一種回收利用鍶鹽殘渣制備碳酸鍶的新方法

孫士坤

（河北辛集化工集團有限責任公司，河北辛集052360）

一種回收利用鍶鹽殘渣制備碳酸鍶的新方法

孫士坤

（河北辛集化工集團有限責任公司，河北辛集052360）

碳粉還原天青石水浸取鍶鹽生產(chǎn)工藝會產(chǎn)生大量的廢渣，造成環(huán)境污染。本方法通過酸溶將可溶性鍶鹽溶解分離出來，再經(jīng)過除雜過濾，得到鍶母液。鍶母液在低溫條件下碳化，澄清后得到的沉淀，經(jīng)漂洗、過濾、烘干得到碳酸鍶成品。該工藝使廢渣中的鍶回收率達到90%以上。所得產(chǎn)品的各項技術(shù)指標符合HG/T2969—2010《工業(yè)碳酸鍶》的行業(yè)技術(shù)要求，而且形成的碳酸鍶粒徑小、用途廣、經(jīng)濟價值更高。

碳酸鍶廢渣；酸溶；除雜；碳化

碳還原法制備碳酸鍶工藝的浸取工段中會產(chǎn)生大量的廢渣，若將廢渣深埋或直接暴露在外，其遇水浸濕會生成堿性物質(zhì)，導致土壤和地下水堿化，進而嚴重破壞生態(tài)環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)1 t SrCO3可產(chǎn)生 2.5 t浸取渣，其組成主要為 SrS、SrCO3、SrSO4、SrSiO3、C、CaS、CaO、BaS、BaCO3、煤石矸等。這些廢渣中還有高達20%以上的鍶未能得到利用，因此回收利用鍶鹽渣既能解決大量鍶渣對環(huán)境的污染問題，又可提高鍶資源的利用率，具有重要的社會效益和經(jīng)濟效益。

1 實驗部分

1.1 原理

鍶廢渣用酸溶解后，過濾除去酸不溶物，濾液中加入氫氧化鈉形成氫氧化鈣沉淀，過濾除去大量鈣離子，得到的母液加入碳酸氫銨碳化，澄清得碳酸鍶沉淀，將沉淀經(jīng)漂洗、過濾，烘干得碳酸鍶。主要反應式如下:

酸溶: SrS+2H = Cl=SrCl2+H2S↑

SrCO3+2HClSrCl2+H2O+CO2↑

SrSiO3+2HCl==SrCl2+H2SiO3↓

CaS+2HClCaCl2+H2S↑

CaO+2HC =

l=CaCl2+H2O

BaS+2HClBaCl2+H2S↑

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑

除雜:CaCl2+2NaOH=Ca（OH）2↓+2NaCl

碳化:SrCl2+2NH4HCO3=SrCO3↓+2NH4Cl+H2O+CO2

1.2 實驗方法

首先將鍶廢渣破碎，過篩至粒徑＜180 μm。將破碎后的殘渣用70℃以上的熱水打漿后，用工業(yè)鹽酸溶解料漿，不斷攪拌，加酸使料漿pH＜3，反應4 h后，料漿用鍶渣回調(diào)至pH≈6。將料漿迅速過濾，濾液加熱至90℃以上后加入過量工業(yè)NaOH，充分攪拌下形成Ca（OH）沉淀，熱抽濾，分離沉淀，得到鍶母液。在鍶母液中加入碳酸氫銨低溫下充分化合，攪拌30 min。澄清2 h后，將沉淀經(jīng)漂洗、過濾、烘干得到成品碳酸鍶。

2 實驗結(jié)果討論

2.1 酸溶溫度與pH對鍶溶出率的影響

表1為酸溶溫度與pH對鍶溶出率的影響。由表1可見，pH不變的情況下，酸溶溫度越高則鍶的溶出率越高；溫度不變的情況下，pH越小則鍶的溶出率越高。但是較高的溫度和較低的pH會增大生產(chǎn)成本。綜合考慮，選擇酸溶溫度為80℃以上、pH＜3較為合適。

