一种类球形窄粒度硝酸钡及其制备方法与流程

本发明涉及重结晶制造技术领域，特别涉及一种类球形窄粒度硝酸钡及其制备方法。

背景技术：

硝酸钡作为制造烟花、花炮、绿色焰火、绿色信号弹、军工弹药的原料等，已在各行各业中得到了广泛应用。而市场上供应的硝酸钡产品，晶体粒度分布宽、颗粒大小不均一，难以满足日益发展的市场需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种类球形窄粒度硝酸钡及其制备方法。采用本发明提供的制备方法得到的硝酸钡粒度分布窄，颗粒大小较为均一。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种类球形窄粒度硝酸钡的制备方法，包括以下步骤：

(1)向50～90℃的硝酸钡饱和水溶液中加入硝酸钡晶种，然后降温至室温，得到硝酸钡结晶液；所述降温的速率为1.0～3.0℃/min；

(2)将所述硝酸钡结晶液依次进行过滤、洗涤、干燥和筛分；所述筛分后的筛间物为所需粒径范围的硝酸钡产品，所述筛分后的筛下物作为步骤(1)中的硝酸钡晶种。

优选地，所述步骤(1)中硝酸钡晶种的加入量为所述硝酸钡饱和水溶液中硝酸钡质量的15～20％。

优选地，所述步骤(1)中硝酸钡晶种在搅拌的条件下加入。

优选地，所述步骤(2)中过滤后所得母液用于制备步骤(1)中的硝酸钡饱和水溶液。

优选地，所述步骤(2)中的洗涤采用反溶剂进行洗涤；所述反溶剂为不能溶解硝酸钡的有机溶剂。

优选地，所述步骤(2)中筛分后的筛上物作为制备步骤(1)中硝酸钡饱和水溶液的原料。

本发明提供了以上方案所述制备方法制备的类球形窄粒度硝酸钡，所述类球形窄粒度硝酸钡的长短轴比≤1.05。

本发明提供了一种类球形窄粒度硝酸钡的制备方法，包括以下步骤：(1)向50～90℃的硝酸钡饱和水溶液中加入硝酸钡晶种，然后降温至室温，得到硝酸钡结晶液；所述降温的速率为1.0～3.0℃/min；(2)将所述硝酸钡结晶液依次进行过滤、洗涤、干燥和筛分；所述筛分后的筛间物为所需粒度范围的硝酸钡产品，所述筛分后的筛下物作为步骤(1)中的硝酸钡晶种。本发明采用“溶液降温加晶法”，能够使绝大多数的硝酸钡晶体粒径控制在所需粒径范围内，从而使硝酸钡产品的粒度分布变窄，颗粒大小较为均一，可以满足日益发展的市场需求，并填补了硝酸钡产品无粒度分级的技术空白；并且本发明提供的制备方法产率高；同时，制备的硝酸钡产品为类球形，与常规的立方体形的硝酸钡相比，比表面积小、流动性好，利于装填。

