CN103910372A - 一种采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法。本发明具体工艺过程包括以下步骤:破碎,酸溶,分离,除杂,碳化。用粉碎机将锶残渣粉碎,将锶渣中加入热水搅拌成浆后加酸溶解,不溶物分离出去后,母液中加入碱除去大量钙杂质,过滤所得滤液经碳化,得碳酸锶沉淀,沉淀经漂洗,过滤烘干得碳酸锶成品。此工艺简单,操作方便,变废为宝,既保护了环境,又是对锶资源的充分利用。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程和化工技术领域,具体涉及一种锶盐残渣的综合回收利用方法,尤其是一种采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法。
背景技术
碳粉还原天青石水浸取锶盐的方法会产生大量的废渣,这些废渣深埋或直接暴露在外,遇到雨水浸湿,生成碱性物质使土壤和地下水碱化,严重破坏生态环境。据统计每生产一吨SrCO3产生2.5吨浸取渣。这部分废渣主要是SrS、SrCO3、SrSO4、SrSiO3、C、CaO、煤石矸等。这些废渣中还有高达20%以上锶没有得到利用,所以回收利用锶盐渣既解决了大量锶渣对环境的污染问题,又提高了锶资源的利用率。
发明内容
本发明的目的在于保护生态环境,节约锶资源,变废为宝,利用锶盐残渣生产出工业碳酸锶,创造出更大的经济价值。
本发明的提供的技术方案为:
一种采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法,包括以下步骤:
(1)将锶盐残渣进行破碎,将破碎后的锶盐残渣用热水打浆,形成料浆;
(2)步骤(1)所得料浆用盐酸溶解锶盐,盐酸加入量使料浆pH<3,不断搅拌料浆0.5~1小时后静置反应3-5小时;
(3)步骤(2)反应后的料浆中加入锶盐残渣中和过量的盐酸,锶盐残渣加入量使料浆pH调至5.8~6.2;
(4)将步骤(3)所得料浆过滤,加热滤液,不断搅拌下向热的滤液中加入NaOH,热过滤分离沉淀,得锶母液;
(5)将步骤(4)所得锶母液中加入碳酸氢铵至碳酸锶沉淀完全,静置过滤得碳酸锶沉淀,将沉淀漂洗,过滤,烘干得到成品碳酸锶。
优选地,本发明所述的一种采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法中,步骤(1)所述的锶残渣破碎是用粉碎机将锶残渣粉碎,使其全部通过80目筛。
优选地,步骤(1)中热水的温度范围为70℃~80℃。
优选地,步骤(1)中锶盐残渣重量与加入热水体积的重量体积比为1:2~3,其中,重量单位为g,体积单位为mL。
优选地,步骤(2)所得料浆固液重量体积比为0.1-0.3g/ml。
优选地,步骤(4)中滤液加热温度为90℃以上。
优选地,步骤(4)中NaOH加入的摩尔量为溶液中Ca2+离子摩尔总量的2.4-3.0倍。
优选地,步骤(5)中漂洗的次数为1~3次。
优选地,步骤(5)中碳酸氢铵加入的摩尔量为溶液中锶的摩尔总量的2.2-2.4倍。
优选地,步骤(2)中所述盐酸浓度为30%。
本发明的原理为:
通过酸把可溶性锶盐溶解分离出来,再加入工业NaOH把杂质Ca2+沉淀过滤出去,得到纯净的锶母液,锶母液在低温条件下碳化,形成小粒径碳酸锶,用途广,经济价值高。
1、步骤(2)利用加入酸与锶盐反应,使锶盐溶解,用化学反应式(1)~(4)表示如下:
SrS+2HCl=SrCl2+H2S↑ (1)
SrCO3+2HCl=SrCl2+H2O+CO2↑ (2)
SrSiO3+2HCl= SrCl2+H2SiO3↓ (3)
CaO+2HCl=CaCl2+H2O (4)
2、步骤(4)加入NaOH目的在于除去溶液中的Ca2+杂质,用化学反应式(5)表示如下:
CaCl2+2NaOH=Ca(OH)2↓+2NaCl (5)
3、步骤(5)加入碳酸氢铵目的在于与溶液中Sr2+生成SrCO3沉淀,简称碳化,用化学反应式(5)表示如下:
SrCl2+2NH4HCO3=SrCO3↓+2NH4Cl+H2O+CO2↑ (6)
4、步骤(5)将沉淀漂洗目的在于去除碳酸锶沉淀中残留的Na+、Cl-、NH4 +离子。
综上所述,本发明可实现以下技术效果:
1、本发明使废渣中的锶得到了充分回收利用,制取的碳酸锶各项技术指标达到工业碳酸锶标准,既创造出可观的经济效益,又减少了对环境的污染。
