[发明专利]片状碳酸锶粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机化工技术领域，涉及一种片状碳酸锶粒子的制备方法，尤其涉及一种以中低品位的天青石矿为原料，采用碳还原法制备片状工业碳酸锶或高纯度碳酸锶粒子的方法。

技术背景

碳酸锶化学式SrCO3，分子量147.63。白色粉末，不溶于水，微溶于含二氧化碳的水和铵盐溶液。加热至900℃分解成氧化锶和二氧化碳，溶于稀盐酸和稀硝酸并放出二氧化碳。熔点1497℃。用作电子元件材料、光谱试剂、烟火材料、制彩虹玻璃和其它锶盐的制备。碳酸锶粉体的纯度、晶形和表面特性对应用领域的开发和适用性至关重要。片状碳酸锶粒子粒径均匀，流动性和疏散性好，易于其它粉状粒子混合均匀，主要应用于发光材料、磁性材料和电子材料的制备等领域。

目前利用天青石矿石制备碳酸锶粉体的通用方法，是将天青石矿石置于1100～1150℃下焙烧后，用碳还原成可溶性的硫化锶熟料，水热浸取以后得到锶溶液，再采用CO₂、Na₂CO₃或NH₄HCO₃沉淀，即可得到碳酸锶固体和相应的副产物H₂S、Na₂S或NH₄HS。目前大多数企业采用CO₂碳化，回收硫化氢制备硫磺和硫代硫酸钠等副产品。这种方法主要存在以下几个方面的问题：首先，环境污染严重，含硫废水、废气和废渣处理困难，工作环境极其恶劣，同时还存在着硫化氢的泄漏危险；其次是产品中硫含量偏高，产品档次难以提高，无法满足国内外客户对特殊形貌和更高品质碳酸锶的需求。另外，通常情况下，上述工艺生产的碳酸锶产品粒子呈条状、棒状或橄榄状，分离性能差、粉体的流动性能不理想，在材料领域的应用受到很大限制。

我国青海柴达木盆地、湖北黄石及重庆等地拥有丰富的天青石资源，随着规模化开采不断扩大，矿石品位呈快速下降趋势，除个别地区少部分矿点外，大多数矿石硫酸锶含量在40％～60％左右。通过选矿富集后的天青石矿品位可达到70％～80％左右，适合碳还原法生产碳酸锶的需要。但如果采用上述通用的焙烧还原、浸取、黄水除钙钡精制，然后二氧化碳碳化的方法生产，得到的碳酸锶产品中碳酸锶含量在97％左右，但总硫含量更是难以控制，很难稳定生产符合国际市场大量需要的碳酸锶含量大于98％，总硫含量更低，表观物性和分散性能优异的高品质碳酸锶产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用天青石矿生产品质优良、硫含量控制严格、分散性好的片状碳酸锶粒子的方法。

本发明片状碳酸锶粒子的制备方法，包括以下工艺步骤：

(1)熟料制备：将选矿富集后的天青石矿与还原煤分别破碎，并以矿煤比1∶0.4～1∶0.6的重量比混合，置于焙烧炉中，在1100～1150℃下焙烧1.5～2.0小时(锶、钙、钡等的硫酸盐被还原为相应的硫化物，石英和硅酸盐部分转化成更稳定的硅酸盐)，得到硫化锶熟料。

选矿富集后天青石矿的硫酸锶品位大于60％即可，还原煤以高炭低硫煤为佳。

在天青石矿与还原煤粉混合过程中，加入天青石矿与还原煤粉总量4～6％的水，以降低细粒天青石矿粉和煤粉的损失，同时还原过程中产生大量水煤气成分，增强还原能力。

(2)熟料浸取：将硫化锶熟料用其重量3～5倍的水，根据矿石中钡含量情况，加入熟料重量0.5～1％的除钡剂，于90～100℃浸取1～2小时，得到含硫化锶、硫氢化锶和氢氧化锶的热水溶液，保温沉降并热过滤得到几乎不含水不溶物的锶溶液。

采用的除钡剂为可溶性或微溶性的硫酸盐，如硫酸钠、石膏等。

(3)催化氧化：在上述不含水不溶物的锶溶液中加入催化剂和氧化剂，于20～80℃搅拌处理，溶液颜色由黄色逐渐变为白色或浅黄色，同时析出大量固体硫磺；沉降过滤。

采用的催化剂为过渡金属的有机物，如絮状碱式氧化锰、钨钼杂多化合物或三酞氰钴磺酸盐金属有机化合物等，加入量为20～50ppm；采用的氧化剂为次氯酸钠、双氧水或氧气，其加入量为溶液中S2-化学当量的1～1.05倍。

(4)碳化处理：上述滤液采用碳酸钠或二氧化碳进行碳化，使滤液中的锶离子沉淀完全，过滤分离，用水洗涤，干燥得到片状碳酸锶粒子。固体硫磺经水洗得硫磺产品，水洗液并入滤液进入碳化工序。

当采用碳酸钠进行碳化时，在滤液中加入质量浓度10～30％的碳酸钠溶液，于25～50℃进行碳化，使滤液中的锶离子沉淀完全并稍过量，过滤分离后用水洗涤至无碳酸根后，干燥得到片状碳酸锶粒子。