一種采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法
【專利摘要】一種采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法。本發(fā)明具體工藝過程包括以下步驟：破碎，酸溶，分離，除雜，碳化。用粉碎機將鍶殘渣粉碎，將鍶渣中加入熱水?dāng)嚢璩蓾{后加酸溶解，不溶物分離出去后，母液中加入堿除去大量鈣雜質(zhì)，過濾所得濾液經(jīng)碳化，得碳酸鍶沉淀，沉淀經(jīng)漂洗，過濾烘干得碳酸鍶成品。此工藝簡單，操作方便，變廢為寶，既保護了環(huán)境，又是對鍶資源的充分利用。
【專利說明】一種采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境工程和化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鍶鹽殘渣的綜合回收利用方法，尤其是一種采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳粉還原天青石水浸取鍶鹽的方法會產(chǎn)生大量的廢渣，這些廢渣深埋或直接暴露在外，遇到雨水浸濕，生成堿性物質(zhì)使土壤和地下水堿化，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計每生產(chǎn)一噸SrCO3產(chǎn)生1.5噸浸取渣。這部分廢渣主要是SrS、SrCO3> SrSO4, SrSi03、C、CaO、煤石矸等。這些廢渣中還有高達20%以上鍶沒有得到利用，所以回收利用鍶鹽渣既解決了大量鍶渣對環(huán)境的污染問題，又提高了鍶資源的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于保護生態(tài)環(huán)境，節(jié)約鍶資源，變廢為寶，利用鍶鹽殘渣生產(chǎn)出工業(yè)碳酸鍶，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟價值。
[0004]本發(fā)明的提供的技術(shù)方案為:
一種采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法，包括以下步驟:
(1)將鍶鹽殘渣進行破碎，將破碎后的鍶鹽殘渣用熱水打漿，形成料漿；
(2)步驟(1)所得料漿用鹽酸溶解鍶鹽，鹽酸加入量使料漿pH< 3，不斷攪拌料漿0.5~1小時后靜置反應(yīng)3-5小時；
(3)步驟(2)反應(yīng)后的料漿中加入鍶鹽殘渣中和過量的鹽酸，鍶鹽殘渣加入量使料漿pH調(diào)至5.8~6.2 ；
(4)將步驟(3)所得料漿過濾，加熱濾液，不斷攪拌下向熱的濾液中加入NaOH，熱過濾分離沉淀，得鍶母液；
(5)將步驟(4)所得鍶母液中加入碳酸氫銨至碳酸鍶沉淀完全，靜置過濾得碳酸鍶沉淀，將沉淀漂洗，過濾，烘干得到成品碳酸鍶。
[0005]優(yōu)選地，本發(fā)明所述的一種采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法中，步驟(1)所述的鍶殘渣破碎是用粉碎機將鍶殘渣粉碎，使其全部通過80目篩。
[0006]優(yōu)選地，步驟(1)中熱水的溫度范圍為70°C~80°C。
[0007]優(yōu)選地，步驟(1)中鍶鹽殘渣重量與加入熱水體積的重量體積比為1:2~3，其中，重量單位為g，體積單位為mL。
[0008]優(yōu)選地,步驟(2)所得料衆(zhòng)固液重量體積比為0.1-0.3g/ml。
[0009]優(yōu)選地，步驟(4)中濾液加熱溫度為90°C以上。
[0010]優(yōu)選地，步驟(4)中NaOH加入的摩爾量為溶液中Ca2+離子摩爾總量的2.4-3.0倍。
[0011]優(yōu)選地，步驟(5)中漂洗的次數(shù)為廣3次。
