本发明专利技术公开了一种利用氢冶金技术生产高纯碳酸锶的方法，包括如下步骤：步骤1、制备天青石球团；步骤2、将天青石球团在回转窑预热后送入流化床反应器内，向流化床反应器中通入氢气，得硫化锶球团；步骤3、将硫化锶球团浸入水中，得氢氧化锶水溶液；步骤4、将氢氧化锶水溶液中加入到反应釜中，继续加入结构导向剂，并通入二氧化碳，在一定温度下进行反应，反应产物经过滤、洗涤后得纺锤状的高纯碳酸锶。本发明专利技术利用氢冶金取代碳冶金，减少含碳能源使用，消除了碳排放；并且氢气的分子量小、穿透力强、扩散能力强，还原效果好，能够加快反应速率，提高生产效率；同时过程中采用CO2作为酸化剂和沉淀剂，可以消耗CO2。。。
【技术实现步骤摘要】
一种利用氢冶金技术生产高纯碳酸锶的方法
[0001]本专利技术涉及一种利用氢冶金技术生产高纯碳酸锶的方法，属于材料
技术介绍
[0002]碳酸锶是有着重要作用的无机工业原料，主要用于电子陶瓷、冶金、焰火、彩色显像管玻壳、磁性材料及其它锶盐的制备原料。碳酸锶应用于铁酸盐中，可以改善铁酸盐的磁学性能。近几年来，伴随国内制造行业的不断发展，带动了无线电元件、磁性材料及工业陶瓷的发展，进而对高品质的碳酸锶的需求量也持续攀升。
[0003]专利CN201610179044.4、CN200610042950.6以天青石为原料，采用复分解法生产碳酸锶，存在反应过程较慢、工艺流程长且复杂、不易控制，锶的转化率较低，添加HCl、Na2CO3、NH4HCO3等，消耗大量化工原料，废水排放量大，能耗高，污染生态环境，导致造成了生产成本普遍偏高、产品纯度和质量不稳定等难题。专利CN200510057057.6以天青石为原料，采用碳还原法生产碳酸锶，天青石碳还原法制备高纯碳酸锶是我国目前使用最为普遍的方法，该工艺路线比较成熟，工艺过程、设备比较简单，经济效益好，但该工艺生产过程中锶的利用率不高，工作环境也极其恶劣，并且在以碳为还原法的过程中，碳用量大、还原温度高、还原时间长，导致能耗高、碳排放量大，并且会产生大量的SO2、NO
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、氨气、硫化氢等污染气体排放和大量渣、尘等固废排放，污染严重。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是，针对上述情况，本专利技术提供一种利用氢冶金技术生产高纯碳酸锶的方法，采用该方法可实现纯度高的优质碳酸锶，同时可避免传统碳还原法制备碳酸锶时碳排放量大、污染严重的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种利用氢冶金技术生产高纯碳酸锶的方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1、将天青石矿石进行粉碎、过筛，加入粘结剂，经配料、混合、造球、干燥，制得天青石球团；
[0008]步骤2、将步骤1得到的天青石球团在回转窑预热后送入流化床反应器内，向流化床反应器中通入氢气，天青石球团经过还原后，得硫化锶球团；
[0009]步骤3、将步骤2得到的硫化锶球团浸入水中，升温溶解，氢氧化钠调节溶液pH值，加入离子沉淀剂，搅拌一定时间后进行热过滤、滤液冷却重结晶，滤除结晶后，得氢氧化锶水溶液；
[0010]步骤4、将步骤3得到的氢氧化锶水溶液中加入到反应釜中，继续加入结构导向剂，并通入二氧化碳，在一定温度下进行反应，反应产物经过滤、洗涤后得纺锤状的高纯碳酸锶；由于具有特殊形貌以及较高纯度，生产的高纯碳酸锶在陶瓷加工、光电材料以及磁性材料领域有广阔的应用前景。
[0011]步骤1所述的粘结剂为石墨或碳纤维，天青石矿石粉碎、过筛后获得天青石矿粉，
天青石矿粉的粒度不小于250目，天青石矿粉与粘结剂的质量比为 100：(1～5)，天青石矿粉与水的质量比为100：(5～20)，天青石球团的直径为 5～30mm。
[0012]步骤2所述的天青石球团的预热温度为800～950℃，氢气流速为 0.1～0.5L/min，还原温度为950～1200℃，还原时间为5～8h。
[0013]步骤3所述的离子沉淀剂为硫化钠或多硫化铵。离子沉淀剂用于除去溶液中溶解度较大的钙、铅、锌等离子。
[0014]步骤3所述的硫化锶球团：离子沉淀剂：水的质量比为100：(0.2～1)： (600～1500)，温度为80～90℃，pH值为8～12，搅拌时间为0.5～2h。
[0015]步骤3所述的氢氧化锶水溶液的质量浓度为2％～4％。
[0016]氢氧化锶水溶液为热过滤后滤液冷却重结晶后，滤除结晶后的溶液，结晶的成分主要包括铝、钡、钙、铅、镁、锌等金属氢氧化物沉淀。
[0017]步骤4所述的结构导向剂为均苯三甲酸或对苯二甲酸。
