[发明专利]一种氧化铋的常压水热法转相工艺

说明书

技术领域

本发明是一种氧化铋的常压水热法转相工艺，属于晶体制备技术领域。

背景技术

氧化铋纯品有α型和β型。α型氧化铋为黄色单斜晶系结晶，相对密度为8.9，熔点825℃，溶于酸，不溶于水和碱。β型氧化铋为亮黄色至橙色，正方晶系，相对密度8.55，熔点860℃，溶于酸，不溶于水，容易被氢气，烃类等还原为金属铋。自湖南金旺铋业股份有限公司率先通过氧气制造氧化制备氧化铋用于工业化生产后，α氧化铋有了新的生产工艺；即：通过电弧炉直接氧化制备得氧化铋为β氧化铋，目前市场需求一般为α氧化铋，传统的转相是通过化学法，或中高温煅烧转相来实现。所述的化学法是通过铋锭溶解于过量的硝酸，再通过加碱转换成次硝酸铋，由次硝酸铋溶液进行中高温煅烧制备得α氧化铋；该工艺辅料消耗高，成本高，且环境不友好，且工艺生产流程长，能耗也高。所述的中高温煅烧转相是使用电弧法制备得β氧化铋，再由β氧化铋进行550～800℃中高温煅烧得α氧化铋，中高温煅烧转相工艺环境友好，成本低廉，但转相仍存在较高能耗。

2013年02月13日，湖南金旺铋业股份有限公司在中国发明专利申请公开号CN102923772A中，公开了一种氧化铋水热法转相方法，是将β氧化铋处理成粒度为500～600纳米的粉末后，在水相中直接转换成α氧化铋，无需经过中高温煅烧转化，反应过程是：β型氧化铋+H₂O_热→α型氧化铋+H₂O。该工艺需要两个条件，一是β氧化铋要处理成粒度为500～600纳米的粉末；二是转相需要2atm～20atm的压力。因而对工艺设备提出了苛刻的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了上述方法中不足，提供了一种氧化铋的常压水热法转相工艺，使β氧化铋在水相中直接转换成α氧化铋，无需经过中高温煅烧转化，本发明工艺设备简单实用，无需酸辅料消耗，对环境非常友好，产品纯度非常高，氧化铋含量可达99.9%。

本发明采用以下技术方案来实现：

一种氧化铋的常压水热法转相工艺，于常压下，将β型氧化铋通过水热法转换成α氧化铋，具体是：1atm压力下，取KOH或者NaOH溶于水相中，控制水相中KOH或者NaOH质量百分比含量为1～1.1%；将β氧化铋原料以质量体积比1:3～5g/ml的比例分散于水相中，于85～100℃下， 转换时间0.1h～5h，待转换反应完成后，采用离心设备、压滤、抽滤等液固分离设备分离α氧化铋与水相，所得带一定水分的α氧化铋产品于80～50℃条件下烘干，分离的含OH^-的水相返还体系继续用于作为β氧化铋转换为α氧化铋的分散剂及媒介；反应方程式：β型氧化铋+ OH^-（100℃）→α型氧化铋+ OH^- 。

本发明α型氧化铋晶体的水热生长，是利用标准大气压条件的热水溶解，使分散于水相中的β型氧化铋，通过溶解反应生成溶解产物，并达到一定的过饱和度而进行结晶和生长为α型氧化铋晶体。

与现有技术比较：本发明使β型氧化铋在水相中直接转换成α型氧化铋，无需经过中高温煅烧转化，本发明的转相是以水分子作为媒介，不使用其他任何化学助剂，是一种全新的工艺，生产工艺简单，设备简单，成本低廉，能耗低，转相温度低。所产生的分离的水相仍然是含OH^-的水相，无外排对环境非常友好。通过XRD晶相图可以观察到，本发明制备得棒状α型氧化铋，且形貌均匀，分散性好，产品纯度非常高，氧化铋含量可达99.9%，各类杂质低。

本发明与CN102923772A比较的积极意义在于，常压下生产，常温或者≤100℃，设备、工艺简单，成本低廉，能耗低，转相温度低，本产品原料为电弧法制备得β氧化铋。不需要将β氧化铋要处理成粒度为500～600纳米的粉末；对工艺设备无苛刻的要求。因此生产成本明显比CN102923772A降级80%以上，是本领域技术人员无法想到。

附图说明

图1为本发明转相前β型氧化铋XRD图。

图2为本发明转相后α型氧化铋XRD图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，本实施例是对本发明的进一步说明，不是对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据本发明的内容进行非本质的改进和调整。

本实施例的β型氧化铋是由电弧法制备的，转相前β型氧化铋晶相XRD见附图1。称取30.0gβ氧化铋，1.0g氢氧化钠，加入装有90ml水的烧杯中，常温常压下搅拌3h，过滤、于105℃下烘干得产物29.73g，反应后减少重量主要为物料转移损耗；水热法转相后α型氧化铋晶相XRD见附图2。