[0012]優(yōu)選地，步驟(5)中碳酸氫銨加入的摩爾量為溶液中鍶的摩爾總量的2.2-2.4倍。
[0013]優(yōu)選地，步驟(2)中所述鹽酸濃度為30%。[0014]本發(fā)明的原理為:
通過酸把可溶性鍶鹽溶解分離出來，再加入工業(yè)NaOH把雜質(zhì)Ca2+沉淀過濾出去，得到純凈的鍶母液，鍶母液在低溫條件下碳化，形成小粒徑碳酸鍶，用途廣，經(jīng)濟價值高。
[0015]1、步驟(2)利用加入酸與鍶鹽反應(yīng)，使鍶鹽溶解，用化學(xué)反應(yīng)式(I)~(4)表示如下:
SrS+2HCl=SrCl2+H2S 丨(I)
SrC03+2HCl=SrCl2+H20+C02 丨(2)
SrSi03+2HCl= SrCl2+H2Si03 丨(3)
Ca0+2HCl=CaCl2+H20(4)
2、步驟(4)加入NaOH目的在于除去溶液中的Ca2+雜質(zhì)，用化學(xué)反應(yīng)式(5)表示如下: CaCl2+2Na0H=Ca(OH)2 丨 +2NaCl(5)
3、步驟(5)加入碳酸氫銨目的在于與溶液中Sr2+生成SrCO3沉淀，簡稱碳化，用化學(xué)反應(yīng)式(5)表示如下:
SrCl2+2NH4HC03=SrC03 丨 +2NH4C1+H20+C02 丨 (6)
4、步驟(5)將沉淀漂洗目的在于去除碳酸鍶沉淀中殘留的Na+、Cl'NH4+離子。
[0016]綜上所述，本發(fā)明可實現(xiàn)以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明使廢渣中的鍶得到了充分回收利用，制取的碳酸鍶各項技術(shù)指標(biāo)達到工業(yè)碳酸鍶標(biāo)準(zhǔn)，既創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟效益，又減少了對環(huán)境的污染。
[0017]2、提取鍶鹽殘渣用的主要原材料鍶渣為企業(yè)排放廢物，鹽酸為工業(yè)酸，生產(chǎn)成本低。
[0018]3、鍶母液碳化在低溫條件下進行，形成的碳酸鍶粒徑小，理化性能高，經(jīng)濟價值聞。
[0019]整個生產(chǎn)工藝過程簡單，操作方便，設(shè)備簡單，生產(chǎn)成本低，既節(jié)約了鍶資源，又減少了對環(huán)境的污染。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明進一步描述，以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明進行限定。
[0021]實施例1
稱取1500g粉碎過80目篩的鍶鹽殘渣，加入4000ml 70°C熱水中，攪拌成漿后加入工業(yè)鹽酸(30%) 700ml，攪拌半小時后，測pH值近4，又加入50ml鹽酸，攪拌半小時后測pH為2.8，放置反應(yīng)3小時后，用鍶鹽殘渣回調(diào)使pH為6，過濾，收集濾液，濾液加熱到90°C以上，先加入工業(yè)NaOHlOOg，后又加入IOg工業(yè)NaOH，檢驗無沉淀再生成，熱過濾，收集的濾液放置到室溫后，加入碳酸氫銨260g碳化，攪拌20分鐘，靜置過濾，將沉淀漂洗兩次，過濾，烘干，得碳酸鍶成品210g。主含量96.01%。
[0022]實施例2
稱取1500g粉碎過80目篩的鍶鹽殘渣，加入4000ml 80°C熱水中，攪拌成漿后加入工業(yè)鹽酸(30%) 720ml，攪拌半小時后，測pH值3.1，又加入20ml鹽酸，攪拌半小時后測pH為2.8,放置反應(yīng)4小時后,用銀鹽殘洛回調(diào)使pH為6,過濾,收集濾液,濾液加熱到90°C以上，先加入工業(yè)NaOHl IOg,后又加入5g工業(yè)NaOH，檢驗無沉淀再生成，熱過濾，收集的濾液放置到室溫后，加入碳酸氫銨270g碳化，攪拌20分鐘，靜置過濾，將沉淀漂洗兩次，過濾，烘干，得碳酸鍶成品214g。主含量96.06%。
