可控粒径高纯碳酸锶的制备方法
【专利摘要】本发明公开了可控粒径高纯碳酸锶的制备方法，包括以下步骤：首先配置质量浓度4-6％的硝酸铵溶液和质量浓度为13-16％的氢氧化锶溶液，然后向反应釜添加一定量的硝酸铵溶液，并密闭搅拌，接着向反应装置流加氢氧化锶溶液和二氧化碳于0.01～0.3MPa，30～60℃充分反应，控制氢氧化锶和二氧化碳的加入量使反应液的pH值维持在7～10，最后分离干燥得产品。本发明利用氢氧化锶和二氧化碳作为制备碳酸锶的原材料，反应过程中不产生铵盐，避免了对环境的污染；本发明可通过控制反应前加入低浓度的硝酸铵的量、反应压力、pH值和反应温度，制备所需要粒径的高纯碳酸锶。
【专利说明】可控粒径高纯碳酸锶的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锶盐合成领域，涉及一种生产碳酸锶的方法，特别涉及一种以二氧化碳和氢氧化锶为原材料制备粒径可控高纯碳酸锶的方法。
【背景技术】
[0002]碳酸锶广泛用于电子工业和光学玻璃领域，其制备工艺主要包括以下两种:
[0003]一、氢氧化锶溶液碳化法:在氢氧化锶溶液中通入二氧化碳生产碳酸锶，并可以加入一些添加剂来改变所得碳酸锶的晶型，由于碳酸锶的溶解度很小，因此该法得到的碳酸锶粒径都很小，一般在2微米以下，很难得到粗粒径的高纯碳酸锶。
[0004]二、锶盐法:利用锶的可溶性盐，如氯化锶、硝酸锶与氨水、碳酸氢铵发生复分解反应得到碳酸锶，由于碳酸锶在铵盐中有一定的溶解度，大大的降低了溶液中碳酸锶的过饱和度，可以通过调节氨水与 锶盐的比例得到不同粒径的碳酸锶，最粗可以得到粒径为50um左右碳酸锶。但这种方法又很难得到粒径小于5微米的高纯碳酸锶，且由于该反应体系中存在大量的氯离子或硝酸根离子，所得碳酸锶产品中存在较大量的包裹，影响了产品的纯度；同时在反应中用了大量含氨的原料，加上洗涤产品时需要大量的纯水，产生大量低浓度含铵盐的废水，由于含铵盐的废水处理，成本高，且较难彻底处理，很多企业都存在偷排的现象。造成了较大的环境污染。
【发明内容】
[0005]针对目前生产碳酸锶的方法中普遍存在的碳酸锶粒径不易控制，生产过程中产生大量含铵盐废水，易引起环境污染的问题，本发明提供一种可控粒径高纯碳酸锶的制备方法。
[0006]本发明所提供的技术方案如下:
[0007]可控粒径高纯碳酸锶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0008]a、反应液配置:配制质量浓度为4-6%的硝酸铵溶液和质量浓度为13_16%的氢氧化锶溶液；
[0009]b、混料反应,包括:
[0010]i向反应釜中加入0-1/3容器体积步骤a的硝酸铵溶液并密闭。
[0011]?开启搅拌，保持搅拌转速为100-400转；
[0012]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的PH值为7~10 ;压力为0.01~
0.3MPa，温度为30~60°C ;当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化1.5-2.5小时得浆料；
[0013]C、分离:离心分离步骤b反应所得浆料得到碳酸锶滤饼和母液；
[0014]d、干燥:将步骤c的滤饼干燥得碳酸锶；
[0015]e、母液回收:将步骤c所得的母液经砂滤、超滤，反渗透膜分离得到浓度为4-6%的硝酸铵溶液，返回步骤a循环使用。
[0016]作为本发明可控粒径高纯碳酸锶的制备方法的优选，步骤b中反应釜的搅拌桨为自吸式搅拌桨。
[0017]本发明的有益效果在于:本发明利用氢氧化锶和二氧化碳作为制备碳酸锶的原材料，反应过程中不产生铵盐，避免了对环境的污染；本发明在反应前加入低浓度的硝酸铵，由于碳酸锶在硝酸铵溶液中具有一定的溶解度，且其溶解度与溶液的PH值相关；因此，通过调节硝酸铵溶液的浓度和PH，可以灵活调节产品碳酸锶的粒度，当硝酸铵溶液浓度较高、PH较低时碳酸锶的粒度较大，当硝酸铵溶液浓度较低、pH较高时，碳酸锶的粒度较细，反应过程中温度和压力对粒度也有一定影响，由于本发明碳化反应在低浓度的铵盐中进行，大大降低了碳酸锶产品中的硝酸根等阴离子的包裹现象，有利于提高产品的纯度，并大幅降低洗涤用水量；本发明反应副产物为水，离心分离所得母液盐分浓度较低，通过膜分离技术使反应过程生成的水以纯水的形式排出，而硝酸铵溶液成为了膜分离的浓液实现了闭路循环，实现了氨氮废水的零排放，避免了环境污染。
【具体实施方式】
[0018]下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0019]实施例1:
[0020]本实施例制备粗粒径高纯碳酸锶的方法，包括以下步骤:
[0021]a、反应液配置:配制质量浓度为5%的硝酸铵溶液和质量浓度为15%的氢氧化锶溶液；
[0022]b、混料反应,包括:
[0023]i向反应爸中加入5升纯水,此时所加硝酸铵溶液体积为0L,反应爸有效容积为45L ；
[0024]ii开启搅拌,保持搅拌转速为100r/min ；
[0025]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的PH值为7 ;压力为0MPa(真空环境)，温度为30°C;当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0026]C、分离:离心分离步骤b反应所得浆料得到碳酸锶滤饼和母液；
[0027]d、干燥:将步骤c的滤饼干燥得碳酸锶；
[0028]e、母液回收:将步骤c所得的母液经砂滤、超滤，反渗透膜分离得到浓度为5%的硝酸铵溶液，返回步骤a循环使用。
[0029]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.8%，粒径为3 μ m。
[0030]本实施例中，步骤b中反应釜的搅拌桨为自吸式搅拌桨。
[0031]实施例2:
[0032]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0033]i向反应爸中加入5升纯水,此时所加硝酸铵溶液体积为OL,反应爸有效容积为45L ；
[0034]i i开启搅拌，保持搅拌转速为200r/min ；[0035]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的pH值为8 ;压力为0.1MPa，温度为400C ；当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0036]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.75%,粒径为2.5 μ m。
