CN103011285B - 一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺。采用先加入硝酸除化学杂质，制备得一种含硝酸不溶物的新化合物，再除去硝酸不溶物，酸溶滤液通过蒸发浓缩结晶，得五水硝酸铋晶体和硝酸铋母液。采用本发明对粗氧化铋提深加工制备五水硝酸铋产品，相比火法处理，省略了前驱体制备和锻烧；化学试剂消耗少，成本仅为1/2左右，相比其他湿法处理，亦节省了大量的化学试剂辅料，简短了工艺流程，成本亦得到了大大的降低；同时降低了废水、废气处理成本，环境更为友好。
Description
技术领域
本发明涉及一种铋系列化工产品的生产方法，尤其是涉及一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺。
背景技术
生产五水硝酸铋化工产品的原料一般有2种，一种是精铋，先由精铋制备氧化铋，再制得硝酸铋，最后制得五水硝酸铋等铋系列化工产品。比如2010年1月20日，中国发明专利申请公开号CNl01628735A，所公开的一种铋系列化工产品的制备方法。该方法对生产原料精铋要求高，导致生产成本居高不下。另一种是直接用氧化铋制得硝酸铋，也可以制得五水硝酸铋等铋系列化工产品。但所要求的氧化铋纯度相当高，而我公司的氧化铋来自于一种电弧炉沉降室物料，含杂质多。主要表现为含有Pb、Cu、、As、Na、Ag、Fe、Ni、Ca、K、Si、Sb等化学杂质，还含有不溶于硝酸的碳类物理杂质。这类氧化铋行业上被称为粗氧化铋。显然，该粗氧化铋不能达到生产氧化铋原料使用标准。传统处理模式采用将该粗氧化铋返还冶炼厂，重新火法还原、除杂、铸锭精铋再使用；还有处理的手段是用采用加酸使其充分溶解的湿法冶炼，过滤物理杂质，通过结晶，加碱制备新化合物或通过萃取分离。以上任一种方法均存在处理成本太高，即要消耗大量化学试剂和排出大量废水。
发明内容
本发明的目是针对所述存在的问题，提供一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺，同时解决传统工艺要消耗大量化学试剂和排出大量废水的问题。使生产成本显著降低，工艺流程简短。
本发明的解决方案是：一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺，使用的粗氧化铋原料中含有化学杂质按PPM浓度计如下：Pb7-12，Cu 25-30，As 1.5-3，Na 0.5-3，Ag 4-7，Fe 100-125，Ni 1-3，Ca 500-600，K 1-4，Si 60-70，Sb 3-5，不溶于硝酸的碳类物理杂质小于原料总质量的0.52%；具体工艺步骤如下：
①称取粗氧化铋过筛-60目≥95％，对筛上物的粗颗粒经诸如球磨机类研磨设备研磨后再过筛，混匀；
②取过筛后的粗氧化铋原料，加入硝酸；以克/克为单位，液固质量比为2-20∶1；硝酸与粗氧化铋原料质量比1-1.5∶1，反应温度0-200℃(优选85℃)，反应时间1-48h(优选4小时)进行化学除杂，控制上清液pH0.5-1.5；制备得一种含硝酸不溶物的新化合物；使得新化合物中铋含量的质量百分比大于99%，反应溶液中铋小于1g/L；压滤，分离；含化学杂质液用公知技术加碱沉铋，铋渣返回与粗氧化铋原料混合再化学除杂，或者送常规的火法冶炼做铋锭回收；所产生的沉铋废液经环保处理，再排放；
③将压滤的滤饼加入过量的硝酸，溶解完全，控制硝酸与滤饼的质量比为0.5-5∶1，温度0-100℃；过滤，过滤后的硝酸不溶物送常规的火法冶炼做还原剂或燃料；酸溶滤液通过蒸发浓缩结晶，得五水硝酸铋晶体和硝酸铋母液；该五水硝酸铋晶体化学杂质按PPM浓度计如下：Pb -，Cu -， As -，Na -，Ag -，Fe 1-2，Ni -，Ca 3-4，K -，Si 2-3，Sb -；
④硝酸铋母液循环使用于化学除杂体系中。
上述粗氧化铋原料来自于一种电弧炉沉降室物料。
上述新化合物主要是次硝酸铋。
上述不溶于硝酸的碳类物理杂质以固态存在。
上述酸溶滤液的主要成分是硝酸铋。
本发明的创新点在于工艺步骤中打破了常规利用硝酸去溶解铋的思路，在粗氧化铋原料中，有条件地加入硝酸溶解含有Pb、Cu、、As、Na、Ag、Fe、Ni、Ca、K、Si、Sb等化学杂质。本发明突破的技术关键是，利用反应条件控制硝酸，让铋生成一种不溶水的次硝酸铋化合物，使得化学杂质变成滤液与铋分离。
本发明具有积极的经济效益及社会效益，经济效益表现在：
