五水合硝酸铋的生产方法与流程

本发明涉及铋系列化工产品的生产领域，尤其涉及一种五水合硝酸铋的生产方法。

背景技术：

生产五水合硝酸铋化工产品的原料一般有两种。一种是以精铋作为原料，采用精铋制备氧化铋，再制得硝酸铋，最后制得五水硝酸铋等铋系列化工产品。比如中国专利申请cn101628735a，其公开了一种铋系列化工产品的制备方法，该方法对生产原料精铋要求高，溶解制得硝酸铋溶液后没有过滤工序，产品纯度没有保障，同时冷却结晶温度较低（10~30℃），晶体尺寸小，工业化生产能耗高。另一种是用粗氧化铋为原料，如中国专利申请cn107601560a，氧化铋来自于一种电弧炉沉降室物料，氧化铋与稀硝酸反应得硝酸铋溶液，经浓缩后加入浓硝酸结晶析出五水硝酸铋，过滤、干燥后包装成产品；该法对原料纯度要求相对较低，但该法在浓缩前没有过滤工序，产品纯度没有保障，同时结晶阶段加入大量浓硝酸（浓缩后液体积的四分之一至六分之一）导致体系游离硝酸含量高，产品尺寸小，产品在过滤后仍含有较多的游离硝酸，需要进行干燥，干燥过程中硝酸易分解产生氮氧化物，对设备要求高、环保投入大，同时干燥过程中容易引入杂质。

化学试剂级试剂根据纯度及杂质含量的多少由高到低分为：优级纯试剂、分析纯试剂、化学纯试剂、实验试剂。分析纯试剂和化学纯试剂的五水合硝酸铋规格参数表请参阅图1，化学试剂级五水合硝酸铋的生产方法未见报道。

因此，针对上述技术问题，本发明拟提出一种化学试剂级尤其是化学纯级别以上的五水合硝酸铋的生产方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种化学试剂级尤其是化学纯级别以上的五水合硝酸铋的生产方法。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种五水合硝酸铋的生产方法，其包括如下步骤：

s1、向一不锈钢釜中加入氧化铋、质量分数为63%~68%的分析纯硝酸、去离子水，氧化铋、分析纯硝酸、去离子水之间的质量比为1:1.45~1.7:1~1.8，在45~75℃条件下溶解得到硝酸铋溶液；

s2、将s1得到的硝酸铋溶液通过两级过滤器过滤后得到澄清的硝酸铋溶液，将澄清的硝酸铋溶液转入耐硝酸腐蚀的一蒸发釜，在常压、85~125℃条件下将硝酸铋溶液浓缩至溶液比重为1.90~2.15，得到浓缩液；

s3、接着以一定的转移速率将浓缩液转移至一结晶釜，转移结束后于一定的保温温度下搅拌结晶并保温一段时间，随后将结晶釜内物料转移至离心机，以一定的离心速率离心一段时间后卸料，得到五水合硝酸铋。

作为本发明的进一步改进，氧化铋采用如下步骤制备而成：以精铋为原料、在熔融炉内加热熔融，抽风管收集铋蒸汽，经热空气一次氧化后进入回转窑二次氧化，经破碎筛分后得到氧化铋。

作为本发明的进一步改进，s3中保温温度为40~45℃。

作为本发明的进一步改进，s3中保温时间为0.5~2h。

作为本发明的进一步改进，s3中的转移速率为6~12l/min。

作为本发明的进一步改进，两级过滤器的第一级为袋式过滤器，过滤精度为1微米。

作为本发明的进一步改进，两级过滤器的第二级为棒式过滤器，过滤精度为0.5微米。

作为本发明的进一步改进，离心速率为2000~4000rpm。

作为本发明的进一步改进，离心时间为30~60min。

本五水合硝酸铋的生产方法通过精密过滤除去不溶物，采用蒸发结晶方式得到大尺寸晶体，容易固液分离且母液残留量少，晶体经过离心后即可得到化学试剂级或以上纯度的五水合硝酸铋，纯度高，离心彻底无需干燥，生产周期短，适合产业化生产。

附图说明

图1为分析纯试剂和化学纯试剂的五水合硝酸铋规格参数表。

图2为本发明所制备得到的五水合硝酸铋的规格参数表。

具体实施方式

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种五水合硝酸铋的生产方法，其包括如下步骤：

s1、向一不锈钢釜中加入氧化铋、质量分数为63%~68%的分析纯硝酸、去离子水，氧化铋、分析纯硝酸、去离子水之间的质量比为1:1.45~1.7:1~1.8，在45~75℃条件下溶解得到硝酸铋溶液；

s2、将s1得到的硝酸铋溶液通过两级过滤器过滤后得到澄清的硝酸铋溶液，将澄清的硝酸铋溶液转入耐硝酸腐蚀的一蒸发釜，在常压、85~125℃条件下将硝酸铋溶液浓缩至溶液比重为1.90~2.15，得到浓缩液；

s3、接着以一定的转移速率将浓缩液转移至一结晶釜，转移结束后于一定的保温温度下搅拌结晶并保温一段时间，随后将结晶釜内物料转移至离心机，以一定的离心速率离心一段时间后卸料，得到五水合硝酸铋。

在本发明的某些实施例中，氧化铋采用如下步骤制备而成：以精铋为原料、在熔融炉内加热熔融，抽风管收集铋蒸汽，经热空气一次氧化后进入回转窑二次氧化，经破碎筛分后得到氧化铋。由于铋加热至熔融态后，放热反应可持续诱导后续熔融，能耗低、产能高。同时，该制备过程属于火法反应，最大限度的杜绝了阴离子杂质的引入。

