本申请涉及一种粗铋直接制备高纯氧化铋的方法，属于氧化铋制备领域。
背景技术：
高纯氧化铋可用来制造铋盐，并且广泛地应用于陶瓷着色、防火纸的制造以及催化剂等领域。现有技术中一般采用煅烧的方法提纯氧化铋，但是制得的氧化铋为柠檬黄色，与高纯氧化铋相比较，纯度较低，杂质含量较高，能量消耗大而且制备工艺比较繁琐，效率较低。因此，如何提供一种高纯度、节省能源且制备方法简单的高纯氧化铋制备工艺是一个亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种粗铋直接制备高纯氧化铋的方法，以克服现有技术中高纯氧化铋纯度较低，杂质含量较高，能量消耗大而且制备工艺比较繁琐的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
所述一种粗铋直接制备高纯氧化铋的方法，包括以下步骤：
(1)硝酸杂质处理：提供粗铋并置于浓度为2.0mol/l～5.0mol/l的硝酸溶液中，在温度为30-40℃条件下搅拌30-60min,抽滤、干燥处理后制得硝酸氧铋固体；
(2)碱处理：将步骤(1)制得的硝酸氧铋固体置于ph值为9-10的氨水-碳酸铵缓冲溶液中，混合均匀后，在常温下进行超声处理3-5h，制得混合液；
(3)将步骤(2)制得的混合液置于高压反应釜中，在温度为50-70℃条件下反应3-5h，反应结束后进行抽滤、干燥处理制得所述高纯氧化铋。
可选地，所述步骤(1)中硝酸溶液的浓度上限选自2.5mol/l、3.0mol/l、3.5mol/l、4.0mol/l、4.5mol/l、5.0mol/l；所述步骤(1)中硝酸溶液的浓度下限选自2.0mol/l、2.5mol/l、3.0mol/l、3.5mol/l、4.0mol/l、4.5mol/l。
可选地，所述步骤(1)中的抽滤处理过程中采用浓度为0.1mol/l-1.0mol/l的稀硝酸浓液清洗2-3后用去离子水清洗3-5次。
可选地，所述步骤(1)中的抽滤处理过程中稀硝酸浓度上限选自0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l、1.0mol/l；所述步骤(1)中的抽滤处理过程中稀硝酸浓度下限选自0.1mol/l、0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l。
可选地，所述步骤(1)中的抽滤处理过程中采用稀硝酸浓液清洗2后用去离子水清洗5次。
可选地，所述步骤(1)中的抽滤处理过程中采用稀硝酸浓液清洗3后用去离子水清洗3次。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为30-35℃。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为30℃。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为31℃。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为32℃。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为33℃。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为34℃。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为35℃。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度为0.1mol/l-1.0mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度上限选自0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l、1.0mol/l；所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度下限选自0.1mol/l、0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度为1.0mol/l-2.0mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度上限选自1.1mol/l、1.2mol/l、1.3mol/l、1.4mol/l、1.5mol/l、1.6mol/l、1.7mol/l、1.8mol/l、1.9mol/l、2.0mol/l；所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度下限选自1.0mol/l、1.1mol/l、1.2mol/l、1.3mol/l、1.4mol/l、1.5mol/l、1.6mol/l、1.7mol/l、1.8mol/l、1.9mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度为0.5mol/l-1.0mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度为0.6mol/l-0.8mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度为1.0mol/l-1.5mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度为1.2mol/l-1.4mol/l。
