还原-复分解法由天青石制备碳酸锶.pdf

第5 2 卷第2 期 2000 年5 月 有色金属 N O N F E R R O U SM E T A L S V o i5 2 ，N o2 M a v2000 还原一复分解法由天青石制备碳酸锶 陈雯，朱云，杨慧振 昆明理工大学冶金系，昆明6 5 0 0 9 3 摘要提出还原 复分解法制备碾酸锶的新工艺．分析T 还原剂、温度和时间对镑浸出率的影响，研究了氯化锶蒋藏 中脱除杂质的方法和效果． 关键词天青石，还原一复分解法；碳酸锶 中图分类号0 6 1 42 3 2 文献标识码A 文章编号1 ] 0 1 0 2 1 1 2 0 0 0 0 2 0 0 6 8 0 4 碳酸锶作为显象管的材料广泛用于电子行业． 作为重要的化工原料用做涂料的稳定剂、橡胶塑料 的填充剂等，也用于医药、农药和鞣革等行业。碳 酸锶的制备原料为天青石。资料表明，我国天青石 主要成分为硫酸锶 分布较广，云南兰坪也有丰 富的天青石资源O lo 目前，由天青石制备碳酸锶 工艺主要为多次固相转化法，此法存在酸碱消耗 大、流程长、受原料影响大等缺点m 。制备碳酸 锶工艺的还原法对原料成分要求苛刻，氯化钙转化 法则存在转化温度高 1 2 0 0 ℃ 和增加后续工序 除钙负担等缺点．本实验旨在探索研究用还原 一复分解法制备碳酸锶的新途径。 1工艺原理及流程 天青石在碳质还原剂存在的条件下。可以发生 如下反应 S r S 0 ． 4 C O S r S 4 C 0 2 1 c o ， C 2 C O 2 在1 0 0 0 ℃和碳过量的条件下，平衡气相中几 乎不舍C O ，．涉及硫的反应 S r S O ‘ C O S r O S 0 2 C 0 2 3 实际上亦可同时进行。 因为天青石中含有S i O ，，故还原产物中锶的化 合物除了硫化物和少量氧化物 水溶性盐 以外， 还存在数量很少的复合氧化物S r S i O ，和S r C O ， 酸 溶性盐、 还原所产出的S r S 和S r O 在水中有着较大的溶 解度 图1 ．所以可以用水将其浸出，此时发生 反应 收稿日期1 9 9 9 0 7 1 2 基金项目云南省应用基础资金 作者简介陈雯．女，3 6 岁．副教授 ， - 】 ● 8 、 毪 齄 链 温度／℃ 图1S r S 和S r O 的溶解度。 x S r S ；S r O F i g ．1 S o l u b i l i t yo fS r Sa n dS r O ‘3 ’ 2 S r s 2 H 2 0 S r H S S r o H 2 4 S r H S 2 2 H 2 0 S r O H j 2 H 参 5 S r O H p S r O H 6 s r H s 和S t O H 溶于水中．使用盐酸则可溶解 物料中锶的酸溶性盐。 浸出得到的S 以，溶液含有少量的杂质，主要 为S 2 - 、B a ”、C a “、M g ”、F e ”等。在p H 值不 高的条件下，浸出液中的s 2 一能够以H 的形式除 去 S r H S 2 2 H C l S r C l 2 H , s 7 而B a 2 则利用溶度积的差别以B a S O ．的形态除 去。调整溶液的p H 值，使其处于较高水平， C a “、M g “、I C e ”等就可以水解而成为沉淀。图2 为C a “，M g “、F e 2 的溶解度与溶液p H 的关 系。。 净化后的氯化锶溶液采用碳酸氢铵沉淀，将沉 淀洗涤，干燥后即为碳酸锶产品。 图3 为采用还原一复分解法由天青石制备碳 万方数据 第2 期陈鬟等j 丕原一复分解法由哭青石制备碳酸锶 酸锶的工艺流程 ， - ● 攀 ～ 髓 鞋 照 p H 图2C a ”，M 矿 、F e 2 的溶勰度与溶液 鼙{ 豹关系。 F 遮．2 R e l a t i o n s h i po fs o l u b i l i t yo fC a “、I V ．”、 F e 3 a n dp Ho ft h es o l u t i o n 2实验缭果岛讨论 2 ．1 还原 在蜜验巾采用瓣天毒石产予云鬻兰坪，其他学 成分见灌1 。 每次实验的试样熏l k g 。在溢度1 0 0 0 ℃、 硪魏接 圈3 还原一复分解法由夭青石制胬 硪酸褥的工慧漉程示意鬻 F { g ．