专利名称：一种添加催化剂改进天青石高温还原的方法
技术领域：
本发明所属领域是无机化工。
背景技术：
锶盐是重要的化工原料，也是我国重要的出口化工产品之一，在诸多行业得到广泛应用。碳酸锶加入玻璃能够吸收X-射线，是制作电视和计算机监视器的荧光屏玻璃必需原料。随着彩电尺寸越来越大和计算机的广泛应用，碳酸锶的需求大幅增长。
生产碳酸锶的最主要原料是天青石，其主要成分是硫酸锶。从天青石生产碳酸锶的方法，应用最广的是还原法。另外，从天青石生产碳酸锶还有一种复分解法。
还原法的基本工艺是在1100～1200℃的高温下，用气体或固体还原剂与天青石反应8～10小时，使其中的硫酸锶还原为硫化锶。然后再用热水浸溶硫化锶，使之溶于水中，成为硫化锶及氢氧化锶。继而再进一步加工为其他锶产品，如碳酸锶等。
还原过程，温度高，能耗大，而且往往反应不完全，而导致仅有60％～80％硫酸锶转化为硫化锶，致使原料矿石的利用率很低，是影响生产成本的关键因素。
发明内容
加入催化剂改进化学反应速度是化工过程经常采用的方法，有助于加快反应速度，降低能耗，提高产率。本发明的目的是借助于催化技术，改进天青石的还原过程。所采用的催化剂为某些有色金属和黑色金属的单一盐类或氧化物，或者不同金属的盐或其氧化物的混合物。这些有色金属和黑色金属包括铜、镍、钴、锌、铅、锰、铁、铬。催化剂加入量为天青石重量的0.1％至4.0％之间。加入后催化剂和天青石矿粉必须均匀混合，然后加热焙烧。
添加催化剂，所能达到的改进天青石还原的效果包括(1)降低还原温度；(2)缩短反应时间；(3)提高硫酸锶转化为硫化锶的转化率；(4)提高原料矿石的利用率。
具体实施例方式
实现本发明的具体做法是(1)催化剂加入量为天青石重量的0.1％至4.0％之间，均匀混合。如使用固体还原剂，则应将加入的催化剂与天青石及还原剂同时磨细，以混合均匀。
(2)所采用的催化剂为某些有色金属和黑色金属的单一盐类或氧化物，或者它们的混合物，这些有色金属和黑色金属包括铜、镍、钴、锌、铅、锰、铁、铬。
(3)将上述(1)和(2)所述及的物料在还原气氛下，于400℃～1200℃的温度下，焙烧1～6小时。
(4)用于天青石的还原剂包括气体还原剂一氧化碳、天然气、水煤气，固体还原剂煤、焦炭、石油焦等。
(5)将上述(3)所述及焙烧完毕的物料，降温后，在90℃～100℃下用水提取，使硫化锶溶解于水中。
所能达到的效果(1)按照前述发明具体实施方式
的(1)和(2)所述，加入所述催化剂，天青石的还原温度，能够比相同焙烧条件下，不加所述催化剂，降低200℃～400℃。
(2)加入前面发明具体实施方式
的(1)和(2)所述的催化剂，与相同焙烧条件下，不加催化剂相比，原料中的硫酸锶转化为硫化锶的转化率提高10％～20％。
(3)按照前面发明具体实施方式
的(1)、(2)、(3)和(4)所述，加入所述催化剂，与相同焙烧条件下，不加催化剂相比，达到同样硫化锶转化率的时间缩短1～2小时。
实施例1采用硫酸亚铁为催化剂，将其与天青石混合均匀，硫酸亚铁重量为天青石重量之1.5％。以一氧化碳为还原剂，在800℃下，焙烧3小时。焙烧后的物料在90℃～100℃下用水提取2～4次，每次反应时间30～60min。最后测定水溶锶的量，证明天青石中的硫酸锶的转化率达到97.57％。而同样焙烧和水提取条件下，不添加催化剂时，转化率仅75.10％。
实施例2采用硫酸亚钴为催化剂，将其与天青石混合均匀，硫酸亚钴为天青石重量之1.5％。以一氧化碳为还原剂，在800℃下，焙烧3小时。焙砂在90℃～100℃下用水提取2～4次，每次反应时间30～60min。最后测定水溶锶的量，证明天青石中的硫酸锶的转化率达到95.05％。而同样焙烧和水提取条件下，不添加催化剂时，转化率仅为75.10％。
权利要求
1.一种借助于催化技术，改进天青石的高温还原过程，其特征在于；加入催化剂后，能够达到使天青石的还原过程，(1)降低还原温度；(2)缩短反应时间；(3)提高硫酸锶转化为硫化锶的转化率；(4)提高原料矿石的利用率，所用的催化剂为某些有色金属和黑色金属的单一盐类或氧化物，或者不同金属的盐或氧化物的混合物，这些有色金属和黑色金属为铜、镍、钴、锌、铅、锰、铁、铬，催化剂加入量为天青石重量的0.1％至2.0％之间，催化剂加入后必须与天青石矿粉均匀混合。
全文摘要
本发明所属领域是无机化工，是一种添加催化剂改进天青石高温还原的方法。目的是借助于催化技术，改进天青石的还原条件。所采用的催化剂为某些有色金属和黑色金属的单一盐类或氧化物，或者不同金属盐或氧化物的混合物。催化剂加入量为天青石重量的0.1％至4.0％之间。添加催化剂所能达到的效果包括(1)降低还原温度；(2)缩短反应时间；(3)提高硫酸锶转化为硫化锶的转化率；(4)提高原料矿石的利用率。
文档编号B01J23/74GK1607172SQ20031010026
公开日2005年4月20日 申请日期2003年10月15日 优先权日2003年10月15日
发明者朱屯, 师洁琦 申请人:中国科学院过程工程研究所