[发明专利]一种高纯度碳酸锶的制备方法

说明书

高纯度碳酸锶是一种重要的无机精细化工品，是电子工业必不可少的重要原料，与二氧化钛化合成的钛酸锶(SrTiO₃)是重要的电子工业材料。

目前世界上只有少数国家如日本、美国、法国等能生产高纯度碳酸锶。其制造方法多以工业碳酸锶(一般碳酸锶含量为97％左右)为原料，经酸(如盐酸、硝酸等)溶解，将不溶于水的碳酸锶变成溶于水的锶盐，工业碳酸锶中的碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、三氧化二铁、硫化物等杂质也被酸溶解，与锶盐一起进入溶液中。为了提高碳酸锶的纯度必须将这些杂质含量降低到允许范围，其主要方法是采用多次重结晶方法，然而这些盐类在水中的溶解度不同，有的差别很大，有的差别不大，这样就造成了重结晶法的分离上的困难，如以硝酸为溶解剂所得溶液为硝酸镁、硝酸钙、硝酸锶、硝酸钡及铁盐，其中硝酸钙溶解度最大，0℃为100克/100克水，而30℃时可达150克/100克水；硝酸钡的溶解度最小，0℃时只为5克/100克水左右，90℃时也不过为30克/100克水左右，如此大的溶解度差别用重结晶法分离比较容易。但是硝酸锶和硝酸钡的溶解度差别不大分离困难，再加上结晶时难免的吸附作用、夹带现象，所以带来操作上的困难，当然反复次数越多纯度越高，但是造成流程增加、收率减少，从经济上讲是不合理的。若以盐酸为溶解剂其产物的溶解度差别就要小，分离也就相应困难。氢氧化物也如此。同时由于加入酸就必然要使用碳酸盐如铵盐或钠盐来沉淀，这样就带来环境污染也是该法的缺点。另外用重结晶法很难保证杂质含量可以根据不同用户的不同要求准确达到，即所谓的选择性差。故该法的市场适应性差，市场竞争力也就相应减弱。总之重结晶法不是制造高纯度碳酸锶的理想方法。

本发明的目的在于提供一种工艺简单、易于操作、产品质量稳定的高纯度碳酸锶的制备方法。

本发明的目的是这样实现的，它以工业碳酸锶为原料来制备，采用无机或有机酸的铵盐作溶解剂，其中溶解温度80℃～160℃，溶解剂的浓度为20％～70％；同时加入除铁、硫剂，其中除铁、硫的温度为20℃～140℃，除铁、硫剂的浓度为5～20％；再用精制剂作除镁、钙、钡剂除去杂质来提纯工业碳酸锶，其中反应温度10℃～80℃，精制剂的浓度为5％～40％。

本发明是经过对碳酸锶及其杂质的性质进行了认真的研究，特别是对性质进行了认真的研究，特别是对工业碳酸锶中所含的主要杂质Fe⁺⁺⁺、S⁺⁺、Ca⁺⁺、Ba⁺⁺、Mg⁺⁺等进行了卓有成效的研究后发现，这些杂质可以与某些精制剂反应生成沉淀而选择性极高，分离的有效性大大提高，一般都在95％以上，而锶的损失率都在10％以下，用空气或浓度为5％～10％的过氧化氢或5％～20％的二氧化锰、高锰酸钾、氯酸盐(如氯酸钾)、硝酸铅与反应物中铁、硫杂质所需要消耗的理论量的1.5～6.5倍的重量加入，在20～140℃并在搅拌条件，反应30分钟至4小时，可达到除铁、硫之目的。并用硫酸铵、碳酸铵、草酸铵或工业酒精，其浓度根据原料中杂质形态不同在5％～40％之间调整，在10℃～80℃条件下，反应压力为常压至8Kg/cm²，同时搅拌，反应时间30分钟～3小时，既可达到除镁、钙、钡的精制作用。从而达到无须反复进行重结晶即可达到提纯锶的目的，同时又节省了能耗，降低了成本。

本发明法不用酸溶解工业碳酸锶，而是采用一种可以反复使用的盐类来溶解工业碳酸锶，可以有效地解决用酸分解法带来的设备腐蚀、操作环境污染等问题，节约了酸和碱的使用，达到降低成本的目的。利用20％～70％甲酸铵、乙酸铵及少量增溶剂在80℃～160℃时，控制反应的压力在2～7.5Kg/cm²的条件下反应30分钟至6小时，即可溶解工业碳酸锶。

本发明法可以提高工业碳酸锶的利用率，因为重结晶法中的钙、锶、钡盐的相互夹带现象严重，所以利用率低。这是本发明法生产成本低的主要原因。本发明法虽然使用多种沉淀剂但不会增加过多成本，这是因为工业碳酸锶的杂质含量很少，主含量碳酸锶含量一般为97％，全部杂质量总合不会超过3％，工业碳酸锶标准中规定，CaCO₃含量为0.5％～1.2％，BaCO₃为0.5～2％，Fe₂O₃≤0.01～0.012％，总S≤0.08～0.16％。由此可见除去这些杂质所需要的精制剂的量极少，不会使成本增加过多，同时这些精制剂都是工业生产产品，质量有保证，易得，价格低。