專利名稱：利用中低品位天青石礦在高原條件下生產(chǎn)碳酸鍶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及天青石礦生產(chǎn)碳酸鍶產(chǎn)品的方法，尤其涉及 一種利用中低品位天青石礦在高原條件下生產(chǎn)碳酸鍶產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
利用天青石生產(chǎn)碳酸鍶主要有黑灰法和復(fù)分解法兩種工藝。黑灰法是采用
煤作為還原劑，在高溫(IIO(TC)還原天青石礦為水溶性的SrS，然后通過用 水或碳酸鍶碳化母液浸取可溶性SrS得到水溶液，再用二氧化碳或純堿碳化得 到碳酸鍶產(chǎn)品。黑灰法生產(chǎn)碳酸鍶工藝中采用二氧化碳為碳化劑具有碳酸鍶產(chǎn) 品無需洗滌、碳化過程容易控制、副產(chǎn)的硫化氫氣體可以回收硫磺或用于生產(chǎn) 工業(yè)品硫脲等優(yōu)點(diǎn)，為大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)所應(yīng)用。黑灰法主要用于生產(chǎn)化學(xué)級(jí)碳 酸鍶產(chǎn)品，產(chǎn)品純度較高。復(fù)分解法要求天青石的品位高， 一般在97%以上。 復(fù)分解法是采用高品位的天青石礦，用純堿進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成不溶于水的碳 酸鍶和水溶性硫酸鈉，通過洗滌、干燥即為碳酸鍶產(chǎn)品。復(fù)分解法只能生產(chǎn)技 術(shù)級(jí)的碳酸鍶產(chǎn)品，產(chǎn)品純度低，對(duì)礦石的品位要求高，但能耗較低，生產(chǎn)現(xiàn) 場(chǎng)環(huán)境污染小。目前國(guó)內(nèi)外主要采用黑灰法生產(chǎn)碳酸鍶。
我國(guó)天青石礦主要分布在柴達(dá)木盆地西北部的大風(fēng)山-尖頂山一帶，平均 品位為30 40%，直接用這種礦物進(jìn)行生產(chǎn)碳酸鍶是不經(jīng)濟(jì)的。通過脫泥-浮選 工藝可以使礦物的品位提高到80%，但選礦成本過高，在目前的市場(chǎng)條件下， 無法進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用。采用手選的方法可以使礦物的品位達(dá)到55~75%，屬于中 低品位礦石。
青海地處青藏高原，青海天青石礦分布在柴達(dá)木盆地內(nèi)，平均海拔3000 米，氣壓約550 600mmHg，空氣稀薄缺氧。利用青海手選中低品位天青石礦， 采用傳統(tǒng)黑灰法工藝生產(chǎn)碳酸鍶出現(xiàn)碳酸鍶產(chǎn)品時(shí)，由于還原過程還原中間產(chǎn) 物元素硫的量增多，這些元素硫在浸取階段轉(zhuǎn)化為多硫化鍶，使浸取液黃色加 深；在二氧化碳碳化過程中，再解析為元素硫進(jìn)入產(chǎn)品中，致使產(chǎn)品的硫含量 較高，難以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)。另外傳統(tǒng)碳酸鍶工藝中硫化鍶溶液沉降 技術(shù)不能使其中的懸浮礦粉微粒完全除凈，也導(dǎo)致產(chǎn)品中雜質(zhì)含量較高；傳統(tǒng)除鋇采用硫酸作為除鋇劑，并采用過濾方法分離，硫酸儲(chǔ)運(yùn)難度較大，操作復(fù) 雜，除鋇成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用中低品位天青石礦在高原地區(qū)(平均海拔
為3000米左右)生產(chǎn)碳酸鍶的方法。
本發(fā)明生產(chǎn)碳酸鍶產(chǎn)品的方法，包括以下工藝步驟
(1) 以硫酸鍶含量在55~75%的天青石礦和固定碳含量在50~卯％的煤為 原料，分別破碎成2~5mm的顆粒，并配制成硫酸根與固定碳的摩爾比為 1:0.5 1:1.5的爐料。
(2) 在轉(zhuǎn)爐中，以氣態(tài)燃料、霧化液態(tài)燃料或粉狀固態(tài)燃料與助燃空氣 混合燃燒提供還原溫度，使?fàn)t料發(fā)生還原反應(yīng)；還原溫度通過控制助燃空氣所 提供的氧氣與燃料中碳原子的摩爾比為1:1 20: l，空氣流速為10 30m/s獲得； 還原反應(yīng)時(shí)間為0.5~10小時(shí)。
(3) 將還原產(chǎn)物置于浸取槽中，用溫度為80 10(TC的水或(5)中得到 沉淀碳酸鍶母液浸取，控制固液比為1:8 1:10、浸取時(shí)間為0.5 12小時(shí)；過 濾得到浸取液。
