本发明属于精细化工制备技术领域,具体为一种用低品位毒重石生产高纯氯化钡的方法。
背景技术:
传统的高纯氯化钡主要用于制备高纯碳酸钡,高纯钛酸钡材料。传统高纯氯化钡的生产方法有两种:一种采用重结晶工艺制备,即重晶石还原法。重晶石还原法是用硫酸钡,即重晶石为原料,加入还原剂等经过高温熔化炉,生成硫化钡,硫化钡再与盐酸反应生成氯化钡,该工艺的产品纯度高,但是设备投资大,并有硫化氢气体排出,对环境污染严重;另外一种是高品位毒重石粉盐酸法。采用碳酸钡含量达95%以上的高品位毒重石粉或添加少量碳酸钡,含量在68%左右的低品位毒重石粉,用盐酸浸取得方法生产氯化钡溶液,但是高品位的毒重石粉生产成本较高,且未能充分有效利用低品位的毒重石矿产资源。
利用低品位的毒重石生产高纯度的氯化钡,如果采用传统生产工艺,在酸解、碱化除杂后的蒸发结晶过程中,会有钙盐、锶盐析出,制备的氯化钡产品中存在大于200PPm的钙,20PPm的锶不能通过洗涤的方法除去。
姜志光等人申请的专利《低锶高纯氯化钡的生产方法及低锶高纯氯化钡》(CN102583488A)采用在高酸度[H]2.0~6.0mol/l条件下,将结晶的氯化钡再溶解除杂,制备低锶高纯氯化钡,该方法工艺复杂,消耗高,产品收率低;刘英等在《高纯氯化钡的生产试验与技术开发》(中国氯碱2012NO1),表述了在以BaS生产氯化钡的过程中,将氯化钡晶体在盐箱中用卤液喷淋洗涤降低氯化钡结晶中杂质含量,制备低锶低钠高纯氯化钡的方法,该方法会造成大量的氯化钡产品流失。
技术实现要素:
本发明针对低品位毒重石矿盐酸酸解法不能直接生产高纯氯化钡的技术问题,提供一种低品位毒重石生产高纯氯化钡的方法。该方法采用碱性条件下熟化处理料浆,分离钡液再调酸处理,所制备的氯化钡结晶中不可洗涤钙小于2PPm,Sr<1PPm。Fe,K,Na,Mg等其它杂质更低。
本发明的具体技术方案如下:
一种用低品位毒重石生产高纯氯化钡的方法,包括以下步骤:
(1)在搅拌的条件下将低品位的毒重石矿粉和盐酸加入到耐酸腐蚀的反应器中进行酸解反应,反应温度控制为30~60℃,反应结束后控制pH值为2~3;
(2)调整步骤(1)所得料浆的温度为40~80℃,加入氢氧化钠或石灰乳,调整碱度[OH]-的浓度为0.3~0.6g/l,搅拌2~6小时,将碱化处理后的料浆进行固液分离,得到氯化钡澄清液。
(3)在步骤(2)所得的氯化钡澄清液中加入盐酸,调节pH值为7~8;
(4)将步骤(3)所得的氯化钡液进行蒸发,至有晶体析出为止,将残液冷却至20~55℃,继续析出晶体;
(5)离心分离,逆流洗涤(离心分离后所得的残液作洗水)步骤(4)中析出的晶体,洗水当量为0.1~0.4,分离母液用于制普通工业级氯化钡;湿氯化钡用饱和氯化钡溶液调浆搅拌洗涤,固液比为0.3~1.0wt,搅拌时间为10~30min。
(6)将步骤(5)所得的料浆进行二次离心分离,逆流洗涤,洗水当量为0.1~0.4;
(7)将步骤(6)所得的湿氯化钡烘干得高纯氯化钡产品。
作为本发明生产高纯氯化钡方法的优选,所述的毒重石矿粉中BaCO3 所占的质量百分含量为55~65%,CaCO3所占的质量百分含量为10~20% 。
作为本发明生产高纯氯化钡方法的优选,步骤(2)中控制料浆的温度为50~60℃。
作为本发明生产高纯氯化钡方法的优选,步骤(2)中调整碱度[OH]-的浓度为0.4~0.5g/l。
作为本发明生产高纯氯化钡方法的优选,步骤(2)中搅拌时间维持3.5~4.5小时。
作为本发明生产高纯氯化钡方法的优选,步骤(5)和(6)中两次洗水当量为0.15~0.25。
本发明的积极效果体现在:
(一)解决以往低品味毒重石矿盐酸酸解法不能直接生产高纯氯化钡的问题。
(二)本发明采用碱性熟化除杂工艺解决氯化钡结晶中不可洗涤钙,锶及降低铁,镁等杂质指标问题。
(三)本发明采用两级逆流离心分离加调浆洗涤的高效方法,解决氯化钡结晶洗涤损耗问题。
(四)本发明以低品位毒重石矿为原料,采用碱性条件熟化处理精制工艺技术,结合高效低损洗涤方式,生产高纯氯化钡,具有工艺流程短、设备投资省、精制费用低,产品纯度高,装备易大型化等优点。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述,但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
