一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法其具体为常温下用纯水分别配制一定浓度的碳酸氢铵溶液和氯化钡溶液；在带搅拌的搪瓷反应釜中加入一定体积的纯水或化合母液，在慢速搅拌下将配制的两种液体同时以一定的流量加入反应釜中，控制化合母液pH在一定范围内，化合得大粒径高纯碳酸钡。化合反应结束后，母液与钡浆分离，钡浆经洗涤，过滤，烘干，得大粒径高纯碳酸钡成品。部分化合母液打回反应釜中用于下一次化合反应。化合产物高纯碳酸钡的平均粒径明显增大，粒径分布变窄，从而改善了成品碳酸钡的粉体流动性。该工艺反应在常温下进行，节约能源，成本低，反应设备为常温常压设备，设备简单，投资少。
【专利说明】一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及碳酸钡的制备方法，具体涉及一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法。
【背景技术】
[0002]高纯碳酸钡是一种广泛用于制造电子陶瓷产品的粉末材料，要求纯度高、且粒径小，还用于液晶基板玻璃的制造，近年来随着液晶显示产品需求的不断增加，液晶基板玻璃的生产对高纯碳酸钡产品质量和物化性能的要求不断提高，其中对高纯碳酸钡的流动性提出了新的要求，满足液晶基板玻璃的连续输送和准确计量，大颗粒高纯碳酸钡的制备是满足其要求的途径之一，目前，我国高纯碳酸钡生产工艺主要有复分解法和碳化法，即可溶性钡盐同碳酸盐溶液发生复分解反应制得高纯碳酸钡和氢氧化钡溶液中通入二氧化碳气体碳化得高纯碳酸钡。常规方法生产的高纯碳酸钡粒径分布宽，跨度在4.0以上，平均粒径在1-4 μ m之间，产品流动性差，在基板玻璃生产过程中的配料混料阶段，经常出现高纯碳酸钡输料管下料慢甚至堵塞现象，给正常生产带来很大的困扰。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，能够制备大粒径、粒径分布范围小、分体流动性好的高纯碳酸钡。
[0004]本发明采用如下技术方案:
一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，其具体包括如下步骤:
(O配置溶液:15~25°C下配制碳酸氢铵水溶液和氯化钡水溶液；
(2)准备反应釜:在反应釜中加入纯水；
(3)滴加:启动反应釜的搅拌桨，将步骤(1)中制备的两种溶液同时滴加到反应釜中；
(4)搅拌:滴加完毕后匀速搅拌至反应完全，得碳酸钡沉淀；
(5)分离:将步骤(4)所得的反应液静置，然后将上层母液和钡浆分离；
(6)后处理:钡浆经过洗涤、过滤、烘干，即得。
[0005]作为本发明进一步改进，所述步骤(3)的滴加过程中，控制所述搅拌桨的转速为40-ll0r/min，通过控制氯化钡溶液和碳酸氢铵溶液的滴加速度使反应釜中反应液的pH值在5.1-5.7之间。
[0006]作为本发明进一步改进，步骤(1)中所述的碳酸氢铵水溶液的浓度为7(Tll0g/L，所述氯化钡水溶液的浓度为200-240g/L。
[0007]作为本发明进一步改进，步骤(3)中，按氯化钡和碳酸氢铵的摩尔比为1:2.2~1:2.4通入反应釜中。
[0008]作为本发明进一步改进，所述步骤(3)中，控制氯化钡溶液的滴加流量，使溶液的滴加时间为0.8^2.0小时,所述碳酸氢铵溶液的滴加流量根据氯化钡溶液的滴加流量调节，控制反应液的pH值在5.1-5.7之间。
[0009]作为本发明进一步改进，步骤(2)中所述反应釜中加入的水量以液面淹没过搅拌桨底端为宜。
[0010]作为本发明进一步改进，步骤(6)中所述钡浆用20~95°C纯水洗涤至洗涤水中氯离子含量小于70ppm。
[0011]作为本发明进一步改进，所述步骤(6)中烘干温度为110~240°C。
