專利名稱：一種堿式硝酸鉍的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，具體為一種堿式硝酸鉍的制備方法。
背景技術(shù)：
制備堿式硝酸鉍的傳統(tǒng)方法均是以硝酸鉍為原料，先由精鉍制備硝酸鉍，具體反應(yīng)式為:Bi+6HN03=Bi (NO3)3+3N02 f +3H20 (I)Bi+4HN03=Bi (NO3)3+N0 f +2H20 (2)然后再采用純水水解法制取，或用以氨水(碳酸銨)為中和劑的中和水解法將硝酸鉍水解成堿式硝酸鉍，具體反應(yīng)式為:5Bi (NO3) 3+10H20=4BiN03 (OH) 2 BiO (OH) +1IHNO3 (3)5Bi (NO3) 3+1 lNH40H=4BiN03(OH)2 BiO(OH) +11NH4N03+H20 (4)5Bi (NO3) 3+5.5 (NH4) 2C03+4.5H20=4BiN03 (OH) 2 BiO (OH) +1 lNH4N03+5.5C02 (5 )在制備硝酸鉍時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的氮氧化物及消耗大量硝酸，同時(shí)產(chǎn)生大量稀硝酸或硝酸銨廢水。針對(duì)這種情況，ZL200910305977.3 “一種制備鉍系列化工產(chǎn)品的方法”提出由普通氧化鉍制備堿式硝酸鉍:5Bi203 (固)+8HN03+5H20=2[4BiN03 (OH)2 BiO(OH)](固)(6)這種方法不產(chǎn)生氮氧化合物及廢水，所需硝酸只有傳統(tǒng)方法的十五分之四。但是，上述反應(yīng)也存在一定的缺點(diǎn)，該反應(yīng)為固-固轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物包裹在反應(yīng)物的表面，阻礙反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，導(dǎo)致其反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，且轉(zhuǎn)化率不高。因此如何提高這種方法的反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)換率成為其應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種由普通氧化鉍快速高效制取堿式硝酸鉍的方法。本發(fā)明方法主要步驟如下:第一步:由精鉍制備普通級(jí)氧化鉍粉末；第二步:將第一步制取的普通級(jí)氧化鉍粉末加入硝酸溶液中，在反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行球磨或棒磨，剝離包裹氧化鉍的堿式硝酸鉍固態(tài)產(chǎn)物，暴露新的氧化鉍反應(yīng)面，大幅提高化學(xué)轉(zhuǎn)化速度；反應(yīng)完成后，過(guò)濾，得到堿式硝酸鉍沉淀及濾液；并將得到的濾液循環(huán)利用。第一步中，普通級(jí)氧化鉍粉末的粒度小于等于0.154mm。第二步中，硝酸用量為反應(yīng)中其與氧化鉍的摩爾比的I 4倍理論量，維持硝酸溶液的質(zhì)量與普通級(jí)氧化鉍粉末的質(zhì)量之比為I 20，使硝酸溶液的濃度控制在合適的范圍，并使轉(zhuǎn)化反應(yīng)(6)盡可能按方程式產(chǎn)生次硝酸鉍。第二步的反應(yīng)溫度為5 100°C，反應(yīng)時(shí)間為15 840分鐘。磨球或磨棒與普通級(jí)氧化鉍粉末的質(zhì)量之比為I 20，球磨或棒磨過(guò)程中的轉(zhuǎn)速為5 500轉(zhuǎn)/分。
第二步中采用不污染堿式硝酸鉍的材料作為球磨或棒磨工具以及反應(yīng)器內(nèi)壁的材質(zhì)。本發(fā)明采用球磨或棒磨的方式，將包裹在反應(yīng)物表面的反應(yīng)產(chǎn)物快速與反應(yīng)物分離，從而使反應(yīng)(6 )可以順利進(jìn)行，反應(yīng)速度大大加快，轉(zhuǎn)化率大幅提高。本發(fā)明具有反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化率高的特點(diǎn)；在反應(yīng)過(guò)程中利用機(jī)械力進(jìn)行球磨或棒磨，剝離包裹氧化鉍的堿式硝酸鉍固態(tài)產(chǎn)物，暴露新的氧化鉍反應(yīng)面，大幅提高化學(xué)轉(zhuǎn)化速度，且反應(yīng)后剩余的濾液能夠循環(huán)利用，具有環(huán)境友好，工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1由精鉍氧化制備普通氧化鉍，其中制得的產(chǎn)物中Bi2O3的含量大于99.98%。將124.1g上述普通氧化鉍加入46ml質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為63%的化學(xué)純硝酸中，然后再往其中加入純水600ml，將加入純水后的混合物放入裝有IOOOg 二氧化鋯磨球的不銹鋼磨筒中，于100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速及25°C的溫度下球磨轉(zhuǎn)化I小時(shí)，反應(yīng)，反應(yīng)完成后將產(chǎn)物過(guò)濾，得到堿式硝酸鉍沉淀及濾液，然后再將獲得的堿式硝酸鉍干燥，最終得到148.1lg堿式硝酸鉍及578ml濾液。其中，堿式硝酸鉍中含Bi71.84%，濾液中含Bi3.3g/L及硝酸0.2mol/L，將濾液返回下次使用。

