CN107954460A - 一种制备高白度和高纯度硫酸钡的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备高白度和高纯度硫酸钡的方法，包括水热法制备磷酸铁锂的滤液，包括以下步骤：向滤液中加入氢氧化锂，使pH值大于11并且加热处理60‑100℃，1‑3h，将悬浮液固液分离，得到澄清的溶液；向澄清的溶液中加入氢氧化钡，加热到60‑100℃，保温2‑5h，整个过程在惰性的气体保护下进行；将悬浮液固液分离，得到膏状硫酸钡产品，并进行清洗至中性；将膏状硫酸钡加入质量浓度5‑20％硫酸溶液进行搅拌，反应3‑5h，反应温度30‑100℃；将5‑20％硫酸溶液浸泡的悬浮液进行固液分离，清洗、烘干得成品。本发明是一种从水热法制备磷酸铁锂的滤液中回收制备高白度和高纯度硫酸钡，特别是高纯度硫酸钡的方法。

Description

一种制备高白度和高纯度硫酸钡的方法
技术领域
本发明属于硫酸钡制备方法领域，尤其涉及从水热法制备磷酸铁锂的滤液中回收制备高白度和高纯度硫酸钡，特别是高纯度硫酸钡。
背景技术
硫酸钡又名重晶石，具有很大的商业价值。硫酸钡因具有低硬度和低吸油值，耐光性、分散性好、高亮度、无毒害等众多优越性能，可作为无机填充材料。在塑料、涂料、油漆、陶瓷、造纸、医疗等诸多领域具有很好的应用效果和高经济价值。例如医疗方面，硫酸钡的无毒，不溶于大多数有机溶剂和酸，可吸收X射线，作为医学造影剂；可以作为涂料行业的添加剂，提高油漆的表面遮盖性和致密性。
目前，我国硫酸钡高档产品主要依靠进口，我国出口的硫酸钡基本属于低档次，低利用率、低附加值的初级产品和原矿，且又需要高于其几十倍的价格大量进口硫酸钡。因此提高硫酸钡质量具有重要的意义。
硫酸钡白度和纯度是很重要的质量指标，现有的水热法制备磷酸铁锂的滤液中回收制备硫酸钡的方法，往往无法同时满足高白度和高纯度，特别是高纯度。
发明内容
本发明的目的在于：提出一种从水热法制备磷酸铁锂的滤液中回收制备高白度和高纯度硫酸钡，特别是高纯度硫酸钡的方法。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种制备高白度和高纯度硫酸钡的方法，包括水热法制备磷酸铁锂的滤液，滤液主要成分是硫酸锂，具有少量的Fe离子和磷酸根离子，溶剂是水或/和有机溶剂(乙二醇、丙酮等)，包括以下步骤：
1)向滤液中加入氢氧化锂，使pH值大于11并且加热处理60-100℃，1-3h，出现红色的沉淀，将悬浮液固液分离，得到澄清的溶液；该步骤中，本发明加入氢氧化锂，与溶液中残存的Fe离子，生成氢氧化铁沉淀，氢氧化铁胶体可以除去溶液中的杂质，有利于提高最终产品的纯度。
2)向澄清的溶液中加入氢氧化钡，加热到60-100℃，保温2-5h，整个过程在惰性的气体(如氮气等)保护下进行；将悬浮液固液分离，得到膏状硫酸钡产品，并进行清洗至中性；该步骤中，本发明是在氮气保护下较高温度下进行较长时间反应，该过程中可以排除空气中的二氧化碳，阻止氢氧化钡或/和氢氧化锂与二氧化碳反应生成碳酸钡或/和碳酸锂，最终硫酸钡的纯度更高。
3)将膏状硫酸钡加入质量浓度5-20％硫酸溶液进行搅拌，反应3-5h，反应温度30-100℃；该步骤中，本发明是在生产出的硫酸钡加入到5-20％硫酸溶液，进一步清洗硫酸钡中的碳酸盐，提高纯度。
4)将步骤3)中的悬浮液进行固液分离，超纯水清洗、烘干得成品。
作为选择，步骤1)中加热80℃，2h；步骤2)中加热80℃，保温2h；步骤3)中加热温度50℃，反应3h。
采用前述方法制备的硫酸钡，制备的硫酸钡粒径D50：0.6-1.0μm，纯度＞98％，白度＞96。
作为选择，制备的硫酸钡的白度为98.1，纯度99％，粒径D50：0.84μm。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：本发明是一种从水热法制备磷酸铁锂的滤液中回收制备高白度和高纯度硫酸钡，特别是高纯度硫酸钡的方法：
1)颗粒细的硫酸钡，D50：0.6-1.0μm
2)纯度，纯度高，纯度＞98％，
3)白度，白度＞96。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的硫酸钡的SEM电镜图。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1：
1、取硫酸锂溶液1000mL，并通过重量法测试硫酸根的浓度为54.98g/L。硫酸锂溶液来于水热法制备磷酸铁锂的滤液，滤液主要成分是硫酸锂，具有少量的Fe离子和磷酸根离子，溶剂是水或/和有机溶剂(乙二醇、丙酮等)，其他实施例和对比例相同，不再赘述。
2、向硫酸锂溶液中加入单水氢氧化锂，测试pH值，使pH＞11，在加热80℃，2h，获得红色沉淀。
3、固液分离，获得澄清溶液，通入氮气保护，按比例称取180.4g八水氢氧化钡，在80℃，保温2h。获得硫酸钡白色浆料。用纯净水清洗至中性。获得白色硫酸钡。