3 F l o w s h e e to fp r e p a r a t i o no fS r C O ；f r o m c d e s t i t eb yr e d u c t i o n m e t a t h e s i s 时问3 h 的条件下，分别以褐煤、烟煤和焦炭粉 鸯述纛荆，三释还鞭粥对锶懿疆毒宰f 本浸渡豳 比3 1 的影响如图4 所示。显然。褐煤的还原效 果最好。在褐煤的阁量小于矿样质麓酶柏％时． 还琢效粜明显下降；在撼煤的罔量大于矿桴质量的 6 0 ％时，还原效果增加不明显。所以天脊石用褐 煤还琢对质量斑控澍在矿璧静6 。％发表鸯宣。 表1 天鹰五熬姥掌戏分 ％ T a b l e1C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fc e l e s t i t ef r o mL a n p i n g ，Y u n n a n ％ 享 ～ 褂 丑 醛 驻 4 0 0辩6 0 0 焦炭粉用量／盛 f e 疆4不舄秘类还联剂对锶浸出率的鞯嫡 水溶率酸溶牢；A 总溶卑 F i g ，4 E f f e c to fr e d u c i n ga g e n t sO Dl e a c h i n go fs t r o n t i u m 圈5 为滋度对锶浸籀率酌影响 实辍静还瑟裁 应溢瑾糕于9 0 0 ℃。还骧产耪孛锶的漫出率蟋； 为褐煤，质量为天青蔚矿的6 0 ％。可以看出。反 1 0 0 0 ℃时，锶的浸出率较高；但高于1 0 0 0 ℃， 万方数据 有色金瓣 第靶卷 温度，℃ ∞ 嚣 ～ 静 茁 m 疆 温度／℃ 渤 瑶S溢度瓣锶浸出率懿辫晌 木港宰，酸溶窜△总潞率 a f 。1 ．5 h ；【b T 。3 嘶 F i g5 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nl e a c h i n go fs t r o n t i u m 浸出率反而下降，其原因可能是物料发生烧结或 形成其撬韩娄蘸诧舍钕，扶雨影璃攒出避程。 2 ．2 净他 式 7 表明，由- 7 H S 为气体，不高的酸度 就可将溶液中的硫除去。实验绪果证明溶液中的硫 含量随p H 静降低丽迅这降低f 餐6 ．瑶论主， 控期p H 1 可褥刹几乎不鑫硫的s f a ，湛渡。实黪 上这样做并不可取，这是由于p H l 时有难以过 滤的胶体形成导致工麓不畅。所以，先把p H 控制 在1 ．5 ～2 的范围内，再键溶液中按0 ．5 L ／m ’溶液 加入2 0 ％的避氧纯氢，将溶液中鲢辕瓴讫，鄂露 将硫降至5 m g ／L 以下，且溶液的过滤性能良好。 o ■ 措 ～ 捌 赶 麟 0 p H 图6溶液的硫含量与温度和p H 的关系 0 ℃。x 一3 0 ℃ F i g6 R e l a t i o nb e t w e e ns u l f u rc o n t e n ta n dp H a t0 ℃a n d3 0 ℃ 由于B a S O 。的溶度积 K s p 1 ．5 1 0 4 小于 S r S O 。静溶壤积 } ≮ 7 ，6 1 0 0 ”，辑以可t 2 采 用沉淀法将溶液的B a2 以硫酸盐的方式与 s r2 分离。当往溶液中加入稀硫酸时，因为主体 金属S p 的浓度大。故酋先发生的沉淀为硫酸 锶。然瑶硫酸舔每B a2 柞翔毵淀转化势硫酸镰。 为了使锻脱除的比较彻底。采取的措煎一是硫酸过 量 超过理论量的6 ～1 0 倍 ，二是长时间反应 1 2 h 以上 和静置。表2 为其实鞭结槊。 表2硫酸用量汪葳应时闻对S P 、B 扩 浣淀率麓彰晌 T a b l e2E f f e c to fa m o u n to fs u l f u r i ca c i da n d r e a c t i n gt i m eO i lo fS r 2 a n dB a 2 p r e c ’l p i t a t i o nr a t e s 盎鎏2 可知，当p H 1 2 酵，C a “、M g 、 F c 2 等均水摆撂比较彻底。农这种条件下，S r 2 水 解尚束发生．实际上，由于机械夹杂作用有少量 s r 发生共沉淀。该条件下的实验结果觅裘3 。尽 管在钙镁浓度较低稚其靛狳率较秣，毽在溶液串的 残余浓囊势不裹，照主体金属锶的夹繁攒失逝较 小。 