采用本发明深加工制备五水硝酸铋晶体产品，相比火法处理再做五水硝酸铋晶体产品，省略了前驱体制备和锻烧；化学试剂消耗少，成本仅为1/2左右，相比其他湿法处理，亦节省了大量的化学试剂辅料，简短了工艺流程，成本亦得到了大大的降低；同样相比CNl01628735A工艺亦大大减少废水、废气的排放，同时降低了废水、废气处理成本，环境更为友好。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面用具体实施方式并结合附图详细描述本发明。
实施例1
一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺，使用的粗氧化铋原料中含有化学杂质按PPM浓度计如下：Pb 9，Cu 30，As 1.5，Na 3，Ag 4，Fe 100，Ni 3，Ca 500，K 2，Si 70，Sb 5，不溶于硝酸的碳类物理杂质小于原料总质量的0.52%；具体工艺步骤如下：
①称取粗氧化铋50g过筛-60目总质量的96％，对筛上物的粗颗粒经诸如球磨机类研磨设备研磨后再过筛，混匀；
②取过筛后的粗氧化铋原料，加入硝酸50g；以克/克为单位，液固质量比为2∶1；硝酸与粗氧化铋原料质量比1∶1，反应温度85℃，反应时间4小时进行化学除杂，控制上清液pH0.5；制备得一种含硝酸不溶物的新化合物；使得新化合物中铋含量的质量百分比大于99%，反应溶液中铋小于1g/L；压滤，分离；含化学杂质液用公知技术加碱沉铋，铋渣返回与粗氧化铋原料混合再化学除杂，或者送常规的火法冶炼做铋锭回收；所产生的沉铋废液经环保处理，再排放；
③将压滤的滤饼加入过量的硝酸，溶解完全，控制硝酸与滤饼的质量比为1∶1，温度85℃；过滤，过滤后的硝酸不溶物送常规的火法冶炼做还原剂或燃料；酸溶滤液通过蒸发浓缩结晶，得五水硝酸铋晶体和硝酸铋母液；该五水硝酸铋晶体化学杂质按PPM浓度计如下：Pb -，Cu -， As -，Na -，Ag -，Fe 1，Ni -，Ca 3，K -，Si 2，Sb -；
④硝酸铋母液循环使用于化学除杂体系中。
实施例2
一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺，使用的粗氧化铋原料中含有化学杂质按PPM浓度计如下：Pb 7，Cu 28，As 2，Na 0.5，Ag 6，Fe 125，Ni 2，Ca 560，K 3，Si 64，Sb 3，不溶于硝酸的碳类物理杂质小于原料总质量的0.52%；具体工艺步骤如下：
①称取粗氧化铋50g过筛-60目总质量的98％，对筛上物的粗颗粒经诸如球磨机类研磨设备研磨后再过筛，混匀；
②取过筛后的粗氧化铋原料，加入硝酸75g；以克/克为单位，液固质量比为20∶1；硝酸与粗氧化铋原料质量比1.5∶1，反应温度0℃，反应时间48小时进行化学除杂，控制上清液pH1；制备得一种含硝酸不溶物的新化合物；使得新化合物中铋含量的质量百分比大于99%，反应溶液中铋小于1g/L；压滤，分离；含化学杂质液用公知技术加碱沉铋，铋渣返回与粗氧化铋原料混合再化学除杂，或者送常规的火法冶炼做铋锭回收；所产生的沉铋废液经环保处理，再排放；
③将压滤的滤饼加入过量的硝酸，溶解完全，控制硝酸与滤饼的质量比为5∶1，温度50℃；过滤，过滤后的硝酸不溶物送常规的火法冶炼做还原剂或燃料；酸溶滤液通过蒸发浓缩结晶，得五水硝酸铋晶体和硝酸铋母液；该五水硝酸铋晶体化学杂质按PPM浓度计如下：Pb -，Cu -， As -，Na -，Ag -，Fe 1，Ni -，Ca 4，K -，Si 2，Sb -；
④硝酸铋母液循环使用于化学除杂体系中。
实施例3
一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺，使用的粗氧化铋原料中含有化学杂质按PPM浓度计如下：Pb 10，Cu 25，As 3，Na 3，Ag 7，Fe 110，Ni 3，Ca 540，K 1，Si 60，Sb 4，不溶于硝酸的碳类物理杂质小于原料总质量的0.52%；具体工艺步骤如下：
①称取粗氧化铋50g过筛-60目占总质量的95％，对筛上物的粗颗粒经诸如球磨机类研磨设备研磨后再过筛，混匀；
②取过筛后的粗氧化铋原料，加入硝酸60g；以克/克为单位，液固质量比为4∶1；硝酸与粗氧化铋原料质量比1.2∶1，反应温度200℃，反应时间1小时进行化学除杂，控制上清液pH1.5；制备得一种含硝酸不溶物的新化合物；使得新化合物中铋含量的质量百分比大于99%，反应溶液中铋小于1g/L；压滤，分离；含化学杂质液用公知技术加碱沉铋，铋渣返回与粗氧化铋原料混合再化学除杂，或者送常规的火法冶炼做铋锭回收；所产生的沉铋废液经环保处理，再排放；
