一种由铋金属湿法制备针状氧化铋的工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种由铋金属湿法制备针状氧化铋的工艺。是通过在电弧作用和低温情况下，使铋原料熔解成铋液，进而形成大量铋蒸气，通过与空气中的氧接触生成形貌为球状的β-氧化铋，再将β-氧化铋加入硝酸，控制反应时间，再加入氢氧化钠调节pH值，制备得形貌为针型的α-氧化铋。本发明专利技术的实施，可节省大量酸、碱，并可以回收硝酸钠晶体副产品。大大的降低了辅料消耗，并且易于在工业生产上实现。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铋产品的深加工处理技术，特别是一种由铋金属湿法制备针状氧化铋的工艺。
技术介绍
氧化铋(Bismuthoxide)的化学式Bi2O3，分子量465.96，熔点 820°C，沸点 1890°C， 氧化铋为黄色单斜晶系结晶，有球形、针形等等。其相对密度为8.9，熔点825°C，溶于酸，不溶于水和碱。氧化铋作为一种电子功能材料，广泛用于压敏电阻，氧化锌避雷针器，彩色显象管，电容器等电子工业产品的制造。另外，电池行业和超导技术中也有氧化铋的应用。目前传统工艺制备针状氧化铋的方法有:第一种是采用铋金属加硝酸溶解，再加入碱制备得次硝酸铋，然后通过高温煅烧得针状氧化铋；第二种是用铋金属加入硝酸溶解成硝酸铋溶液，再调节加入过量碱 液，调节PH值，制备得针状氧化铋；第二种是2011年04月06日，中国专利技术专利申请公布号CN102001706A所公开的一种火法氧化铋生产方法，将铋锭破碎、制粉并过筛后投入卧式旋转氧化炉内升温，通过阶梯加热方式实现对氧化炉的温控，该阶梯加热包括升温和恒温阶段的重复出现，同时通入氧气氧化铋粉，氧化阶段完毕，停止供氧并降温至室温后出炉，得到氧化铋。该工艺需对铋锭破碎，制粉，且粒度要足够细，氧化时物料料层要足够薄，氧化后得到氧化铋产品经常氧化不完全，且工艺步骤多，不利于产业化。
技术实现思路
基于上述存在的问题，本专利技术提出一种由铋金属湿法制备针状氧化铋的工艺，该工艺通过电弧直接生产β_氧化铋，再用硝酸和氢氧化钠制备得α-氧化铋，可节省大量酸、碱，并可以回收硝酸钠晶体副产品。大大的降低了辅料消耗，并且易于在工业生产上实现。本专利技术的技术方案是:一种由铋金属湿法制备针状氧化铋的工艺，通过在电弧作用和低温情况下，使铋原料熔解成铋液，进而形成大量铋蒸气，通过与空气中的氧接触生成形貌为球状的氧化铋，再将氧化铋加入硝酸，控制反应时间，再加入氢氧化钠调节PH值，制备得形貌为针型的α -氧化铋；具体工艺条件步骤如下: ①将铋原料放入电弧炉中，对系统进行负压抽空气，通电在电弧作用下铋原料熔解成铋液，进而形成大量铋蒸气；通过与空气中的氧接触生成形貌为球状的β_氧化铋；工艺过程中，控制炉温300 500°C ;电弧炉工作电压32 64V，工作电流1000 24000A ； ②取球状的β_氧化秘，加入硝酸；以克/克为单位，液固质量比为I 10:1;硝酸与氧化铋质量比0.1 1: 1，反应温度85 100°C，反应时间3 4h ;使反应物变白色； ③在步骤②的白色反应物中，直接加入碱液，调节pH值11 14，温度25 100°C，继续反应2h，离心或压滤固液分离，得到针状氧化铋；④将离心或压滤固液分离的后液体，调节PH6 8，蒸发，浓缩，结晶得硝酸钠晶体。本专利技术所述铋原料为铋锭、铋珠、铋粉及各类铋金属。本专利技术相比传统工艺有如下优势: 1、本专利技术所述铋原料无需经过破碎，研磨，制粉等工艺，采取投料方式为直接入炉； 2、环保，无氮氧化物排放，废水中的硝酸钠溶液通过蒸法浓缩制备，还可以得硝酸钠晶体副广品。