同实施例2。不同之处在于 中间产品硝酸铋的制备中金属铋粒度为8毫米、硝酸浓度为30%、硝酸加入量为 33. 33升，金属铋与硝酸质量比1 : 1.0、反应温度14(TC、反应压力1.0Mpa、反应时间1.5 小时，得到反应残渣0. 76Kg和中间产物硝酸铋溶液33升。 铝酸铋产品的制备中加入偏铝酸钠反应，加入偏铝酸钠反应终点ra值8. 5，液体 分散剂乙醇的加入量为产品重量的3%，得到铝酸铋产品产品21公斤。
权利要求
一种次硝酸铋、铝酸铋的合成方法，其特征在于次硝酸铋、铝酸铋的合成方法为在压力容器中，加入小颗粒的金属铋和一定浓度的硝酸发生氧化反应，反应时产生的二氧化氮气体在压力容器中形成硝酸，继续与金属铋反应合成，得到中间品硝酸铋；中间品硝酸铋经加入氢氧化钠中和、洗涤、加入分散剂脱水、干燥、筛分包装得到次硝酸铋产品；中间产品硝酸铋经加入偏铝酸钠反应、洗涤、加入分散剂脱水、干燥、筛分包装得到铝酸铋产品。
2. 如权利要求1所述的一种次硝酸铋、铝酸铋的合成方法，其特征在于中间品硝酸 铋的合成条件为金属铋粒度5 10毫米、硝酸浓度30% 60%、金属铋与硝酸质量比 1 : 0. 7 1. 0 ;反应温度140 17(TC、反应压力1. 0 1. 6Mpa、反应时间1 1. 5小时。
3. 如权利要求1所述的一种次硝酸铋、铝酸铋的合成方法，其特征在于次硝酸铋产品 的合成中加入氢氧化钠中和终点的ra值为1.8 2.0，液体分散剂为乙醇，其加入量为产 品重量的1% 3%。
4. 如权利要求1所述的一种次硝酸铋、铝酸铋的合成方法，其特征在于铝酸铋产品的 合成中加入偏铝酸钠反应终点的ra值为8.0 8. 5，液体分散剂为乙醇，其加入量为产品 重量的1% 3%。
全文摘要
本发明涉及一种次硝酸铋(BiONO3·H2O)、铝酸铋(Bi2(Al2O4)3·10H2O)的合成方法，属无机化工产品铋盐的合成技术领域。本发明在压力容器中加入金属铋和硝酸，反应生成中间产品硝酸铋；中间产品硝酸铋经加入氢氧化钠中和、洗涤、加入分散剂脱水、干燥后得到次硝酸铋产品；中间产品硝酸铋经加入偏铝酸钠反应、洗涤、加入分散剂脱水、干燥后得到铝酸铋产品。本发明的优点在于反应时间缩短，铋转化率高，硝酸耗量降低40％以上；利用反应产生的热能及气体，提高反应速度，不需外部加热，降低产品生产的能耗；解决了二氧化氮气体吸收处理问题，属高效环保型工艺。
文档编号C01G29/00GK101774640SQ20101010053
公开日2010年7月14日 申请日期2010年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者尤西林, 徐勇志, 王维昌, 纳俊刚 申请人:云南云铜稀贵新材料有限公司