[0012]作为本发明进一步改进，所述步骤(2)中加入的纯水可以被步骤(5)所述得到的母液代替。
[0013]作为本发明进一步改进，一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，其具体包括如下步骤:
(O配置溶液:常温配制浓度为70-110g/L的碳酸氢铵水溶液,配置浓度为200-240g/L的氯化钡水溶液；
(2)准备反应釜:在反应釜中加入纯水或者母液，加入的水量占反应釜容积的1/12~1/9 ；
(3)加入晶种:在反应釜中加入碳酸钡理论产量的1%~5%的高纯碳酸钡作为晶种；
(4)滴加:启动反应釜的搅拌桨，控制搅拌桨转速为40~ll0r/min，将步骤(1)中制备的两种溶液按氯化钡和碳酸氢铵的摩尔比为1:2.2~1:2.4同时通入反应釜中，控制氯化钡溶液的滴加流量，使溶液的滴加时间为0.8~2.0小时,所述碳酸氢铵溶液的滴加流量根据氯化钡溶液的滴加流量调节，滴加过程中，通过控制氯化钡溶液和碳酸氢铵溶液的滴加速度使反应釜中反应液的pH值在5.1~5.7之间。
[0014](5)搅拌:滴加完毕后匀速搅拌20~40min，至反应完全，得碳酸钡沉淀；
(6)分离:将步骤(4)所得的反应液静置，将上层母液抽出，得钡浆；
(7)后处理:步骤(6)中所得钡浆用20~95°C纯水洗涤至洗涤水中氯离子含量小于70ppm，然后过滤，滤饼在110~240°C的条件下烘干，即得。
[0015]本发明的积极效果如下:
通过本发明所提供的方法制备所得的碳酸钡，平均粒径明显增大，平均粒径在10 μ m以上，可达到20-30 μ m，粒径分布跨度在2.0 μ m左右，主含量可达到99.5%以上。本发明所述的反应过程为常温下进行，节省能源，降低生产成本。平均粒径增大，粒径分布变窄，大大改善了产品的流动性能。在基板玻璃生产过程中的配料混料阶段，有效解决了高纯碳酸钡输料管下料慢甚至堵塞的现象。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述，本申请中所述的常温指15 ~25。C。
[0017]本发明根据反应釜容积大小配置适量的溶液，在反应釜中加入一定体积的纯水或者反应液的母液，以较慢的速度搅拌，同时滴加两种氯化钡溶液和碳酸氢铵溶液，控制滴加时间和反应釜中反应液的PH值，这样便可获得纯度较高、粒径较大的碳酸钡晶体，所得产品流动性良好，收率和纯度较高，并且粒径分布宽度较小。
[0018]实施例1
常温下，将200kg精制氯化钡溶于1000L纯水中，过滤后存于氯化钡储罐中；将167kg食品级碳酸氢铵溶于1950L纯水中，过滤后存于碳酸氢铵储罐中。[0019]在5000L的搪瓷反应釜中加入纯水500L，高纯碳酸钡2kg作为晶种。
[0020]启动搅拌桨，调整搅拌浆转速为50r/min，常温开始滴加，使两种溶液同时加入搪瓷反应爸中，氯化钡溶液初始流量为15.0L/min,碳酸氢铵溶液初始流量为29.2L/min,滴加过程中测反应液的PH值，通过调整两种溶液流量使pH保持在5.4-5.7之间，调整过程中，控制氯化钡溶液的流量为10-20 L/min，使滴加过程用时0.8-2.0小时之间，本实施例中，0.8小时两种溶液全部滴加完毕。
[0021]滴加完毕后,匀速搅拌30min,反应完毕后,静置30min。
[0022]将反应液中的上层母液抽去，碳酸钡沉淀用去离子水洗涤至洗水氯离子含量为70ppm，离心过滤，然后将滤饼在200°C下干燥8小时，最终得到颗粒中平均粒径为
19.97 μ m，粒径分布跨度为1.965 μ m,纯度为99.8%的碳酸钡产品，假比重1.30，流动性良好。
[0023]实施例2
常温下，将220kg精制氯化钡溶于1000L纯水中，过滤后存于氯化钡储罐中；将188kg食品级碳酸氢铵溶于2000L纯水中，过滤后存于碳酸氢铵储罐中。