附图说明

图1为实施例1制备得到的硝酸钡产品的微观形貌图；

图2为实施例3中各筛分区间的硝酸钡粒度分布图。

具体实施方式

本发明提供了一种类球形窄粒度硝酸钡的制备方法，包括以下步骤：

(1)向50～90℃的硝酸钡饱和水溶液中加入硝酸钡晶种，然后降温至室温，得到硝酸钡结晶液；所述降温的速率为1.0～3.0℃/min；

(2)将所述硝酸钡结晶液依次进行过滤、洗涤、干燥和筛分；所述筛分后的筛间物为所需粒径范围的硝酸钡产品，所述筛分后的筛下物作为步骤(1)中的硝酸钡晶种。

本发明向50～90℃的硝酸钡饱和水溶液中加入硝酸钡晶种，然后降温至室温，得到硝酸钡结晶液。在本发明中，所述50～90℃的硝酸钡饱和水溶液的制备方法优选为：在结晶机中加入水，然后将硝酸钡原料加入水中，搅拌升温至50～90℃，得到50～90℃下硝酸钡的饱和水溶液；所述硝酸钡原料在水中的加入量为50～90℃温度下的溶解量，计算公式为：水的质量×硝酸钡在50～90℃温度下的溶解度÷100(注：硝酸钡不同温度下的溶解度为：50℃—17.1g/100g水、60℃—20.3g/100g水、70℃—23.6g/100g水、80℃—27.0g/100g水、90℃—30.6g/100g水、20℃—9.2g/100g水)。在本发明中，所述硝酸钡晶种的加入量优选为所述硝酸钡饱和水溶液中硝酸钡质量的15～20％，更优选为16～18％；所述硝酸钡晶种优选在搅拌的条件下加入，本发明对所述搅拌的速度没有特别的要求，能够使硝酸钡晶种在溶液中悬浮即可。在本发明中，所述降温的速率优选为1.0～3.0℃/min，更优选为1.5～2.5℃/min。本发明严格控制降温的速率，使绝大多数的硝酸钡晶体粒径控制在所需粒径范围内，若降温速率过快，结晶颗粒不规则，且会产生硝酸钡晶核大量析出，产品中的细粉增多；若降温速率过慢，结晶时间过长，硝酸钡晶体有长大的趋势。降温至室温，得到硝酸钡结晶液。在本发明中，所述室温具体为20～25℃。

在本发明中，所述硝酸钡晶种最初是通过硝酸钡饱和水溶液直接降温结晶的方法获得的(降温的具体操作方法和上述方案相同)，即以硝酸钡饱和水溶液降温后的结晶物作为最初的硝酸钡晶种。

得到硝酸钡结晶液后，本发明将所述硝酸钡结晶液依次进行过滤、洗涤、干燥和筛分。本发明对所述过滤的方法没有特别的要求，采用本领域熟知的方法即可；所述过滤后所得母液优选用于制备上述硝酸钡饱和水溶液，从而实现重复利用。在本发明中，所述洗涤优选采用反溶剂进行洗涤；所述反溶剂优选为不能溶解硝酸钡的有机溶剂，具体地为乙醇、丙酮等；本发明采用反溶剂对过滤后的硝酸钡湿品进行洗涤，可以防止硝酸钡晶体再生或黏连；洗涤后，再次过滤将反溶剂去除。在本发明中，所述干燥的温度优选为50～60℃；本发明对所述干燥的时间没有特别的要求，能够将硝酸钡湿品中的水分充分去除即可。干燥后，本发明对干燥的硝酸钡产品进行筛分。在本发明中，所述筛分后的筛间物为所需粒径范围的硝酸钡产品，所述筛分后的筛下物作为上述的硝酸钡晶种，用于下一次制备所需粒径范围的硝酸钡产品；例如，所需硝酸钡产品的粒径范围为20目(0.850mm)～40目(0.425mm)，则将干燥的硝酸钡产品先过20目筛网，再将20目筛网的筛下物过40目筛网，40目筛网的筛上物即20目筛网和40目筛网之间的筛间物为所需粒径范围的硝酸钡产品，而40目筛网的筛下物则作为硝酸钡晶种；例如，所需硝酸钡产品的粒径范围为40目(0.425mm)～60目(0.250mm)，则将干燥的硝酸钡产品先过40目筛网，再将40目筛网的筛下物过60目筛网，40目筛网和60目筛网之间的筛间物即为所需粒径范围的硝酸钡产品，而60目筛网的筛下物作为硝酸钡晶种；例如，所需硝酸钡产品的粒径范围为60目(0.250mm)～80目(0.180mm)，则60目筛网和80目筛网之间的筛间物即为所需粒径范围的硝酸钡产品，而80目筛网的筛下物作为硝酸钡晶种；例如，所需硝酸钡产品的粒径范围为80目(0.180mm)～100目(0.150mm)，则80目筛网和100目筛网之间的筛间物即为所需粒径范围的硝酸钡产品，而100目筛网的筛下物作为硝酸钡晶种；例如，所需硝酸钡产品的粒径范围为100目(0.150mm)～120目(0.125mm)，则100目筛网和120目筛网之间的筛间物即为所需粒径范围的硝酸钡产品，而120目筛网的筛下物作为硝酸钡晶种；依此类推，可以根据需要得到不同粒径范围的硝酸钡产品，包装后即可出售。在本发明中，所述筛分后的筛上物优选作为制备上述硝酸钡饱和水溶液的原料，从而实现重复利用；例如，所需硝酸钡产品的粒径范围为20目(0.850mm)～40目(0.425mm)，则20目筛网的筛上物可用于配制上述硝酸钡饱和水溶液。