2、提取锶盐残渣用的主要原材料锶渣为企业排放废物,盐酸为工业酸,生产成本低。
3、锶母液碳化在低温条件下进行,形成的碳酸锶粒径小,理化性能高,经济价值高。
整个生产工艺过程简单,操作方便,设备简单,生产成本低,既节约了锶资源,又减少了对环境的污染。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明进一步描述,以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明进行限定。
实施例1
称取1500g粉碎过80目筛的锶盐残渣,加入4000ml 70℃热水中,搅拌成浆后加入工业盐酸(30%)700ml,搅拌半小时后,测pH值近4,又加入50ml盐酸,搅拌半小时后测pH为2.8,放置反应3小时后,用锶盐残渣回调使pH为6,过滤,收集滤液,滤液加热到90℃以上,先加入工业NaOH100g,后又加入10g工业NaOH,检验无沉淀再生成,热过滤,收集的滤液放置到室温后,加入碳酸氢铵260g碳化,搅拌20分钟,静置过滤,将沉淀漂洗两次,过滤,烘干,得碳酸锶成品210g。主含量96.01%。
实施例2
称取1500g粉碎过80目筛的锶盐残渣,加入4000ml 80℃热水中,搅拌成浆后加入工业盐酸(30%)720ml,搅拌半小时后,测pH值3.1,又加入20ml盐酸,搅拌半小时后测pH为2.8,放置反应4小时后,用锶盐残渣回调使pH为6,过滤,收集滤液,滤液加热到90℃以上,先加入工业NaOH110g,后又加入5g工业NaOH,检验无沉淀再生成,热过滤,收集的滤液放置到室温后,加入碳酸氢铵270g碳化,搅拌20分钟,静置过滤,将沉淀漂洗两次,过滤,烘干,得碳酸锶成品214g。主含量96.06%。
实施例3
称取1500g粉碎过80目筛的锶盐残渣,加入4000ml 80℃热水中,搅拌成桨后加入工业盐酸(30%)750ml,搅拌1小时后,测pH值2.7,放置反应4小时后,用锶盐残渣回调使pH为6,过滤,收集滤液,滤液加热到90℃以上,加入工业NaOH120g,检验无沉淀再生成,热过滤,收集的滤液放置到室温后,加入碳酸氢铵270g碳化,搅拌20分钟,静置过滤,将沉淀漂洗两次,过滤,烘干,得碳酸锶成品215g.主含量96.11%。
实施例4
称取1500g粉碎过80目筛的锶盐残渣,加入4000ml 80℃热水中,搅拌成桨后,加入工业盐酸(30%)750ml,搅拌1小时后,测pH值2.6,放置反应5小时后,用锶盐残渣回调使pH为6,过滤,收集滤液,滤液加热到90℃以上,加入工业NaOH120g,检验无沉淀再生成,热过滤,收集的滤液放置到室温后,加入碳酸氢铵275g碳化,搅拌20分钟,静置过滤,将沉淀漂洗两次,过滤,烘干,得碳酸锶成品215g.主含量96.10%。
对比例1
称取1500g粉碎过80目筛的锶盐残渣,加入4000ml 70℃热水中,搅拌成浆后加入工业盐酸(30%)600ml,搅拌半小时后,测pH值近6,放置反应3小时后,过滤,收集滤液,滤液加热到90℃以上,加入工业NaOH110g,检验无沉淀再生成,热过滤,收集的滤液放置到室温后,加入碳酸氢铵260g碳化,搅拌20分钟,静置过滤,将沉淀漂洗两次,过滤,烘干,得碳酸锶成品85g。主含量95.44%。
对比例1的试验结果说明:第一,pH﹤3时反应速度快,而且反应完全,对收率贡献很大,第二,回调的pH范围在6左右,而反应产生的硅胶在此范围内能快速析出,明显提高生产效率,第三,加入锶盐残渣进一步中和过量的酸,可降低NaOH的消耗,降低工艺成本。因此,采用先加盐酸至pH﹤3再回调pH的操作方法具有合理性。
对比例2
称取1500g粉碎过80目筛的锶盐残渣,加入4000ml 50℃热水中,搅拌成浆后加入工业盐酸(30%)700ml,搅拌半小时后,测pH值近4,又加入50ml盐酸,搅拌半小时后测pH为2.8,放置反应3小时后,用锶盐残渣回调使pH为6,过滤,收集滤液,滤液加热到90℃以上,先加入工业NaOH100g,后又加入10g工业NaOH,检验无沉淀再生成,热过滤,收集的滤液放置到室温后,加入碳酸氢铵260g碳化,搅拌20分钟,静置过滤,将沉淀漂洗两次,过滤,烘干,得碳酸锶成品140g。主含量95.97%。
对比例2的试验结果说明:锶盐残渣溶解的温度过低,导致反应不充分,使收率明显下降。因此,本发明经试验确定溶解锶盐残渣的水温在70~80℃。