[0024]在5000L的搪瓷反应釜中加入实施例1中抽出的母液500L，加入高纯碳酸钡2kg作为晶种。
[0025]启动搅拌桨，调整搅拌浆转速为65r/min，常温开始滴加，使两种溶液同时加入搪瓷反应爸中，氯化钡溶液初始流量为13.0L/min,碳酸氢铵溶液初始流量为26.0OL/min,滴加过程中测反应液的PH值，通过调整两种溶液流量使pH保持在5.4-5.7之间，调整过程中，控制氯化钡溶液的流量为10-20 L/min，使滴加过程用时0.8-2.0小时之间，本实施例中，2.0小时两种溶液全部滴加完毕。
[0026]滴加完毕后,匀速搅拌30min,反应完毕后,静置30min。
[0027]将反应液中上层母液抽去，碳酸钡沉淀用去离子水洗涤至洗水氯离子含量为60ppm，离心过滤，然后将滤饼在200°C下干燥8小时，最终得到颗粒中平均粒径为
16.58 μ m,粒径分布跨度为1.908 μ m,纯度为99.8%的碳酸钡产品，假比重1.30，流动性良好。
[0028]实施例3
常温下，将200kg精制氯化钡溶于1000L纯水中，过滤后存于氯化钡储罐中；将182kg食品级碳酸氢铵溶于1900L纯水中，过滤后存于碳酸氢铵储罐中。
[0029]在5000L的搪瓷反应釜中加入实施例2中抽出的母液500L，加入高纯碳酸钡2kg作为晶种。
[0030]启动搅拌桨，调整搅拌浆转速为50r/min，常温开始滴加，使两种溶液同时加入搪瓷反应爸中，氯化钡溶液初始流量为15.0L/min,碳酸氢铵溶液初始流量为28.5L/min,滴加过程中测反应液的PH值，通过调整两种溶液流量使pH保持在5.4-5.7之间，调整过程中，控制氯化钡溶液的流量为10-20 L/min，使滴加过程用时0.8-2.0小时之间，本实施例中，1.5小时两种溶液全部滴加完毕。
[0031]滴加完毕后,匀速搅拌30min,反应完毕后,静置30min。
[0032]将反应母液抽去，碳酸钡沉淀用去离子水洗涤至洗水氯离子含量为70ppm，离心过滤，然后将滤饼在200°C下干燥8小时，最终得到颗粒中粒径为13.24 μ m，跨度为2.053，纯度为99.8%的碳酸钡产品，假比重1.30，流动性良好。
[0033]实施例4
常温下，将240kg精制氯化钡溶于1000L纯水中，过滤后存于氯化钡储罐中；将210kg食品级碳酸氢铵溶于1900L纯水中，过滤后存于碳酸氢铵储罐中。
[0034]在5000L的搪瓷反应釜中加入实施例3中抽出的母液500L，高纯碳酸钡2kg作为晶种。
[0035]启动搅拌桨，调整搅拌浆转速为90r/min，常温开始滴加，使两种溶液同时加入搪瓷反应爸中，氯化钡溶液初始流量为20.0L/min,碳酸氢铵溶液初始流量为38.0L/min,滴加过程中测反应液的PH值，通过调整两种溶液流量使pH保持在5.4~5.7之间，调整过程中，控制氯化钡溶液的流量为15-25 L/min，使滴加过程用时0.8-2.0小时之间，两种溶液全部滴加完毕。
[0036]滴加完毕后,匀 速搅拌30min,反应完毕后,静置30min。
[0037]将反应液的上层母液抽去，碳酸钡沉淀用去离子水洗涤至洗水氯离子含量为70ppm,离心过滤，然后将滤饼在200°C下干燥8小时，最终得到颗粒中粒径为11.22 μ m，跨度为2.015，纯度为99.8%的碳酸钡产品，假比重1.30，流动性良好。
[0038]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，其特征在于:其具体包括如下步骤: (O配置溶液:15~25°C下配制碳酸氢铵水溶液和氯化钡水溶液； (2)准备反应釜:在反应釜中加入纯水； (3)滴加:启动反应釜的搅拌桨，将步骤(1)中制备的两种溶液同时滴加到反应釜中； (4)搅拌:滴加完毕后匀速搅拌至反应完全，得碳酸钡沉淀； (5)分离:将步骤(4)所得的反应液静置，然后将上层母液和钡浆分离； (6)后处理:钡浆经过洗涤、过滤、烘干，即得。