③将压滤的滤饼加入过量的硝酸，溶解完全，控制硝酸与滤饼的质量比为0.5∶1，温度100℃；过滤，过滤后的硝酸不溶物送常规的火法冶炼做还原剂或燃料；酸溶滤液通过蒸发浓缩结晶，得五水硝酸铋晶体和硝酸铋母液；该五水硝酸铋晶体化学杂质按PPM浓度计如下：Pb -，Cu -， As -，Na -，Ag -，Fe 2，Ni -，Ca 3，K -，Si 3，Sb -；
④硝酸铋母液循环使用于化学除杂体系中。
实施例4
一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺，使用的粗氧化铋原料中含有化学杂质按PPM浓度计如下：Pb 12，Cu 26，As 2，Na 0.5，Ag 5，Fe 117，Ni 1，Ca 600，K 4，Si 65，Sb 4，不溶于硝酸的碳类物理杂质小于原料总质量的0.52%；具体工艺步骤如下：
①称取粗氧化铋50g过筛-60目总质量的97％，对筛上物的粗颗粒经诸如球磨机类研磨设备研磨后再过筛，混匀；
②取过筛后的粗氧化铋原料，加入硝酸75g；以克/克为单位，液固质量比为10∶1；硝酸与粗氧化铋原料质量比1.5∶1，反应温度100℃，反应时间24小时进行化学除杂，控制上清液pH1.5；制备得一种含硝酸不溶物的新化合物；使得新化合物中铋含量的质量百分比大于99%，反应溶液中铋小于1g/L；压滤，分离；含化学杂质液用公知技术加碱沉铋，铋渣返回与粗氧化铋原料混合再化学除杂，或者送常规的火法冶炼做铋锭回收；所产生的沉铋废液经环保处理，再排放；
③将压滤的滤饼加入过量的硝酸，溶解完全，控制硝酸与滤饼的质量比为4∶1，温度0℃；过滤，过滤后的硝酸不溶物送常规的火法冶炼做还原剂或燃料；酸溶滤液通过蒸发浓缩结晶，得五水硝酸铋晶体和硝酸铋母液；该五水硝酸铋晶体化学杂质按PPM浓度计如下：Pb -，Cu -， As -，Na -，Ag -，Fe 2，Ni -，Ca 4，K -，Si 3，Sb -；
④硝酸铋母液循环使用于化学除杂体系中。
Claims (4)
1.一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺，使用的粗氧化铋原料中含有化学杂质按PPM浓度计如下：Pb7-12，Cu 25-30，As 1.5-3，Na 0.5-3，Ag 4-7，Fe 100-125，Ni 1-3，Ca 500-600，K 1-4，Si 60-70，Sb 3-5，不溶于硝酸的碳类物理杂质小于原料总质量的0.52%；其特征在于：具体工艺步骤如下：
①称取粗氧化铋过筛-60目≥95％，对筛上物的粗颗粒经诸如球磨机类研磨设备研磨后再过筛，混匀；
②取过筛后的粗氧化铋原料，加入硝酸；以克/克为单位，液固质量比为2-20∶1；硝酸与粗氧化铋原料质量比1-1.5∶1，反应温度0-200℃，反应时间1-48h进行化学除杂，控制上清液pH0.5-1.5；制备得一种次硝酸铋化合物；使得化合物中铋含量的质量百分比大于99%，反应溶液中铋小于1g/L；压滤，分离；含化学杂质液用公知技术加碱沉铋，铋渣返回与粗氧化铋原料混合再化学除杂，或者送常规的火法冶炼做铋锭回收；所产生的沉铋废液经环保处理，再排放；
③将压滤的滤饼加入过量的硝酸，溶解完全，控制硝酸与滤饼的质量比为0.5-5∶1，温度0-100℃；过滤，过滤后的硝酸不溶物送常规的火法冶炼做还原剂或燃料；酸溶滤液通过蒸发浓缩结晶，得五水硝酸铋晶体和硝酸铋母液；该五水硝酸铋晶体化学杂质按PPM浓度计如下：Pb—，Cu—， As —，Na —，Ag —，Fe 1-2，Ni —，Ca 3-4，K —，Si 2-3，Sb—；
④硝酸铋母液循环使用于化学除杂体系中。
2.根据权利要求1所述的一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺，其特征还在于：所述的粗氧化铋原料来自于一种电弧炉沉降室物料。
3.根据权利要求1所述的一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺，其特征还在于：所述的不溶于硝酸的碳类物理杂质以固态存在。
4.根据权利要求1所述的一种用粗氧化铋生产五水硝酸铋的工艺，其特征还在于：所述的酸溶滤液的主要成分是硝酸铋。
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