可选地，所述步骤(3)中的抽滤处理过程中采用浓度为0.1mol/l-1.0mol/l氨水浓液清洗3-5次，再用去离子水清洗3-5次。
可选地，所述步骤(3)中的抽滤处理过程中氨水浓度上限选自0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.；8mol/l、0.9mol/l、1.0mol/l；所述步骤(3)中的抽滤处理过程中氨水浓度下限选自0.1mol/l、0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.；8mol/l、0.9mol/l。
可选地，所述步骤(3)中的抽滤处理过程中采用氨水清洗3次，再用去离子水清洗4次。
可选地，所述步骤(3)中的抽滤处理过程中采用氨水清洗5次，再用去离子水清洗3次。
可选地，所述步骤(3)中的干燥处理温度为40-50℃，干燥时间为3-5h。
可选地，将步骤(2)制得的混合液置于高压反应釜中，在温度为50-60℃条件下反应3-4h。
与现有技术相比，本发明的优点包括：本申请提供的一种粗铋直接制备高纯氧化铋的方法依次经过酸处理、碱中和以及水热处理，提纯的氧化铋纯度高可达99.98％以上，制备方法过程中采用水热法取代高温煅烧方法，减少了能耗，节省了能源，而且制备方法简单易行，是一种绿色环保工艺。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
所述一种粗铋直接制备高纯氧化铋的方法，包括以下步骤：
(1)硝酸杂质处理：提供粗铋并置于浓度为2.0mol/l～5.0mol/l的硝酸溶液中，在温度为30-40℃条件下搅拌30-60min,抽滤、干燥处理后制得硝酸氧铋固体；
(2)碱处理：将步骤(1)制得的硝酸氧铋固体置于ph值为9-10的氨水-碳酸铵缓冲溶液中，混合均匀后，在常温下进行超声处理3-5h，制得混合液；
(3)将步骤(2)制得的混合液置于高压反应釜中，在温度为50-70℃条件下反应3-5h，反应结束后进行抽滤、干燥处理制得所述高纯氧化铋。
可选地，所述步骤(1)中硝酸溶液的浓度上限选自2.5mol/l、3.0mol/l、3.5mol/l、4.0mol/l、4.5mol/l、5.0mol/l；所述步骤(1)中硝酸溶液的浓度下限选自2.0mol/l、2.5mol/l、3.0mol/l、3.5mol/l、4.0mol/l、4.5mol/l。
可选地，所述步骤(1)中的抽滤处理过程中采用浓度为0.1mol/l-1.0mol/l的稀硝酸浓液清洗2-3后用去离子水清洗3-5次。
可选地，所述步骤(1)中的抽滤处理过程中稀硝酸浓度上限选自0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l、1.0mol/l；所述步骤(1)中的抽滤处理过程中稀硝酸浓度下限选自0.1mol/l、0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l。
可选地，所述步骤(1)中的抽滤处理过程中采用稀硝酸浓液清洗2后用去离子水清洗5次。
可选地，所述步骤(1)中的抽滤处理过程中采用稀硝酸浓液清洗3后用去离子水清洗3次。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为30-35℃。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为30℃。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为31℃。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为32℃。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为33℃。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为34℃。
可选地，所述步骤(1)中的干燥处理温度为35℃。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度为0.1mol/l-1.0mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度上限选自0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l、1.0mol/l；所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度下限选自0.1mol/l、0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度为1.0mol/l-2.0mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度上限选自1.1mol/l、1.2mol/l、1.3mol/l、1.4mol/l、1.5mol/l、1.6mol/l、1.7mol/l、1.8mol/l、1.9mol/l、2.0mol/l；所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度下限选自1.0mol/l、1.1mol/l、1.2mol/l、1.3mol/l、1.4mol/l、1.5mol/l、1.6mol/l、1.7mol/l、1.8mol/l、1.9mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度为0.5mol/l-1.0mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度为0.6mol/l-0.8mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度为1.0mol/l-1.5mol/l。