[0018]步骤4所述的氢氧化锶水溶液：结构导向剂的质量比为100：(0.2～0.5)，二氧化碳通入量为0.2～0.5m3/h，反应温度为80～90℃，反应时间为24～48h。
[0019]所述的高纯碳酸锶为长度为2～15μm，宽为2～5μm的纺锤状，纯度大于98％。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术将天青石与碳基粘合剂进行混合造球，天青石球团预热后进入到流化床还原炉内，天青石球团在炉内翻滚过程中与氢气混合，在流化床还原炉内发生以天青石球团中的硫酸锶、氢气、天青石球团中的碳基粘结剂联合主导的以硫酸锶还原、水煤气变换高度集成的氢冶金过程。氢气在高温下还原天青石，氢气还原天青石产出水蒸气，水蒸气与碳基粘合剂发生水煤气变换反应又生成氢气与一氧化碳，形成一个耦合反应，从而实现氢气与一氧化碳对天青石的快速还原。由于化学反应的选择性，绝大部分一氧化碳将从天青石球团内部溢出，在还原炉燃烧空间内作为燃料使用。只有当流化床还原炉内碳基粘结剂完全析出后，天青石球团中的硫酸锶才会与一氧化碳进行以二氧化碳为产物的主的冶金还原反应，从而使天青石得到充分还原。
[0022](2)本专利技术将硫化锶球团浸入水中，并升温使使之溶解，通过调节溶液pH值，使硫化锶转变为可溶于热水的氢氧化锶，并且硫化锶中的金属杂质离子大部分会转变为氢氧化物沉淀，同时少量氢氧化物沉淀还会转变为溶于水的在后续的结晶过程中不会随结晶而析出的金属羟基络合物，进一步加入离子沉淀剂使残留的金属杂质离子及溶解常数大的金属氢氧化物沉淀转变为溶解度更小的硫化物沉淀，最后溶液进行热过滤，所得滤液冷却重结晶，滤除结晶后，得高纯度的氢氧化锶水溶液。
[0023](3)本专利技术碳酸锶沉淀过程中加入结构导向剂，利用结构导向剂中羧基与Sr
2+
离子之间存在配位和静电作用，羧基选择性的吸附在碳酸锶的晶面上，降低了这个晶面的比表面能，并且阻止碳酸锶进一步沉积在这个晶面上，降低这个晶面的生长速率，从而增加这个面的表面积占总表面积的比例，实现对碳酸锶晶体形貌的调控。
[0024](4)本专利技术制备的纺锤状的碳酸锶可以让更多的碳酸锶有序堆积，并且沿特定的晶面生长，使碳酸锶与杂质离子更容易分离，有效提高了碳酸锶的纯度。另外，纺锤状的碳酸锶由于各个微粒堆积成粒子时处于比较松散的状态，分散性较好，比表面积较大、与其他物质的接触面积更大，在陶瓷加工、光电材料以及磁性材料等领域，可以与其他物质发挥更
好的协同效应，从而表现出优异的光、电、磁等方面的特性。
[0025](5)本专利技术提出的利用氢冶金取代碳冶金，避免了传统的碳还原过程中，以碳为还原剂，碳热还原反应动力学条件较差，还原速率慢等不足，由于氢气的分子量小、穿透力强、扩散能力强，还原效果好，能够加快反应速率，提高生产效率；采用氢氧化钠调节溶液pH值，使硫化锶粉末溶解，重结晶氢氧化锶后的废水经过多次蒸发制得硫化钠副产品，避免硫化氢废气污染环境，且具有一定的经济效益；采用CO2作为酸化剂和沉淀剂，避免Na2CO3等化工原料加入，并且可以消本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用氢冶金技术生产高纯碳酸锶的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将天青石矿石进行粉碎、过筛，加入粘结剂，经配料、混合、造球、干燥，制得天青石球团；步骤2、将步骤1得到的天青石球团在回转窑预热后送入流化床反应器内，向流化床反应器中通入氢气，天青石球团经过还原后，得硫化锶球团；步骤3、将步骤2得到的硫化锶球团浸入水中，升温溶解，氢氧化钠调节溶液pH值，加入离子沉淀剂，搅拌一定时间后进行热过滤、滤液冷却重结晶，滤除结晶后，得氢氧化锶水溶液；步骤4、将步骤3得到的氢氧化锶水溶液中加入到反应釜中，继续加入结构导向剂，并通入二氧化碳，在一定温度下进行反应，反应产物经过滤、洗涤后得纺锤状的高纯碳酸锶。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述粘结剂为石墨或碳纤维，天青石矿石粉碎、过筛后获得天青石矿粉，天青石矿粉的粒度不小于250目，天青石矿粉与粘结剂的质量比为100：(1～5)，天青石矿粉与水的质量比为100：(5～20)，天青石球团的直径为5～30mm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述天青...
【专利技术属性】
技术研发人员：王章忠，鲍杰华，巴志新，张泽武，崔雨欣，白珈凯，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：
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