實(shí)施例2由精鉍氧化制備普通氧化鉍，其中制得的產(chǎn)物中Bi2O3的含量大于99.98%。將121.85g該氧化鉍加入到38ml質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為63%的化學(xué)純硝酸中，混合，然后再往其中加入含Bi3.5g/L及硝酸0.2mol/L的母液570ml，將加入純水后的混合物放入裝有1250g不銹鋼磨棒的不銹鋼磨筒中，于150轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速及50°C的溫度下球磨轉(zhuǎn)化0.5小時(shí)，然后過(guò)濾、干燥，獲得151.62g堿式硝酸鉍及578ml濾液。其中，獲得的堿式硝酸鉍中含Bi71.54%，濾液中Bi的含量為3.3g/L及硝酸的濃度為0.22mol/L,將濾液返回下次循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1.一種制備堿式硝酸鉍的方法，其特征在于，該方法具體包括以下幾個(gè)步驟， 第一步由精鉍制備普通級(jí)氧化鉍粉末； 第二步將第一步制得的普通級(jí)氧化鉍粉末加入硝酸溶液中，反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行球磨或棒磨，剝離包裹氧化秘的堿式硝酸秘固態(tài)產(chǎn)物，暴露新的氧化秘反應(yīng)面，反應(yīng)完成后，過(guò)濾，得到堿式硝酸鉍沉淀及母液；并將得到的母液循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的堿式硝酸鉍的制備方法，其特征在于第一步中，普通級(jí)氧化秘粉末的粒度小于或等于0. 154mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的堿式硝酸鉍的制備方法，其特征在于第一步中，硝酸用量為反應(yīng)中其與氧化鉍的摩爾比的I 4倍理論量，硝酸溶液的質(zhì)量與普通級(jí)氧化鉍粉末的質(zhì)量之比為I 20。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的堿式硝酸鉍的制備方法，其特征在于第二步的反應(yīng)溫度為5 100°C，反應(yīng)時(shí)間為15 840分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的堿式硝酸鉍的制備方法，其特征在于第二步中磨球或磨棒與普通級(jí)氧化秘粉末的質(zhì)量之比為I 20,球磨或棒磨過(guò)程中的轉(zhuǎn)速為5 500轉(zhuǎn)/分。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的堿式硝酸鉍的制備方法，其特征在于第二步中采用不污染堿式硝酸鉍的材料作為球磨或棒磨工具以及反應(yīng)器內(nèi)壁的材質(zhì)。
全文摘要
一種堿式硝酸鉍的制備方法，具體包括以下幾個(gè)步驟，第一步:由精鉍制備普通級(jí)氧化鉍粉末，第二步:將制取的普通級(jí)氧化鉍粉末加入硝酸溶液中，反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中進(jìn)行球磨或棒磨，反應(yīng)完成后，過(guò)濾，得到堿式硝酸鉍沉淀及濾液；并將得到的濾液循環(huán)利用。本發(fā)明具有反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化率高的特點(diǎn)；且反應(yīng)過(guò)程中不產(chǎn)生氮氧化物和廢水，所以該方法環(huán)境友好；并且具有化學(xué)試劑消耗小、能耗小、成本低、設(shè)備及操作簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01G29/00GK103253706SQ201310183160
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者唐朝波, 唐謨堂, 楊聲海, 楊建廣, 陳永明, 何靜, 蔣葉 申請(qǐng)人:中南大學(xué), 湖南有色金屬控股集團(tuán)有限公司