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鍶的制備

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天青石(SrSO4)是最主要的含鍶礦物,也是一系列的鍶化合物的重要原料。 從1790年發(fā)現(xiàn)鍶礦到19世紀80年代后,才對鍶礦的化學加工才有了較大的進展,1884年確立了天青石經(jīng)復分解制碳酸鍶的方法。20世紀初,開始應用碳還原天青石制造碳酸鍶的工業(yè)生產(chǎn)方法。上述兩種方法也是現(xiàn)在鍶礦化學加工的基本方法。

工藝流程
天青石(SrSO4)是最主要的含鍶礦物,也是一系列的鍶化合物的重要原料。 從1790年發(fā)現(xiàn)鍶礦到19世紀80年代后,才對鍶礦的化學加工才有了較大的進展,1884年確立了天青石經(jīng)復分解制碳酸鍶的方法。20世紀初,開始應用碳還原天青石制造碳酸鍶的工業(yè)生產(chǎn)方法。上述兩種方法也是現(xiàn)在鍶礦化學加工的基本方法。
流程 工業(yè)上將天青石加工成粗碳酸鍶或硫化鍶,再進一步加工成其他的鍶化合物(見下圖),有兩種加工方法。其中碳還原法工藝流程短、成本低,但天青石利用率低,產(chǎn)品質(zhì)量不易保證,并且廢氣污染嚴重。復分解法能克服碳還原法的缺點,但消耗酸、堿量較大。

碳還原法 將天青石粉碎至 120目左右,經(jīng)選礦除去硅、鐵、鋁、鈣等雜質(zhì),使精選礦中的硫酸鍶含量提高到70%以上。將精選后的鍶礦粉與煤粉混合,送入焙燒爐中進行焙燒,水不溶性的硫酸鍶還原成水溶性的硫化鍶,主反應式為: SrSO4+4C—→SrS+4CO 焙燒要在還原氣氛中于1000~1200℃下進行。然后,用水浸取出硫化鍶,與不溶解的殘渣分離,精制后得到硫化鍶水溶液。由該溶液制造碳酸鍶的方法有碳化法和復分解法兩種。 ①硫化鍶碳化法:將硫化鍶水溶液裝入碳化塔中,然后通入二氧化碳得到碳酸鍶和硫化氫氣體。碳酸鍶從塔底放出,經(jīng)過濾、洗滌、精制、造粒、干燥得碳酸鍶成品。碳化一般在兩段碳化塔中以間歇或連續(xù)方式進行。從塔頂逸出的碳化尾氣含有大量硫化氫,可回收用于制硫磺或硫化合物。 ②硫化鍶復分解法:在精制后的硫化鍶溶液中加碳酸鈉(或碳酸氫銨)沉淀出碳酸鍶,經(jīng)過濾、洗滌、干燥即得產(chǎn)品。從廢液中可回收硫化鈉(銨)。
復分解法 該法對礦中硫酸鍶含量要求不高。將天青石粉碎至200目,裝入帶攪拌的反應釜中,加入碳酸鈉(或碳酸氫銨)溶液,在90℃左右,反應1~2小時后,轉(zhuǎn)化率即可達到95%左右,經(jīng)過濾,洗滌得到粗碳酸鍶,濾液可回收硫酸鈉。精制粗碳酸鍶的方法,工業(yè)上有酸解及熱分解法兩種。 ①酸解法:用鹽酸(或硝酸)分解粗碳酸鍶,制得氯化鍶(或硝酸鍶)溶液,經(jīng)過濾、洗滌,將濾液氯化鍶(或硝酸鍶)除去雜質(zhì)后,加入碳酸鈉(或碳酸氫銨)得到碳酸鍶沉淀,經(jīng)過濾洗滌、干燥、造粒得成品。濾液是氯化鈉(或銨),可回收利用,也可將氯化鍶溶液直接蒸發(fā)、結(jié)晶得氯化鍶產(chǎn)品。 ②熱分解法:將粗碳酸鍶加熱到1000~1350℃分解成氧化鍶,用水浸取。氧化鍶溶于水變成氫氧化鍶,分離殘渣得氫氧化鍶溶液。將氫氧化鍶碳化即可得碳酸鍶。也可由氫氧化鍶進一步加工成氯酸鍶、鉻酸鍶等鍶鹽。

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