[0037]实施例3:
[0038]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0039]i向反应爸中加入5升纯水,此时所加硝酸铵溶液体积为0L,反应爸有效容积为45L ；
[0040]i i开启搅拌，保持搅拌转速为300r/min ；
[0041]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的pH值为9 ;压力为0.2MPa，温度为500C ；当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0042]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.70%,粒径为1.5 μ m。
[0043]实施例4:
[0044]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0045]i向反应爸中加入5升纯水,此时所加硝酸铵溶液体积为0L,反应爸有效容积为45L ；
[0046]ii开启搅拌,保持搅拌转速为400r/min ；
[0047]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的PH值为10 ;压力为0.3MPa，温度为60°C;当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0048]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.50%,粒径为I μ m。
[0049]实施例5:
[0050]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0051]i向反应爸中加入5升纯水,此时所加硝酸铵溶液体积为0L,反应爸有效容积为45L ；
[0052]i i开启搅拌，保持搅拌转速为300r/min ；
[0053]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的pH值为7 ;压力为0.3MPa，温度为400C ；当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0054]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.60%,粒径为12 μ m。
[0055]实施例6:
[0056]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0057]i向反应釜中加入5升硝酸铵溶液并密闭，反应釜有效容积为45L ；
[0058] ii开启搅拌,保持搅拌转速为400r/min ；[0059]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的pH值为8 ;压力为0.2MPa，温度为300C ；当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0060]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.55%,粒径为8 μ m。
[0061]实施例7:
[0062]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0063]i向反应釜中加入5升硝酸铵溶液并密闭，反应釜有效容积为45L ；
[0064]ii开启搅拌,保持搅拌转速为100r/min ；
[0065]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的pH值为9 ;压力为0.1MPa，温度为600C ；当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0066]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.50%，粒径为11 μ m。
[0067]实施例8: [0068]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0069]i向反应釜中加入5升硝酸铵溶液并密闭，反应釜有效容积为45L ；
[0070]i i开启搅拌，保持搅拌转速为200r/min ；
[0071]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的PH值为10 ;压力为OMPa，温度为500C ；当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0072]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.45%,粒径为8 μ m。
[0073]实施例9:
[0074]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0075]i向反应釜中加入10升硝酸铵溶液并密闭，反应釜有效容积为45L ；
[0076]ii开启搅拌,保持搅拌转速为400r/min ；
[0077]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的pH值为7 ;压力为0.1MPa，温度为500C ；当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0078]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.45%,粒径为20 μ m。
[0079]实施例10:
[0080]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0081]i向反应釜中加入10升硝酸铵溶液并密闭，反应釜有效容积为45L ；
[0082]i i开启搅拌，保持搅拌转速为300r/min ；
[0083]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的PH值为8 ;压力为OMPa，温度为600C ；当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0084]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.5%，粒径为19 μ m。