互3 碳酸锶沉淀 经过净亿的S f c l ，溶液雨碳酸甓镣沉淀静霹得 到S r C O ，嚣演条捧为秘℃、p H 9 ～l l ，碳 万方数据 第2 船 睬雯等还麒一复分解法国哭青露铷各磷簸锩7 l 表3p H 3 时C a ”、M g “台慧对净化的静响 T a b t e3E f f e c to fC a 3 a n dM 9 2 c o n t e n k s0 1 1 p * a r f f l c a t i o na t 蝉 ≥ ．酸鬣铵躐2 t o o l ／1 的浓度步量多次螽1 1 人，用麓为理 论鬣的1 ，2 储。保温4 h ，冷却l O h 。用液固比为2 I 她清术拣涤3 痰 熬詹搓2 2 0 ～2 5 0 ℃下乎瀵， 魏装群为褒茹。奕验褥戮鲍碳羧锷裁分蔚含王i } 一 级鼎标准 袭4 。 3结论 1 磺定默天毒嚣海琢辩用避燕一复分髂法 制备S r C O ，的工艺流程。该溅程姆察次固相转化 表4 磺酸镪矮蠢标准8 专车实疆产燕霞蠢的} ≥轻 々∞ T a b l e4 C o m p a r i s o no fq u a l i t ys t a n d a r do fs t r o n t i u mc a r b o n a t ei nC h i n a 。a n dt h a ti nt h i se x o e r i r a e n t ％ 法流程据魄，有流程铐犟，酸碱淡髓步，锶媳浸出 率较瘫等虢赢。与还骧辕剃备碳酸镣稳工艺滤穗穗 眈。原料的谶应性强。允许以普i 黻泛青石矿为原 瓣。每氯纯镪转诧法籀毙。降低了转证强度，甭增 秘除钙王露鹣袭燕。 2 确定流程趟正艺条搏还原剂为竭 煤。用量为灭胬石质量的6 0 ％，还原斑度1 0 0 0 ℃， 醛藕3 h ；零授鑫渡强魄3 l ，潼度粥℃，酸浸出 液溜照置l ；豫琉p H 1 ．5 ～2 ，每激方米渗漩艇 赠2 0 ％瓣避氧诧氢0 ．50 ；豫钙镁鬈瘸褥虢 酸．用量为理论量的6 ～1 0 倍，1 2 h ；沉淀剂采用 碳靛氲般，硝菔为理论赣的1 ．2 倍．浓度2 t o o l ／L ， 礴℃，p H 一9 ～1 l ；流淀洗巍蠡程2 ∞～2 5 0 ℃ 下予爆即可褥到产暴。 3 碳酸锶产品的膜量达到工业一缄撼橼 攮。 参考文献 三一。她瓣弧。兰坪垒疆炙寿嚣德爨蛰鹰推赣，1 9 6 7 焉有荚．滗概盐王艺学．北京诧学点照出版社，t 9 9 5 ．2 3 4 S t e p h e n ，H ．S o l u b i l i t i e so fI n o r g a n i ca n dO r g a n i cC o m p o u n d s ，V o l 。1 。1 9 7 9 曹索忱．化学试剂与精绑化学品合成洪虢琏．j B 京高等教育出版社，1 9 9 1 ．1 l 拄 天津德王麓。无撬箍工簸手璎，j ￡裒纯学羔盈鞋般社，1 9 7 9 ．1 7 7 P R E P A R 觚l O NO F 瓣。予潲鼍J Me 走挝B O N 1 嚣F 鼗o 垂C 嚣燃T 1 1 EB V ， R E D U C I 墨O N “羚疆慧盎T 珏嚣鞋S 奏鞭嚣鞋o D C H E NW e e 。Z H UY u n ，Y A N GH u i z h e n f 蜀掰啦存镏U n i v e r M v 矽s a u c ea n dT e e h n ．4 c 孵, 酶 麟蟮6 m o g s A B S I ] 7 , C r R e d u c t i o n ”m e t a t h e s i sm e t h o df o rp r e p a r a t i o no fs t r o n t i u mc a r b o n a t ef r o mc e I e s t i t ei s d e v e l o p e d ， T h ee f f e c to fr e d u c i n ga g e n t ，t e m p e r a t u r ea n dt i m eo nl e a c h i n go fs t r o n t i u ma r ei n v e s t i g a t e d ．a n dt h e m e t h o df o rp u r i f i c a t i o no fs t r o n t i u mc h l o r i d es o l u t i o ni sa l s os t u d i e d ， K E YW O R D Sc e l e s t i t e ；p r e p a r a t i o n ；s t r o n t i u mc a r b o n a t e 万方数据