本发明提供了以上类球形窄粒度硝酸钡产品的制备方法，本发明采用“溶液降温加晶法”，能够使绝大多数的硝酸钡晶体粒径控制在所需粒径范围内，从而使硝酸钡产品的粒度分布变窄，颗粒大小较为均一，可以满足日益发展的市场需求，并填补了硝酸钡产品无粒度分级的技术空白；并且，本发明提供的制备方法产率高。

本发明提供了以上方案所述制备方法制备的类球形窄粒度硝酸钡，所述类球形窄粒度硝酸钡的长短轴比≤1.05。本发明提供的硝酸钡产品为类球形，与常规的立方体形的硝酸钡相比，比表面积小、流动性好，利于装填。

下面结合实施例对本发明提供的类球形窄粒度硝酸钡及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种类球形窄粒度的硝酸钡的制备方法，是通过以下步骤制得的：

(a)将500ml三口烧瓶置于恒温水浴锅内，安装好搅拌装置和测温装置；

(b)在500ml三口烧瓶中加入300g水，在搅拌状态下，再将91.8g硝酸钡原料加入到三口烧瓶中；

(c)利用恒温水浴锅，对料液进行升温，当物料温度升至90℃时，使硝酸钡固体完全溶解于水中；

(d)在搅拌、恒温90℃的条件下，向硝酸钡水溶液中加入15g孔径为0.425mm(40目)筛网的硝酸钡筛下物；

(e)对恒温水浴锅进行降温，降温速率为1.0℃/分钟，使物料体系降至20℃(室温)；

(f)对硝酸钡料液进行过滤，收集母液；

(g)硝酸钡滤饼用无水乙醇洗涤三次，过滤，收集无水乙醇洗涤液；在50～60℃干燥条件下，将硝酸钡湿品烘干；

(h)将硝酸钡干品过0.850mm(20目)筛网，去除筛上物，以作为硝酸钡原料使用，再过0.425mm(40目)筛网，筛下物作为硝酸钡晶种使用，其筛间物为0.850mm(20目)～0.425mm(40目)硝酸钡成品。

该实施例得到的硝酸钡产品的微观形貌图如图1所示，从图1可以看出，所得硝酸钡产品为类球形，且颗粒大小较为均一。

实施例2

一种类球形窄粒度的硝酸钡的制备方法，是通过以下步骤制得的：

(a)将500ml三口烧瓶置于恒温水浴锅内，安装好搅拌装置和测温装置；

(b)在500ml三口烧瓶中加入300g水，在搅拌状态下，再将70.8g硝酸钡原料加入到三口烧瓶中；

(c)利用恒温水浴锅，对料液进行升温，当物料温度升至70℃时，使硝酸钡固体完全溶解于水中；

(d)在搅拌、恒温70℃的条件下，向硝酸钡水溶液中加入12g孔径为0.250mm(60目)筛网的硝酸钡筛下物；

(e)对恒温水浴锅进行降温，降温速率为2.0℃/分钟，使物料体系降至20℃；

(f)对硝酸钡料液进行过滤，收集母液；

(g)硝酸钡滤饼用无水乙醇洗涤三次，过滤，收集无水乙醇洗涤液；在50～60℃干燥条件下，将硝酸钡湿品烘干；

(h)将硝酸钡干品过0.425mm(40目)筛网，去除筛上物，以作为硝酸钡原料使用，再过0.250mm(60目)筛网，筛下物作为硝酸钡晶种使用，其筛间物为0.425mm(40目)～0.250mm(60目)硝酸钡成品。