[0023]實施例3
稱取1500g粉碎過80目篩的鍶鹽殘渣，加入4000ml 80°C熱水中，攪拌成槳后加入工業(yè)鹽酸(30%)750ml，攪拌I小時后，測pH值2.7，放置反應(yīng)4小時后，用鍶鹽殘渣回調(diào)使pH為6，過濾，收集濾液，濾液加熱到90°C以上，加入工業(yè)Na0H120g，檢驗無沉淀再生成，熱過濾，收集的濾液放置到室溫后，加入碳酸氫銨270g碳化，攪拌20分鐘，靜置過濾，將沉淀漂洗兩次，過濾，烘干，得碳酸鍶成品215g.主含量96.11%。
[0024]實施例4
稱取1500g粉碎過80目篩的鍶鹽殘渣，加入4000ml 80°C熱水中，攪拌成槳后，加入工業(yè)鹽酸(30%)750ml，攪拌I小時后，測pH值2.6，放置反應(yīng)5小時后，用鍶鹽殘渣回調(diào)使pH為6，過濾，收集濾液，濾液加熱到90°C以上，加入工業(yè)Na0H120g，檢驗無沉淀再生成，熱過濾，收集的濾液放置到室溫后，加入碳酸氫銨275g碳化，攪拌20分鐘，靜置過濾，將沉淀漂洗兩次，過濾，烘干，得碳酸鍶成品215g.主含量96.10%ο
[0025]對比例I
稱取1500g粉碎過80目篩的鍶鹽殘渣，加入4000ml 70°C熱水中，攪拌成漿后加入工業(yè)鹽酸(30%) 600ml,攪拌半小時后,測pH值近6,放置反應(yīng)3小時后，過濾,收集濾液,濾液加熱到90°C以上，加入工業(yè)NaOHllOg，檢驗無沉淀再生成，熱過濾，收集的濾液放置到室溫后，加入碳酸氫銨260g碳化，攪拌20分鐘，靜置過濾，將沉淀漂洗兩次，過濾，烘干，得碳酸鍶成品85g。主含量95.44%。
[0026]對比例I的試驗結(jié)果說明:第一，pH < 3時反應(yīng)速度快，而且反應(yīng)完全，對收率貢獻很大，第二，回調(diào)的pH范圍在6左右，而反應(yīng)產(chǎn)生的硅膠在此范圍內(nèi)能快速析出，明顯提高生產(chǎn)效率，第三，加入鍶鹽殘渣進一步中和過量的酸，可降低NaOH的消耗，降低工藝成本。因此，采用先加鹽酸至PH < 3再回調(diào)pH的操作方法具有合理性。
[0027]對比例2
稱取1500g粉碎過80目篩的鍶鹽殘渣，加入4000ml 50°C熱水中，攪拌成漿后加入工業(yè)鹽酸(30%) 700ml，攪拌半小時后，測pH值近4，又加入50ml鹽酸，攪拌半小時后測pH為
2.8，放置反應(yīng)3小時后，用鍶鹽殘渣回調(diào)使pH為6，過濾，收集濾液，濾液加熱到90°C以上，先加入工業(yè)NaOHlOOg，后又加入IOg工業(yè)NaOH，檢驗無沉淀再生成，熱過濾，收集的濾液放置到室溫后，加入碳酸氫銨260g碳化，攪拌20分鐘，靜置過濾，將沉淀漂洗兩次，過濾，烘干，得碳酸鍶成品140g。主含量95.97%。
[0028]對比例2的試驗結(jié)果說明:鍶鹽殘渣溶解的溫度過低，導(dǎo)致反應(yīng)不充分，使收率明顯下降。因此，本發(fā)明經(jīng)試驗確定溶解鍶鹽殘渣的水溫在7(T80°C。
[0029]對比例3
稱取1500g粉碎過80目篩的鍶鹽殘渣，加入4000ml 70°C熱水中，攪拌成漿后加入工業(yè)鹽酸(30%) 700ml，攪拌半小時后，測pH值近4，又加入50ml鹽酸，攪拌半小時后測pH為
2.8，放置反應(yīng)3小時后，用鍶鹽殘渣回調(diào)使pH為6，過濾，收集濾液，濾液加熱到60°C以上，先加入工業(yè)NaOHlOOg，后又加入IOg工業(yè)NaOH，檢驗無沉淀再生成，熱過濾，收集的濾液放置到室溫后，加入碳酸氫銨260g碳化，攪拌20分鐘，靜置過濾，將沉淀漂洗兩次，過濾，烘干，得碳酸鍶成品217g。主含量89.85%。
[0030]對比例3的試驗結(jié)果說明:由于Ca (OH) 2隨溫度升高溶解度變小，經(jīng)考察溫度低于90°C時，Ca(OH)2溶解度變大，沉淀不完全，導(dǎo)致主成分純度降低。