在本发明的某些实施例中，s3中保温温度为40~45℃。

在本发明的某些实施例中，s3中保温时间为0.5~2h。优选地，s3中保温时间为1~1.5h。

在本发明的某些实施例中，s3中的转移速率为6~12l/min。优选地，s3中的转移速率为8~10l/min。

在本发明的某些实施例中，两级过滤器的第一级为袋式过滤器，过滤精度为1微米。在本发明的某些实施例中，两级过滤器的第二级为棒式过滤器，过滤精度为0.5微米。两级过滤器通过精密过滤能够彻底过滤硝酸铋溶液中的杂质，尤其是游离的硝酸，控制溶液浊度<1.0ntu，避免现有技术的缺陷。

在本发明的某些实施例中，离心速率为2000~4000rpm。优选地，离心速率为3000~3500rpm。在本发明的某些实施例中，离心时间为30~60min。结晶釜内结晶得到的晶体完整度高尺寸大，纯度高，在2000~4000rpm的离心速率下能够彻底离心，无需干燥即可直接制得客户所需的五水合硝酸铋，也就避免了因干燥硝酸铋产生的氮氧化物，生产周期短，适合工业化生产。

下面将结合本发明实施例对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1。

以精铋为原料、在熔融炉内加热熔融，抽风管收集铋蒸汽，经热空气一次氧化后进入回转窑二次氧化，经破碎筛分后得到氧化铋，向耐硝酸腐蚀的不锈钢夹层釜中加入100kg氧化铋、溶质质量分数为63%的分析纯硝酸150kg、去离子水180kg，在45℃条件下溶解得到硝酸铋溶液，不锈钢夹层釜的夹层可通冷却水冷却或者蒸汽加热，将硝酸铋溶液通过两级过滤器（两级过滤器第一级为袋式过滤器，过滤精度为1微米；两级过滤器第二级为棒式过滤器，过滤精度为0.5微米）过滤后得到澄清的硝酸铋溶液，取样检测硝酸铋溶液的浊度为0.3ntu、bi含量为22.1%、游离hno3含量为4.10%，硝酸铋溶液合格，将合格的硝酸铋溶液转入耐硝酸腐蚀的ti蒸发釜，在常压、125℃条件下将溶液浓缩至溶液比重为2.15；将50l含晶体的浆料以6l/min的转移速率转移至带夹层的不锈钢釜结晶釜，转移结束后于45℃保温搅拌结晶2h，随后将结晶釜内物料转移至离心机，离心机以3000rpm的速率离心30min后卸料，得到156.2kg产品，取样按照试剂级硝酸铋晶体进行分析，产品达到分析纯产品标准，规格参数详情见图2。

实施例2

以精铋为原料、在熔融炉内加热熔融，抽风管收集铋蒸汽，经热空气一次氧化后进入回转窑二次氧化，经破碎筛分后得到氧化铋，向耐硝酸腐蚀的不锈钢夹层釜中加入100kg氧化铋、溶质质量分数为65%的分析纯硝酸170kg、去离子水100kg，在50℃条件下溶解得到硝酸铋溶液，不锈钢夹层釜的夹层可通冷却水冷却或者蒸汽加热，将硝酸铋溶液通过两级过滤器（两级过滤器第一级为袋式过滤器，过滤精度为1微米；两级过滤器第二级为棒式过滤器，过滤精度为0.5微米）过滤后得到澄清的硝酸铋溶液，取样检测硝酸铋溶液的浊度为0.9ntu、bi含量为25.8%、游离hno3含量为8.80%，硝酸铋溶液合格，将合格的硝酸铋溶液转入耐硝酸腐蚀的ti蒸发釜，在常压、85℃条件下将溶液浓缩至溶液比重为2.05；将50l含晶体的浆料以9l/min的转移速率转移至带夹层的不锈钢釜结晶釜，转移结束后于50℃保温搅拌结晶1h，随后将结晶釜内物料转移至离心机，离心机以2000rpm的速率离心60min后卸料，得到145.6kg产品，取样按照试剂级硝酸铋晶体进行分析，产品达到分析纯产品标准，规格参数详情见图2。

实施例3。

以精铋为原料、在熔融炉内加热熔融，抽风管收集铋蒸汽，经热空气一次氧化后进入回转窑二次氧化，经破碎筛分后得到氧化铋，向耐硝酸腐蚀的不锈钢夹层釜中加入100kg氧化铋、溶质质量分数为68%的分析纯硝酸145kg、去离子水130kg，在75℃条件下溶解得到硝酸铋溶液，不锈钢夹层釜的夹层可通冷却水冷却或者蒸汽加热，将硝酸铋溶液通过两级过滤器（两级过滤器第一级为袋式过滤器，过滤精度为1微米；两级过滤器第二级为棒式过滤器，过滤精度为0.5微米）过滤后得到澄清的硝酸铋溶液，取样检测硝酸铋溶液的浊度为0.5ntu、bi含量为24.6%、游离hno3含量为5.60%，硝酸铋溶液合格，将合格的硝酸铋溶液转入耐硝酸腐蚀的ti蒸发釜，在常压、105℃条件下将溶液浓缩至溶液比重为1.90；将50l含晶体的浆料以12l/min的转移速率转移至带夹层的不锈钢釜结晶釜，转移结束后于55℃保温搅拌结晶0.5h，随后将结晶釜内物料转移至离心机，离心机以4000rpm的速率离心45min后卸料，得到140.5kg产品，取样按照试剂级硝酸铋晶体进行分析，产品达到分析纯产品标准，规格参数详情见图2。

本五水合硝酸铋的生产方法通过精密过滤除去不溶物，采用蒸发结晶方式得到大尺寸晶体，容易固液分离且母液残留量少，晶体经过离心后即可得到化学试剂级或以上纯度的五水合硝酸铋，纯度高，离心彻底无需干燥，生产周期短，适合产业化生产。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。