[0085]实施例11:
[0086]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0087]i向反应釜中加入10升硝酸铵溶液并密闭，反应釜有效容积为45L ；
[0088]i i开启搅拌，保持搅拌转速为200r/min ；
[0089]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的pH值为9 ;压力为0.3MPa，温度为300C ；当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0090]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.5%，粒径为15 μ m。
[0091]实施例12:
[0092]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0093]i向反应釜中加入10升硝酸铵溶液并密闭，反应釜有效容积为45L ；
[0094]ii开启搅拌,保持搅拌转速为100r/min ；
[0095]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的PH值为10 ;压力为0.2MPa，温度为40°C;当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0096]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.45%,粒径为18 μ m。
[0097]实施例13:
[0098]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0099]i向反应釜中加入15升硝酸铵溶液并密闭，反应釜有效容积为45L ；
[0100]i i开启搅拌，保持搅拌转速为200r/min ；
[0101]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的pH值为7 ;压力为0.2MPa，温度为600C ；当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0102]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.45%，粒径为25 μ m。
[0103]实施例14:
[0104]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0105]i向反应釜中加入15升硝酸铵溶液并密闭，反应釜有效容积为45L ；
[0106]ii开启搅拌，保持搅拌转速为100r/min ；
[0107]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的pH值为8 ;压力为0.3MPa，温度为500C ；当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0108]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.5%，粒径为28 μ m。
[0109]实施例15:[0110]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0111]i向反应釜中加入15升硝酸铵溶液并密闭，反应釜有效容积为45L ；
[0112]i i开启搅拌，保持搅拌转速为400r/min ；
[0113]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的PH值为9 ;压力为OMPa，温度为40°C;当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0114]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.5%，粒径为22 μ m。
[0115]实施例16:
[0116]本实施例与实施例1的区别在于，本实施例步骤b混料反应过程如下:
[0117]i向反应釜中加入15升硝酸铵溶液并密闭，反应釜有效容积为45L ；
[0118]i i开启搅拌，保持搅拌转速为300r/min ；
[0119]iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的PH值为10 ;压力为0.1MPa，温度为30°C;当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化2小时得浆料；
[0120]经测定，本实施例所得产品的纯度为99.45%，粒径为18 μ m。
[0121]对实施例1-16试验过程和结果进行分析(实施例1-16构成完整的正交试验)，相应数据见表1和表2:
[0122]表1正交因素表
[0123]
【权利要求】
1.可控粒径高纯碳酸锶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: a、反应液配置:配制质量浓度为4-6%的硝酸铵溶液和质量浓度为13-16%的氢氧化锶溶液； b、混料反应,包括: i向反应釜中加入0-1/3容器体积步骤a的硝酸铵溶液并密闭； ?开启搅拌，保持搅拌转速为100-400转； iii向反应釜中加入步骤a所得氢氧化锶溶液和二氧化碳气体进行反应；控制氢氧化锶溶液和二氧化碳的加入速度，维持反应釜内溶液的pH值为7~10 ;压力为0.01~0.3MPa，温度为30~60°C ;当氢氧化锶溶液加料完成后，继续搅拌碳化，直到pH为6~7时，反应终止，陈化1.5-2.5小时得浆料； C、分离:离心分离步骤b反应所得浆料得到碳酸锶滤饼和母液； d、干燥:将步骤c的滤饼干燥得碳酸锶； e、母液回收:将步骤c所得的母液经砂滤、超滤，反渗透膜分离得到浓度为4-6%的硝酸铵溶液，返回步骤a循环使用。
2.根据权利要求1所述可控粒径高纯碳酸锶的制备方法，其特征在于:步骤b中反应釜的搅拌桨为自吸式搅拌桨。
【文档编号】C01F11/18GK104016396SQ201410301701
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】何从林, 韦燕婵, 熊文娟, 徐红梅, 夏仕文 申请人:重庆邮电大学