可选地，所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度为1.2mol/l-1.4mol/l。
可选地，所述步骤(3)中的抽滤处理过程中采用浓度为0.1mol/l-1.0mol/l氨水浓液清洗3-5次，再用去离子水清洗3-5次。
可选地，所述步骤(3)中的抽滤处理过程中氨水浓度上限选自0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.；8mol/l、0.9mol/l、1.0mol/l；所述步骤(3)中的抽滤处理过程中氨水浓度下限选自0.1mol/l、0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.；8mol/l、0.9mol/l。
可选地，所述步骤(3)中的抽滤处理过程中采用氨水清洗3次，再用去离子水清洗4次。
可选地，所述步骤(3)中的抽滤处理过程中采用氨水清洗5次，再用去离子水清洗3次。
可选地，所述步骤(3)中的干燥处理温度为40-50℃，干燥时间为3-5h。
可选地，将步骤(2)制得的混合液置于高压反应釜中，在温度为50-60℃条件下反应3-4h。
以下结合若干实施例对本发明的技术方案作进一步的解释说明。
本申请实施例中的各物质均为市售。
实施例1
所述一种粗铋直接制备高纯氧化铋的方法，包括以下步骤：
(1)硝酸杂质处理：提供粗铋并置于浓度为2.0mol/l的硝酸溶液中，在温度为30-40℃条件下搅拌30-60min,抽滤、干燥处理后制得硝酸氧铋固体；
(2)碱处理：将步骤(1)制得的硝酸氧铋固体置于ph值为9的氨水-碳酸铵缓冲溶液中，混合均匀后，在常温下进行超声处理3-5h，制得混合液；
(3)将步骤(2)制得的混合液置于高压反应釜中，在温度为50-70℃条件下反应3-5h，反应结束后进行抽滤、干燥处理制得所述高纯氧化铋。
所述步骤(1)中的抽滤处理过程中采用浓度为0.1mol/l的稀硝酸浓液清洗3后用去离子水清洗3次。
所述步骤(1)中的干燥处理温度为30℃。
所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度为0.1mol/l。
所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度为1.0mol/l。
所述步骤(3)中的抽滤处理过程中采用浓度为0.1mol/l氨水浓液清洗3次，再用去离子水清洗5次。
所述步骤(3)中的干燥处理温度为40℃，干燥时间为3h。
实施例2
所述一种粗铋直接制备高纯氧化铋的方法，包括以下步骤：
(1)硝酸杂质处理：提供粗铋并置于浓度为3.0mol/l的硝酸溶液中，在温度为30-40℃条件下搅拌30-60min,抽滤、干燥处理后制得硝酸氧铋固体；
(2)碱处理：将步骤(1)制得的硝酸氧铋固体置于ph值为9.5的氨水-碳酸铵缓冲溶液中，混合均匀后，在常温下进行超声处理3-5h，制得混合液；
(3)将步骤(2)制得的混合液置于高压反应釜中，在温度为50-70℃条件下反应3-5h，反应结束后进行抽滤、干燥处理制得所述高纯氧化铋。
所述步骤(1)中的抽滤处理过程中采用浓度为0.5mol/l的稀硝酸浓液清洗2后用去离子水清洗4次。
所述步骤(1)中的干燥处理温度为32℃。
所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度为0.5mol/l。
所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度为1.5mol/l。
所述步骤(3)中的抽滤处理过程中采用浓度为0.5mol/l氨水浓液清洗3次，再用去离子水清洗5次。
所述步骤(3)中的干燥处理温度为45℃，干燥时间为4h。
实施例3
所述一种粗铋直接制备高纯氧化铋的方法，包括以下步骤：
(1)硝酸杂质处理：提供粗铋并置于浓度为4.0mol/l的硝酸溶液中，在温度为30-40℃条件下搅拌30-60min,抽滤、干燥处理后制得硝酸氧铋固体；
(2)碱处理：将步骤(1)制得的硝酸氧铋固体置于ph值为10的氨水-碳酸铵缓冲溶液中，混合均匀后，在常温下进行超声处理3-5h，制得混合液；
(3)将步骤(2)制得的混合液置于高压反应釜中，在温度为50-70℃条件下反应3-5h，反应结束后进行抽滤、干燥处理制得所述高纯氧化铋。
所述步骤(1)中的抽滤处理过程中采用浓度为1.0mol/l的稀硝酸浓液清洗2后用去离子水清洗5次。
所述步骤(1)中的干燥处理温度为35℃。
所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中氨水的浓度为1.0mol/l。
所述氨水-碳酸铵缓冲溶液中碳酸铵的浓度为2.0mol/l。
所述步骤(3)中的抽滤处理过程中采用浓度为0.5mol/l氨水浓液清洗3次，再用去离子水清洗5次。
所述步骤(3)中的干燥处理温度为50℃，干燥时间为3h。
将实施例1-实施例3制得的高纯氧化铋进行纯度检测，结果表明氧化铋的纯度均在99.98以上，且制备方法简单易行，节能环保。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。