(4) 將浸取液置于沉降罐中，加入質(zhì)量濃度1 40%的硫酸鈉溶液沉淀其 中的鋇離子，在攪拌下反應(yīng)0.5 8小時(shí)，得到含硫酸鋇沉淀的懸濁液；再向其 中加入質(zhì)量濃度為1 2%的絮凝劑水溶液，沉降0.5 40小時(shí)，得到凈化浸取液； 所述硫酸鈉溶液的加入量為硫酸鈉的摩爾數(shù)為浸取液中所含鋇離子摩爾數(shù)的
1 1.5倍；所述絮凝劑水溶液的加入量為絮凝劑水溶液與懸濁液體積比為
0駕:1 0.03:1。
所述絮凝劑為聚丙烯酰胺、自然植物性絮凝劑、自然植物改性高分子絮凝 劑、骨膠、海藻酸鈉中的至少一種。
(5) 將凈化浸取液用二氧化碳碳化，過濾，沉淀，干燥得到碳酸鍶產(chǎn)品。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
K本發(fā)明通過控制爐料中的天青石礦中硫含量與還原煤中固定碳含量的
比例、用于產(chǎn)生加熱火焰的燃料中碳原子與助燃空氣中氧分子的摩爾比和空氣
流速、還原時(shí)間等因素，在轉(zhuǎn)爐中還原出含單質(zhì)硫在0.04%以下的還原產(chǎn)物； 還原產(chǎn)物再經(jīng)過浸取、除鋇、絮凝沉降、碳化等工序得到碳酸鍶產(chǎn)品。本發(fā)明 生產(chǎn)的碳酸鍶產(chǎn)品中總硫含量降低到0.08%以下，鋇含量降低到1.0 %以下，其它各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB10660-89)優(yōu)等品的要求。
2、 本發(fā)明采用絮凝劑沉降懸浮礦粉微粒，使得硫化鍶溶液中的懸浮礦粉 微粒得到完全分離，并可以不引入另外的雜質(zhì)。
3、 本發(fā)明采用廉價(jià)易得的芒硝(硫酸鈉溶液)作為除鋇劑，并使沉淀的 硫酸鋇與浸取液中的懸浮物一起通過絮凝得以較完全的分離。除鋇與沉降分離 合并的除鋇技術(shù)，簡(jiǎn)化除鋇操作，降低除鋇成本。
4、 用二氧化碳作為沉淀劑沉淀的碳酸鍶無需進(jìn)行洗滌，也不會(huì)引入另外 的雜質(zhì)離子，而且沉淀反應(yīng)的母液基本上僅有微量的鈉離子，其含量對(duì)產(chǎn)品性 能不造成影響。
5、 本發(fā)明適用于高原環(huán)境(海拔2000 3500米)，使用中低品位(SrS04 含量為55 75%)的天青石礦生產(chǎn)工業(yè)碳酸鍶，對(duì)于青海鍶資源的開發(fā)利用， 具有非常廣闊的應(yīng)用前景和潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
具體實(shí)施例方式
(1) 以青海柴達(dá)木盆地的天青石礦(含SrS04 71.94%，總SO,38.47%) 和固定碳含量在50 90%的煤為原料，分別破碎成2~5mm的顆粒，并配制成 硫酸根與固定碳的摩爾比為1:0.5 1:1.5的爐料。
(2) 在轉(zhuǎn)爐中，以氣態(tài)燃料、霧化液態(tài)燃料或粉狀固態(tài)燃料與助燃空氣 混合燃燒提供還原溫度，使?fàn)t料發(fā)生還原反應(yīng)；還原溫度通過控制助燃空氣所 提供的氧氣與燃料中碳原子的摩爾比為1:1 20: l，空氣流速為10 30m/s獲得； 還原反應(yīng)時(shí)間為0.5 10小時(shí)。
氣態(tài)燃料可采用天然氣、焦?fàn)t煤氣、水煤氣、合成氣或高爐煤氣；霧化液 態(tài)燃料采用霧化重油；固態(tài)燃料主要是煤粉。
(3) 將還原產(chǎn)物置于浸取槽中，用溫度為80 10(TC的水或(5)中得到 沉淀碳酸鍶母液浸取，控制固液比為1:8 1:10、浸取時(shí)間為0.5 12小時(shí)；過 濾得到浸取液。
(4) 將浸取液置于沉降罐中，加入質(zhì)量濃度1~40%的硫酸鈉溶液沉淀其 中的鋇離子，在攪拌下反應(yīng)0.5 8小時(shí)，得到含硫酸鋇沉淀的懸濁液；再向其 中加入質(zhì)量濃度為1 2%的絮凝劑水溶液，沉降0.5~40小時(shí)，得到凈化浸取液。 所述硫酸鈉溶液的加入量為硫酸鈉的摩爾數(shù)為浸取液中所含鋇離子摩爾數(shù)的 1 1.5倍；所述絮凝劑水溶液的加入量為絮凝劑水溶液與懸濁液體積比為 0.005:1 0.03:1。所述絮凝劑為聚丙烯酰胺、自然植物性絮凝劑、自然植物改性高分子絮凝 劑、骨膠、海藻酸鈉中的至少一種。
(5)將凈化浸取液用二氧化碳碳化，過濾，沉淀，干燥得到碳酸鍶產(chǎn)品。 沉淀母液返回步驟(3)浸取還原產(chǎn)物或經(jīng)處理后排放。