3、成本优势，本专利技术相比传统工艺节省了大量酸、碱，大大的降低了辅料消耗，尤其对酸碱辅料价格高的地方成本优势更加明显， 4、易于在工业生产上实现。附图说明图1为实施方案的X射线衍射分析图。图2为实施方案I中的电子扫描显像图。图3为实施方案2中的X射线衍射分析图。图4为实施方案2中的电子扫描显像图。图5为实施方案3中的X射线衍射分析图。图6为实施方案3中的电子扫描显像图。具体实施例方式本专利技术以下结合 附图和具体实施例做进一步描述，但并不是限制本专利技术。本实施例铋原料为铋锭金属。由铋金属湿法制备针状氧化铋的工艺，通过在电弧作用和低温情况下，使铋锭金属熔解成铋液，进而形成大量铋蒸气，通过与空气中的氧接触生成形貌为球状的β_氧化铋。再将氧化铋加入硝酸，控制反应时间，再加入氢氧化钠调节pH值，制备得形貌为针型的α -氧化秘。1、本实施例熔铋温度350 500°C，工作电压32 64V，电流1000 24000A，负压抽空气，It铋锭产出氧化铋1.116t，所得氧化铋产品中Bi 99.9%，晶相及电镜见附图1和附图2。2、β -氧化铋直接制备得次硝酸铋；取β -氧化铋30g加入6.3 7.5g硝酸，温度85°C，反应时间3h，所得产品为白色粉体，晶相及电镜见附图3和附图4。3、次硝酸铋转换为针状氧化铋，直接加入碱液，调节pH值13，温度25 100°C，离心或压滤固液分离，得到针状氧化铋。4、实施内容2中产品中反应物变白色后，加入NaOH调节pH 13，继续反应2h，固液分离，烘干得针状氧化铋。晶相及电镜见附图5和附图6。5、上步骤固液分离后液体含硝酸钠，调节pH6 8，通过蒸法浓缩制备得硝酸钠晶体副广品。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由铋金属湿法制备针状氧化铋的工艺，其特征在于：通过在电弧作用和低温情况下，使铋原料熔解成铋液，进而形成大量铋蒸气，通过与空气中的氧接触生成形貌为球状的β?氧化铋，再将β?氧化铋加入硝酸，控制反应时间，再加入氢氧化钠调节pH值，制备得形貌为针型的α?氧化铋；具体工艺条件步骤如下：①将铋原料放入电弧炉中，对系统进行负压抽空气，通电在电弧作用下铋原料熔解成铋液，进而形成大量铋蒸气；通过与空气中的氧接触生成形貌为球状的β?氧化铋；工艺过程中，控制炉温300～500℃；电弧炉工作电压32～64V，工作电流1000～24000A；?②取球状的β?氧化铋，加入硝酸；以克/克为单位，液固质量比为1～10:1；硝酸与氧化铋质量比0.1～1:1，反应温度85～100℃，反应时间3～4h；使反应物变白色；③在步骤②的白色反应物中，直接加入碱液，调节pH值11～14，温度25～100℃，继续反应2h，离心或压滤固液分离，得到针状氧化铋；④将离心或压滤固液分离的后液体，调节pH6～8，蒸发，浓缩，结晶得硝酸钠晶体。

【技术特征摘要】
1.一种由铋金属湿法制备针状氧化铋的工艺，其特征在于:通过在电弧作用和低温情况下，使铋原料熔解成铋液，进而形成大量铋蒸气，通过与空气中的氧接触生成形貌为球状的β-氧化铋，再将β-氧化铋加入硝酸，控制反应时间，再加入氢氧化钠调节pH值，制备得形貌为针型的α -氧化铋；具体工艺条件步骤如下: ①将铋原料放入电弧炉中，对系统进行负压抽空气，通电在电弧作用下铋原料熔解成铋液，进而形成大量铋蒸气；通过与空气中的氧接触生成形貌为球状的β_氧化铋；工艺过程中，控制炉温300 5...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢伟红，曹永燃，王志雄，肖辉，吴祖祥，
申请(专利权)人：湖南金旺铋业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：