实施例1:
将1.8Kg的低品位毒重石矿粉(其中BaCO3含量为60wt %,CaCO3含量为15wt%)入到反应容器中,在搅拌的条件下加入15wt%的盐酸进行酸解反应,控制反应温度为45℃,控制反应结束pH值为2~3,至无CO2气泡逸出为止,加入石灰乳调整碱度为[OHˉ]为0.4g/L,维持碱度、温度搅拌5小时,精密过滤,在滤液中加入15wt%盐酸调整pH值为7,转入蒸发器中加热蒸发,液面产生结晶时,停止加热,自然冷却至25℃,用离心机分离,取60mL离心分离残液喷淋洗涤固形物。将湿氯化钡用饱和氯化钡水溶液700mL,搅拌洗涤15分钟,再离心机分离,取60mL离心分离残液喷淋洗涤固形物,再烘干得产品389g。经分析,产品含氯化钡99.5%,Ca含量8.2 PPm,Sr含量4.3 PPm、Na含量1.3 PPm、K含量0.8PPm、Fe含量1.2PPm、Mg含量2.1PPm、S检不出,达到高纯氯化钡产品质量指标。
实施例2:
将180Kg的低品位毒重石矿粉(其中BaCO3含量为55wt %,CaCO3含量为17wt%)入到反应容器中,在搅拌的条件下加入3wt%的盐酸进行酸解反应,控制反应温度为50℃,控制反应结束pH值为2~3,至无CO2气泡逸出为止,加入石灰乳调整碱度为[OHˉ]为0.5g/L,维持碱度、温度搅拌5小时,精密过滤,在滤液中加入15wt%盐酸调整pH值为8,转入蒸发器中加热蒸发,液面产生结晶时,停止加热,自然冷却至30℃,用离心机分离,取5L离心分离残液喷淋洗涤固形物。将湿氯化钡用饱和氯化钡水溶液50L,搅拌洗涤20分钟,再离心机分离,取5L离心分离残液喷淋洗涤固形物,再烘干得产品37Kg。经分析,产品含氯化钡99.6%,Ca含量7.8 PPm,Sr含量3.5 PPm、Na含量1.5 PPm、K含量0.5PPm、Fe含量1.5PPm、Mg含量2.5PPm、S检不出,达到高纯氯化钡产品质量指标。
对比例1:
将180Kg的低品位毒重石矿粉(其中BaCO3含量为55wt %,CaCO3含量为17wt%)入到反应容器中,在搅拌的条件下加入30wt%的盐酸进行酸解反应,控制反应温度为50℃,控制反应结束pH值为2~3,至无CO2气泡逸出为止,加入石灰乳调整碱度为[OHˉ]为0.2g/L,维持碱度、温度搅拌5小时,精密过滤,在滤液中加入15wt%盐酸调整pH值为8,转入蒸发器中加热蒸发,液面产生结晶时,停止加热,自然冷却至30℃,用离心机分离,取5L离心分离残液喷淋洗涤固形物。将湿氯化钡用饱和氯化钡水溶液50L,搅拌洗涤20分钟,再离心机分离,取5L离心分离残液喷淋洗涤固形物,再烘干得产品37Kg。经分析,产品含氯化钡94.5%,Ca含量1.5%,Sr含量0.23%、Na含量0.5 PPm、K含量0.75PPm、Fe含量23.5PPm、Mg含量3.5PPm、S检不出,该对比实施例中调整碱度不够,导致产品中Ca、Sr、Fe、Mg含偏高,未达到高纯氯化钡产品质量标准。
对比例2:
将180Kg的低品位毒重石矿粉(其中BaCO3含量为55wt %,CaCO3含量为17wt%)入到反应容器中,在搅拌的条件下加入3wt%的盐酸进行酸解反应,控制反应温度为50℃,控制反应结束pH值为2~3,至无CO2气泡逸出为止,加入石灰乳调整碱度为[OHˉ]为0.5g/L,维持碱度、温度搅拌5小时,精密过滤,在滤液中加入15wt%盐酸调整pH值为8,转入蒸发器中加热蒸发,液面产生结晶时,停止加热,自然冷却至30℃,用离心机分离,将所得固形物烘干,得产品37.2Kg。经分析,产品含氯化钡94.5%,Ca含量0.98%,Sr含量0.18%、Na含量0.66 PPm、K含量0.65PPm、Fe含量19.5PPm、Mg含量2.3PPm、S检不出,该对比实施例中没有进行逆流洗涤和调浆洗涤,导致产品中Ca、Sr、Fe、Mg含偏高,未达到高纯氯化钡产品质量标准。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。