[0031]本發(fā)明中，所加入的NaOH和碳酸氫銨的量只要滿足充分反應(yīng)的條件即可，即NaOH加入的摩爾量不小于溶液中Ca2+離子摩爾總量的2.4倍，碳酸氫銨加入的摩爾量不小于溶液中鍶的摩爾總量的2.2倍，其中，Ca2+離子摩爾總量和溶液中鍶的摩爾總量可以在反應(yīng)過程中實際測得，但是，為了考慮節(jié)約原料降低成本，本發(fā)明限定NaOH加入的摩爾量為溶液中Ca2+離子摩爾總量的2.4-3.0倍，碳酸氫銨加入的摩爾量為溶液中鍶的摩爾總量的
2.2-2.4 倍。
【權(quán)利要求】
1.一種采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將鍶鹽殘渣進行破碎，將破碎后的鍶鹽殘渣用熱水打漿，形成料漿； (2)步驟(1)所得料漿用鹽酸溶解鍶鹽，鹽酸加入量使料漿pH< 3，不斷攪拌料漿0.5^1小時后靜置反應(yīng)3-5小時； (3)步驟(2)反應(yīng)后的料漿中加入鍶鹽殘渣中和過量的鹽酸，鍶鹽殘渣加入量使料漿pH調(diào)至5.8~6.2 ； (4)將步驟(3)所得料漿過濾，加熱濾液，不斷攪拌下向熱的濾液中加入NaOH，熱過濾分離沉淀，得鍶母液； (5)將步驟(4)所得鍶母液中加入碳酸氫銨至碳酸鍶沉淀完全，靜置過濾得碳酸鍶沉淀，將沉淀漂洗，過濾，烘干得到成品碳酸鍶。
2.如權(quán)利要求1所述的采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法，其特征在于:步驟(1)所述的鍶殘渣破碎是用粉碎機將鍶殘渣粉碎，使其全部通過80目篩。
3.如權(quán)利要求1所述的采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法，其特征在于:步驟(1)中所述熱水的溫度范圍為70°C~80°C。
4.如權(quán)利要求1所述的采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法，其特征在于:步驟(1)中所述鍶鹽殘渣重量與加入熱水體積的重量體積比為1:2~3，其中，重量單位為g，體積單位為mL。
5.如權(quán)利要求1所述的采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法，其特征在于:所述步驟(2)所得料漿固液重量體積比為0.1-0.3g/ml。
6.如權(quán)利要求1所述的采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法，其特征在于:步驟(4)中所述濾液加熱溫度為90°C以上。
7.如權(quán)利要求1所述的采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法，其特征在于:步驟(4)中所述NaOH加入的摩爾量為溶液中Ca2+離子摩爾總量的2.4-3.0倍。
8.如權(quán)利要求1所述的采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法，其特征在于:步驟(5)中漂洗的次數(shù)為1~3次。
9.如權(quán)利要求1所述的采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法，其特征在于:步驟(5)中碳酸氫銨加入的摩爾量為溶液中鍶的摩爾總量的2.2-2.4倍。
10.如權(quán)利要求1所述的采用鍶鹽殘渣制備工業(yè)碳酸鍶的新方法，其特征在于:步驟(2)中所述鹽酸濃度為30%。
【文檔編號】C01F11/18GK103910372SQ201410163848
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】孫士坤, 閆振宗, 張卓標(biāo), 尹書成, 段亞宏, 韓海霞, 謝騫, 錢斌 申請人:河北辛集化工集團有限責(zé)任公司