该实施例得到的硝酸钡产品的微观形貌与图1类似，所得硝酸钡产品为类球形，且颗粒大小较为均一。

实施例3

一种类球形窄粒度的硝酸钡的制备方法，是通过以下步骤制得的：

(a)将500ml三口烧瓶置于恒温水浴锅内，安装好搅拌装置和测温装置；

(b)在500ml三口烧瓶中加入300g水，在搅拌状态下，再将60.9g硝酸钡原料加入到三口烧瓶中；

(c)利用恒温水浴锅，对料液进行升温，当物料温度升至60℃时，使硝酸钡固体完全溶解于水中；

(d)在搅拌、恒温60℃的条件下，向硝酸钡水溶液中加入11g孔径为0.150mm(100目)筛网的硝酸钡筛下物；

(e)对恒温水浴锅进行降温，降温速率为3.0℃/分钟，使物料体系降至20℃；

(f)对硝酸钡料液进行过滤，收集母液；

(g)硝酸钡滤饼用无水乙醇洗涤三次，过滤，收集无水乙醇洗涤液；在50～60℃干燥条件下，将硝酸钡湿品烘干；

(h)将硝酸钡干品过0.180mm(80目)筛网，去除筛上物，以作为硝酸钡原料使用，再过0.150mm(100目)筛网，筛下物作为硝酸钡晶种使用，其筛间物为0.180mm(80目)～0.150mm(100目)硝酸钡成品。

该实施例得到的硝酸钡产品的微观形貌与图1类似，所得硝酸钡产品为类球形，且颗粒大小较为均一。

实施例4

一种类球形窄粒度的硝酸钡的制备方法，是通过以下步骤制得的：

(a)将500ml三口烧瓶置于恒温水浴锅内，安装好搅拌装置和测温装置；

(b)在500ml三口烧瓶中加入300g硝酸钡母液，在搅拌状态下，再将33.3g硝酸钡原料加入到三口烧瓶中；

(c)利用恒温水浴锅，对料液进行升温，当物料温度升至60℃时，使硝酸钡固体完全溶解于母液中；

(d)在搅拌、恒温60℃的条件下，向硝酸钡水溶液中加入12g孔径为0.150mm(100目)筛网的硝酸钡筛下物；

(e)对恒温水浴锅进行降温，降温速率为3.0℃/分钟，使物料体系降至20℃；

(f)对硝酸钡料液进行过滤，收集母液；

(g)硝酸钡滤饼用无水乙醇洗涤三次，过滤，收集无水乙醇洗涤液；在50～60℃干燥条件下，将硝酸钡湿品烘干；

(h)将硝酸钡干品过0.180mm(80目)筛网，去除筛上物，以作为硝酸钡原料使用，再过0.150mm(100目)筛网，筛下物作为硝酸钡晶种使用，其筛间物为0.180mm(80目)～0.150mm(100目)硝酸钡成品。

该实施例得到的硝酸钡成品的微观形貌与图1类似，所得硝酸钡成品为类球形，且颗粒大小较为均一。

对实施例1～4所得筛间物硝酸钡成品的质量指标进行检测，结果实施例1～4的硝酸钡成品均满足表1所示的质量指标：

表1实施例1～4所得筛间物硝酸钡成品的质量指标

以筛间物硝酸钡成品的质量分数(即筛间物硝酸钡成品的质量占硝酸钡干品质量的百分比)来表征硝酸钡成品的粒径分布，图2为实施例3中各筛分区间的硝酸钡粒度分布图，由表1和图2可以看出，实施例1～4所得筛间物硝酸钡成品的质量分数均≥80％。可见，本发明的制备方法能够使绝大多数的硝酸钡晶体粒径控制在所需粒径范围内，从而得到窄粒度的硝酸钡产品。

对实施例1～4筛间物硝酸钡成品的产率进行计算，结果实施例1～4硝酸钡成品的产率均达60％以上。

由以上实施例可以看出，本发明提供的制备方法能够得到类球形窄粒度的硝酸钡产品；并且本发明提供的制备方法产率高，能够满足日益发展的市场需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。