[发明专利]高纯微粉氧化铋生产方法

说明书

本发明及一种高纯微粉氧化铋的生产方法，属有色金属加工无机化工领域。

氧化铋的用途十分广泛，特别是高纯微粉氧化铋，适用于电子材料、医药、化工及日用化工等行业。

氧化铋传统的生产方法是火法生产工艺。即将精铋溶于硝酸，加温浓缩蒸发成硝酸铋结晶后，在马弗炉内锻烧赶硝;成为碎块状氧化铋，再用磁磨粉碎，筛分，产出氧化铋粉末。这种工艺存在缺陷是：一是在浓缩蒸发与煅烧过中，产生出大量氮氧化物废气，污染环境危害操作人员健康;二是煅烧后的氧化铋碎块在磁磨干磨成尔后的筛分中，产生大量粉尘，污染现场，造成氧化铋的回收损失;三是球磨时，部分瓷球粉末，进入氧化铋中，影响产品质量。另一种方法是用氧气氧化熔融的金属铋，生成氧化铋后再粉碎。

近几年来，国内外均有关于用湿发生产氧化铋的报导。这些报导中见到的有用碳酸氢钠或碳酸钠与铋盐溶液作用生成次碳酸铋，后经灼烧去除CO2生成氧化铋后再粉碎成氧化铋粉末。还有的用氢氧化钠与铋盐酸液作用，直接生成氧化铋。

但是，使用上述诸种方法生产的成品的纯度和粒度都达不到高纯微粒氧化铋的要求;主要原因是在用碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠与铋盐中和作用生成氧化铋过程中，都不可避免地使氧化铋产品中含有Na等杂质;影响氧化铋纯度;而且用上述方法生产的氧化铋还达不到高纯微粒氧化铋的粒度要求，国外为获得微粉产品，常采用物理方法，依靠粉体气流分级机进行粉碎来到达目的。

本发明的目的是提供一种全新的高纯度微粉氧化铋生产工艺，希望用该方法获得的氧化铋微粉纯度高，不但要求产品含Bi₂O₃≥99.9%，而且要求K、Na、Mg、Fe、Pb、Cu、Cd、Ag、As、Cl等20多种杂质含量均＜20PPM;同时要求达到微粒度，要求产品粉末粒度范围在1～5um，甚至＜1um。

本发明是采用化工冶金联合工艺流程来达到上述目的的。

这种高纯微粉氧化铋制造工艺包括溶解、中和、转化、分散四道工序，其中溶解工序包括将金属铋熔化，然后通过片化器将其制成鱼鳞状铋片，再将铋片均匀加入溶化罐中溶解;而后将过滤后的溶液输入中和罐，与碱性中和剂进行中和反应，产出结晶沉淀与液分离，经滤洗后除去产物中夹带的微量杂质;第三步将产物再加入转化器进行转化反应，得到呈聚团状的氧化铋粉末;最后经分散机分散后，即得高纯微粉氧化铋。

在溶解时需将铋片均匀加入稀酸中溶解，所述片化器为一不锈钢筛盘;在使用中该片化器置于液面0.1～2米处;液态金属铋流过片化器时的温度应控制在250～550℃，流量应控制在0.1～2公斤/秒。

在所述生产工艺中，所用溶剂为蒸馏水或离子交换水及化纯级化工材料，1号金属铋;所用碱性中和剂为不含钾、钠的化合物;其中和反应时中和温度＜100℃，中和时间0.5～4小时，中和液终酸;PH：14～9;洗水温度＜100℃，洗水终酸PH：5～8。

所述转化过程是将中间铋盐置于转化器中，将温度控制在150～650℃时完成;所述分散工序由高速碰撞的分散机完成。

根据以上工艺方法生产高纯微粉氧化铋，其优点是所获产品纯度高（99.9%），粒度细小（1～5um）甚至＜1um;同时由于在中和工艺中采用不含K、Na的碱性中和剂，使产品中K、Na等杂质含量甚微，另外，在溶解时采用片化工艺，不仅使铋溶解充分，而且避免了大量生成氮氧化物气体的弊端，减轻对环境的污染和对人体的危害。

以下将详细描述高微粉氧化铋制造工艺。这种制造工艺是化工冶金联合流程，其制造工艺包括溶解、中和、转化、分散四道工序;其中溶解工序包括将金属铋熔化，然后通过片化器制成鱼鳞状铋片，再将铋片均匀加入溶化罐中溶解，溶液经过滤后输入中和罐，加入非K、Na碱性中和剂进行中和反应，生成中间铋盐，呈结晶状与液分离，经洗滤后除去产物中夹带的微量杂质，再加入转化器进行转化反应，转化后的氧化铋粉末出现聚团现象，最后经高速碰撞的分散机分散以后即成合格的高纯微粉氧化铋产品。

其工艺流程可以表达为：

金属铋→熔化→片化→铋片→溶解→溶液→过滤→滤液→中和（加入碱性中和剂）→晶体→干燥→中间铋盐→转化→分散→包装→高纯微粉氧化铋。