表1 酸溶溫度與pH對鍶溶出率的影響

2.2 溶液溫度與工業(yè)NaOH加入量對除Ca的影響

表2為溶液溫度與工業(yè)NaOH加入量對除Ca的影響。由表2可見，溶液溫度越高，Ca（OH）2的溶解度越小，母液中Ca含量越低。加入工業(yè)NaOH過量10%以上，母液中Ca含量越低。綜合成本因素，選擇溶液溫度為90℃、NaOH過量10%較為適宜。

表2 溶液溫度與工業(yè)NaOH加入量對除Ca的影響

2.3 碳酸氫銨加入量對鍶回收率的影響

將相同濃度的鍶母液分均分成4份，分別加入不同量的碳酸氫銨，制取的碳酸鍶量如表3所示。由表3可見，碳酸氫銨過量10%時，鍶的反應較為完全，回收率較高，且節(jié)約成本。

表3 碳酸氫銨加入量對鍶回收率的影響

3 實驗結(jié)論

以碳還原天青石浸取碳酸鍶法產(chǎn)生的廢渣為原料，將鍶廢渣破碎過篩至粒徑小于180 μm，經(jīng)80℃以上的熱水打漿后，用工業(yè)鹽酸溶解料漿，不斷攪拌，加酸使料漿pH＜3，反應4 h后，料漿用鍶渣回調(diào)至pH≈6。將料漿迅速過濾，濾液加熱至90℃，分2次加入過量10%～15%的工業(yè)NaOH，不斷攪拌，形成Ca（OH）2沉淀，趁熱抽濾，分離沉淀后得到鍶母液。在鍶母液中加入過量10%碳酸氫銨低溫下充分反應，攪拌30 min。澄清2 h后，將沉淀經(jīng)熱水漂洗（檢驗洗液，加AgNO3試液無渾濁），澄清過濾，烘干得到成品碳酸鍶。

4 產(chǎn)品質(zhì)量

表4為實驗數(shù)據(jù)與HG/T 2969—2010《工業(yè)碳酸鍶》的指標對比。

表4 實驗數(shù)據(jù)與HG/T2969—2010《工業(yè)碳酸鍶》的指標對比 %

由表4可見，采用本工藝得到的碳酸鍶產(chǎn)品質(zhì)量滿足HG/T2969—2010Ⅰ型產(chǎn)品的指標要求。

用鍶鹽殘渣制備碳酸鍶工藝以廢渣為原料，生產(chǎn)出高附加值、小粒徑的碳酸鍶。其操作過程簡便、設備簡單、生產(chǎn)成本低。此方法既可創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟效益，又減少了大量廢渣排放對環(huán)境造成的污染，值得進一步推廣使用。

聯(lián)系方式：sskzlym@163.com

A new recycling method for strontium salt residue to prepare strontium carbonate

Sun Shikun
（Hebei Xinji Chemical Group Co.，Ltd.，Xinji052360，China）

The water leaching strontium salt from lapis lazuli with carbon powder as reducing agent produced a large amount of waste residue and caused environment pollution.This method adopted acid to dissolve the waste residue to separate soluble strontium salt.Then strontium mother liquor was obtained by removing impurity through filtration.The mother liquor was carbonized under low temperature and strontium carbonate product was finally obtained by rinsing，filtering，and drying the clarified precipitate.This process made the strontium slag recovery more than 90%，and the product conformed to the requirement of Industrial Strontium Carbonate，HG/T 2969—2010.Because the strontium carbonate prepared by this process was small in particle size，it had a wider application and higher economic value.

strontium carbonate residues；acid soluble；impurity removing；carbonation

TQ132.33

A

1006-4990（2015）05-0051-02

2014-11-18

孫士坤（1967— ），女，本科，高級工程師，主要從事無機化工方面的科研工作，已公開發(fā)表文章3篇。