对比例3
称取1500g粉碎过80目筛的锶盐残渣,加入4000ml 70℃热水中,搅拌成浆后加入工业盐酸(30%)700ml,搅拌半小时后,测pH值近4,又加入50ml盐酸,搅拌半小时后测pH为2.8,放置反应3小时后,用锶盐残渣回调使pH为6,过滤,收集滤液,滤液加热到60℃以上,先加入工业NaOH100g,后又加入10g工业NaOH,检验无沉淀再生成,热过滤,收集的滤液放置到室温后,加入碳酸氢铵260g碳化,搅拌20分钟,静置过滤,将沉淀漂洗两次,过滤,烘干,得碳酸锶成品217g。主含量89.85%。
对比例3的试验结果说明:由于Ca(OH)2随温度升高溶解度变小,经考察温度低于90℃时,Ca(OH)2溶解度变大,沉淀不完全,导致主成分纯度降低。
本发明中,所加入的NaOH和碳酸氢铵的量只要满足充分反应的条件即可,即NaOH加入的摩尔量不小于溶液中Ca2+离子摩尔总量的2.4倍,碳酸氢铵加入的摩尔量不小于溶液中锶的摩尔总量的2.2倍,其中,Ca2+离子摩尔总量和溶液中锶的摩尔总量可以在反应过程中实际测得,但是,为了考虑节约原料降低成本,本发明限定NaOH加入的摩尔量为溶液中Ca2+离子摩尔总量的2.4-3.0倍,碳酸氢铵加入的摩尔量为溶液中锶的摩尔总量的2.2-2.4倍。
Claims (10)
1.一种采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将锶盐残渣进行破碎,将破碎后的锶盐残渣用热水打浆,形成料浆;
(2)步骤(1)所得料浆用盐酸溶解锶盐,盐酸加入量使料浆pH<3,不断搅拌料浆0.5~1小时后静置反应3-5小时;
(3)步骤(2)反应后的料浆中加入锶盐残渣中和过量的盐酸,锶盐残渣加入量使料浆pH调至5.8~6.2;
(4)将步骤(3)所得料浆过滤,加热滤液,不断搅拌下向热的滤液中加入NaOH,热过滤分离沉淀,得锶母液;
(5)将步骤(4)所得锶母液中加入碳酸氢铵至碳酸锶沉淀完全,静置过滤得碳酸锶沉淀,将沉淀漂洗,过滤,烘干得到成品碳酸锶。
2.如权利要求1所述的采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法,其特征在于:步骤(1)所述的锶残渣破碎是用粉碎机将锶残渣粉碎,使其全部通过80目筛。
3.如权利要求1所述的采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法,其特征在于:步骤(1)中所述热水的温度范围为70℃~80℃。
4.如权利要求1所述的采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法,其特征在于:步骤(1)中所述锶盐残渣重量与加入热水体积的重量体积比为1:2~3,其中,重量单位为g,体积单位为mL。
5.如权利要求1所述的采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法,其特征在于:所述步骤(2)所得料浆固液重量体积比为0.1-0.3g/ml。
6.如权利要求1所述的采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法,其特征在于:步骤(4)中所述滤液加热温度为90℃以上。
7.如权利要求1所述的采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法,其特征在于:步骤(4)中所述NaOH加入的摩尔量为溶液中Ca2+离子摩尔总量的2.4-3.0倍。
8.如权利要求1所述的采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法,其特征在于:步骤(5)中漂洗的次数为1~3次。
9.如权利要求1所述的采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法,其特征在于:步骤(5)中碳酸氢铵加入的摩尔量为溶液中锶的摩尔总量的2.2-2.4倍。
10.如权利要求1所述的采用锶盐残渣制备工业碳酸锶的新方法,其特征在于:步骤(2)中所述盐酸浓度为30%。
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