4、将硫酸钡置于1000mL的稀硫酸中(浓度5-20％)中，加热，温度50℃，反应3h。
5、固液分离，用超纯水清洗至中性，并进行干燥，获得硫酸钡粉末。
测试其白度为98.1，纯度99％，硫酸钡的D50：0.84μm，SEM电镜图如图1所示。
实施例2：
1、取硫酸锂溶液1000mL，并通过重量法测试硫酸根的浓度为54.98g/L。
2、向硫酸锂溶液中加入单水氢氧化锂，测试pH值，使pH＞11，在加热60℃，2h，获得红色沉淀。
3、固液分离，获得澄清溶液，通入氮气保护，按比例称取180.4g八水氢氧化钡，在60℃，保温2h。获得硫酸钡白色浆料。用纯净水清洗至中性。获得白色硫酸钡。
4、将硫酸钡置于1000mL的稀硫酸中(浓度5-20％)中，加热，温度30℃，反应3h。
5、固液分离，用超纯水清洗至中性，并进行干燥，获得硫酸钡粉末。
测试其白度为97.1，纯度98.9％，硫酸钡的D50：0.65μm。
实施例3：
1、取硫酸锂溶液1000mL，并通过重量法测试硫酸根的浓度为54.98g/L。
2、向硫酸锂溶液中加入单水氢氧化锂，测试pH值，使pH＞11，在加热100℃，2h，获得红色沉淀。
3、固液分离，获得澄清溶液，通入氮气保护，按比例称取180.4g八水氢氧化钡，在100℃，保温2h。获得硫酸钡白色浆料。用纯净水清洗至中性。获得白色硫酸钡。
4、将硫酸钡置于1000mL的稀硫酸中(浓度5-20％)中，加热，温度100℃，反应3h。
5、固液分离，用超纯水清洗至中性，并进行干燥，获得硫酸钡粉末。
测试其白度为98.3，纯度98.7％，硫酸钡的D50：0.97μm。
对比例1：
本对比例与实施例的主要区别在于：不加入氢氧化锂，未除去Fe离子等杂质，不用稀硫酸浸泡。
1、取硫酸锂溶液1000mL，并通过重量法测试硫酸根的浓度为54.98g/L。
2、通入氮气保护，按比例称取180.4g八水氢氧化钡，在80℃，保温2h。获得硫酸钡白色浆料。用纯净水清洗至中性。获得白色硫酸钡。
3、固液分离，用超纯水清洗至中性，并进行干燥，获得硫酸钡粉末。
测试其白度为80.3，纯度97.7％，硫酸钡的D50：0.77μm。
对比例2：
本对比例与实施例的主要区别在于：不进行氮气保护。
1、取硫酸锂溶液1000mL，并通过重量法测试硫酸根的浓度为54.98g/L。
2、向硫酸锂溶液中加入单水氢氧化锂，测试pH值，使pH＞11，在加热80℃，2h，获得红色沉淀。
3、固液分离，获得澄清溶液，按比例称取180.4g八水氢氧化钡，在80℃，保温2h。获得硫酸钡白色浆料。用纯净水清洗至中性。获得白色硫酸钡。
4、将硫酸钡置于1000mL的稀硫酸中(浓度5-20％)中，加热，温度50℃，反应3h。
6、固液分离，用超纯水清洗至中性，并进行干燥，获得硫酸钡粉末。
测试其白度为93.1，纯度97.9％，硫酸钡的D50：0.82μm。
对比例3：
本对比例与实施例的主要区别在于：不进行稀硫酸浸泡。
1、取硫酸锂溶液1000mL，并通过重量法测试硫酸根的浓度为54.98g/L。
2、向硫酸锂溶液中加入单水氢氧化锂，测试pH值，使pH＞11，在加热80℃，2h，获得红色沉淀。
3、固液分离，获得澄清溶液，通入氮气保护，按比例称取180.4g八水氢氧化钡，在80℃，保温2h。获得硫酸钡白色浆料。用纯净水清洗至中性。获得白色硫酸钡。
4、固液分离，用超纯水清洗至中性，并进行干燥，获得硫酸钡粉末。
测试其白度为96.1，纯度98.4％，硫酸钡的D50：0.85μm。
对比例4：
以中国专利申请号：200880025029.8中实施例1记载的方法制备，得到的硫酸钡的白度为97.5，纯度97.8％，D50：0.7μm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种制备高白度和高纯度硫酸钡的方法，包括水热法制备磷酸铁锂的滤液，滤液主要成分是硫酸锂，具有少量的Fe离子和磷酸根离子，溶剂是水或/和有机溶剂，其特征在于包括以下步骤：
1)向滤液中加入氢氧化锂，使pH值大于11并且加热处理60-100℃，1-3h，将悬浮液固液分离，得到澄清的溶液；
2)向澄清的溶液中加入氢氧化钡，加热到60-100℃，保温2-5h，整个过程在惰性的气体保护下进行；将悬浮液固液分离，得到膏状硫酸钡产品，并进行清洗至中性；
3)将膏状硫酸钡加入质量浓度5-20％硫酸溶液进行搅拌，反应3-5h，反应温度30-100℃；
4)将步骤3)中的悬浮液进行固液分离，清洗、烘干得成品。
2.如权利要求1所述的制备高白度和高纯度硫酸钡的方法，其特征在于：步骤1)中加热80℃，2h；步骤2)中加热80℃，保温2h；步骤3)中加热温度50℃，反应3h。
3.一种权利要求1或2所述方法制备的硫酸钡，其特征在于：制备的硫酸钡粒径D50：0.6-1.0μm，纯度＞98％，白度＞96。
4.如权利要求3所述硫酸钡，其特征在于：制备的硫酸钡的白度为98.1，纯度99％，粒径D50：0.84μm。
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