2.根据权利要求1所述的一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)的滴加过程中，控制所述搅拌桨的转速为4(T110 r/min，通过控制氯化钡溶液和碳酸氢铵溶液的滴加速度使反应釜中反应液的PH值在5.4-5.7之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，其特征在于:步骤(O中所述的碳酸氢铵水溶液的浓度为7(Tll0g/L，所述氯化钡水溶液的浓度为20(T240g/L0
4.根据权利要求3所述的一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，其特征在于:步骤(3)中，按氯化钡和碳酸氢铵的摩尔比为1:2.2^1:2.4通入反应釜中。
5.根据权利要求4所述的一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中，控制氯化钡溶液的滴加流量，使溶液的滴加时间为0.8^2.0小时，所述碳酸氢铵溶液的滴加流量根据氯化钡溶液的滴加流量调节，控制反应液的PH值在5.4-5.7之间。
6.根据权利要求1所述的一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，其特征在于:步骤(2)中所述反应釜中加入的水量以液面淹没过搅拌桨底端为宜。
7.根据权利要求1所述的一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，其特征在于:步骤(6)中所述钡浆用2(T95°C纯水洗涤至洗涤水中氯离子含量小于70ppm。
8.根据权利要求1所述的一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，其特征在于:所述步骤(6)中烘干温度为11(T240°C。
9.根据权利要求1所述的一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中加入的纯水可以被步骤(5)所述得到的母液代替。
10.根据权利要求1、2、4、5、6、7、8或9任一项所述的一种大粒径高纯碳酸钡的制备方法，其特征在于:其具体包括如下步骤: (1)配置溶液:常温配制浓度为7(Tll0g/L的碳酸氢铵水溶液,配置浓度为200-240g/L的氯化钡水溶液； (2)准备反应釜:在反应釜中加入纯水或者母液，加入的水量占反应釜容积的1/12~1/9 ； (3)加入晶种:在反应釜中加入碳酸钡理论产量的1%~5%的高纯碳酸钡作为晶种； (4)滴加:启动反应釜的搅拌桨，控制搅拌桨转速为4(Tll0r/min，将步骤(1)中制备的两种溶液按氯化钡和碳酸氢铵的摩尔比为1:2.2~1:2.4同时通入反应釜中，控制氯化钡溶液的滴加流量，使溶液的滴加时间为0.8^2.0小时,所述碳酸氢铵溶液的滴加流量根据氯化钡溶液的滴加流量调节，滴加过程中，通过控制氯化钡溶液和碳酸氢铵溶液的滴加速度使反应釜中反应液的pH值在5.4-5.7之间； (5)搅拌:滴加完毕后匀速搅拌2(T40min，至反应完全，得碳酸钡沉淀；(6)分离:将步骤(4)所得的反应液静置，将上层母液抽出，得钡浆； (7)后处理:步骤(6)中所得钡浆用2(T95°C纯水洗涤至洗涤水中氯离子含量小于70ppm，然后过滤， 滤饼在11(T240°C的条件下烘干，即得。
【文档编号】C01F11/18GK103896320SQ201410164161
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】段亚宏, 闫振宗, 张卓标, 尹书成, 孙士坤, 谢骞, 钱斌 申请人:河北辛集化工集团有限责任公司