本發(fā)明生產(chǎn)的碳酸鍶產(chǎn)品，按工業(yè)碳酸鍶國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB10660-89分析測(cè)試， 產(chǎn)品中各成分的含量分布為SrC03: 97.0 98.5%， CaC03: 0.40~0.50%， BaC03 : 0.70~1.0%， Na: 0.15~0.25%， Fe: 0.005~0.01%，氯化物0.08~0.12%，總硫 (以S計(jì))0.06~0.08%，磷(以？205計(jì)):0.002 0.01%，水分0.1~0.3%，酸 不溶物0.10~0.15%，達(dá)到工業(yè)碳酸鍶國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)級(jí)品的要求。
權(quán)利要求
1、利用中低品位天青石礦在高原條件下生產(chǎn)碳酸鍶產(chǎn)品的方法，包括以下工藝步驟(1)以硫酸鍶含量在55～75％的天青石礦和固定碳含量在50～90％的煤為原料，分別破碎成2～5mm的顆粒，并配制成硫酸根與固定碳的摩爾比為1∶0.5～1∶1.5的爐料；(2)在轉(zhuǎn)爐中，以氣態(tài)燃料、霧化液態(tài)燃料或粉狀固態(tài)燃料與助燃空氣混合燃燒提供還原溫度，使?fàn)t料發(fā)生還原反應(yīng)；還原溫度通過控制助燃空氣所提供的氧氣與燃料中碳原子的摩爾比為1∶1～20∶1，空氣流速為10～30m/s獲得；還原反應(yīng)時(shí)間為0.5～10小時(shí)；(3)將還原產(chǎn)物置于浸取槽中，用溫度為80～100℃的水或(5)中得到沉淀碳酸鍶母液浸取，控制固液比為1∶8～1∶10、浸取時(shí)間為0.5～12小時(shí)；過濾得到浸取液；(4)將浸取液置于沉降罐中，加入質(zhì)量濃度1～40％的硫酸鈉溶液沉淀其中的鋇離子，在攪拌下反應(yīng)0.5～8小時(shí)，得到含硫酸鋇沉淀的懸濁液；再向其中加入質(zhì)量濃度為1～2％的絮凝劑水溶液，沉降0.5～40小時(shí)，得到凈化浸取液；所述硫酸鈉溶液的加入量為硫酸鈉的摩爾數(shù)為浸取液中所含鋇離子摩爾數(shù)的1～1.5倍；所述絮凝劑水溶液的加入量為絮凝劑水溶液與懸濁液體積比為0.005∶1～0.03∶1；(5)將凈化浸取液用二氧化碳碳化，過濾，沉淀，干燥得到碳酸鍶產(chǎn)品。
2、 如權(quán)利要求1所述利用中低品位天青石礦在高原條件下生產(chǎn)碳酸鍶產(chǎn)品的方法，其特征在于所述氣態(tài)燃料為天然氣、焦?fàn)t煤氣、水煤氣、合成氣或高爐煤氣。
3、 如權(quán)利要求1所述利用中低品位天青石礦在高原條件下生產(chǎn)碳酸鍶產(chǎn)品的方法，其特征在于所述霧化液態(tài)燃料為霧化重油。
4、 如權(quán)利要求1所述利用中低品位天青石礦在高原條件下生產(chǎn)碳酸鍶產(chǎn)品的方法，其特征在于所述固態(tài)燃料為煤粉。
5、 如權(quán)利要求1所述利用中低品位天青石礦在高原條件下生產(chǎn)碳酸鍶產(chǎn) 品的方法，其特征在于所述絮凝劑為聚丙烯酰胺、自然植物性絮凝劑、自然 植物改性高分子絮凝劑、骨膠、海藻酸鈉中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用中低品位天青石礦在高原地區(qū)生產(chǎn)碳酸鍶產(chǎn)品的方法。該方法以SrSO₄含量為55～75％的中低品位天青石礦和固定碳含量在50～90％的煤為原料配制爐料，通過控制爐料中的天青石礦中硫含量與還原煤中固定碳含量的比例、用于產(chǎn)生加熱火焰的燃料中碳原子與助燃空氣中氧分子的摩爾比和空氣流速、還原時(shí)間等因素，在轉(zhuǎn)爐中還原出含單質(zhì)硫在0.04％以下的還原產(chǎn)物。還原產(chǎn)物經(jīng)過浸取、除鋇、絮凝沉降、碳化等工序得到碳酸鍶產(chǎn)品。本發(fā)明生產(chǎn)的碳酸鍶產(chǎn)品中總硫含量降低到0.08％以下，鋇含量降低到1.0％以下，其他各相指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB10660-89)優(yōu)級(jí)品的要求。
文檔編號(hào)C01F11/18GK101559965SQ200910117288
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者志 何, 余國(guó)禮, 宋衛(wèi)民, 楊占?jí)? 王樹軒, 王舒婭, 田世光, 祁米香, 趙鵬新, 龍光明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所