簡介

天青石屬稀有金屬礦產(chǎn)，其中最有工業(yè)利用價值的成分是硫酸鍶， 國際上已將天青石列為戰(zhàn)略物資。中國是世界上最大的天青石生產(chǎn)國，國內(nèi)現(xiàn)已探明儲量為1500萬t（以硫酸鍶計），青海省柴達(dá)木盆地大風(fēng)山是中國典型的陸相碳酸鹽-硫酸鹽沉積組合鍶礦床，也是中國目前儲量最大的鍶礦床，青海省的天青石儲量占中國總儲量的80%。以天青石為原料生產(chǎn)的鍶產(chǎn)品作為新型材料工業(yè)的原料，廣泛應(yīng)用于電子、合金、超導(dǎo)材料等領(lǐng)域。硫酸鍶作為天青石的主要成分存在于白云巖、石灰?guī)r、泥灰?guī)r和含石膏黏土等的沉積巖中。青海省具有天青石資源優(yōu)勢,天青石精礦平均品位為68%。天青石精礦的主要成分為SrSO4、CaSO4、CaCO3、SiO2、BaSO4,在后續(xù)的生產(chǎn)中需要選擇先進的工藝生產(chǎn)出高品質(zhì)的產(chǎn)品才能增強產(chǎn)品在市場上的競爭力，并且需要堅持產(chǎn)品的系列化和可持續(xù)開發(fā)的思路，才能使青海省鍶產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)有能力參與國內(nèi)外市場的競爭,推動青海省鍶資源的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

高純硫酸鍶作為鍶鐵氧體的主要原料廣泛應(yīng)用于磁性材料行業(yè),如在汽車、家用電器、工業(yè)自動控制等電子產(chǎn)品中以優(yōu)良的磁性能和低廉的價格得到廣泛應(yīng)用。高純硫酸鍶作為人體軟骨素用藥的主要成分,對骨關(guān)節(jié)炎發(fā)作有抑制作用。在冶煉行業(yè),在金屬、非金屬中添加適量的硫酸鍶,可以改善材料的某種性能或使其具有特殊的性能。高純硫酸鍶添加到玻璃中可吸收紫外線和X射線,是用作陰級射線管面板的理想材料,因此液晶彩電已成為高純硫酸鍶市場消費的主流。硫酸鍶也能產(chǎn)生鮮艷的紅色火焰,常用于煙火的生產(chǎn)。另外,硫酸鍶在油漆、涂料中的應(yīng)用也較多。

制備方法^[1]

目前，眾多研究者主要以天青石礦為原料，生產(chǎn)出工業(yè)級碳酸鍶以后，再生產(chǎn)硝酸鍶和氯化鍶等產(chǎn)品。但是對高純硫酸鍶的生產(chǎn)工藝鮮有報道。目前聯(lián)產(chǎn)工藝也可以生產(chǎn)高純硫酸鍶，其是以天青石礦為原料，經(jīng)過復(fù)分解轉(zhuǎn)化、分解煅燒、浸取及復(fù)分解反應(yīng)等制得高純硫酸鍶產(chǎn)品。

1)復(fù)分解轉(zhuǎn)化。天青石精礦主要成分為硫酸鍶,在碳酸氫銨和氨水過量25%并且碳酸氫銨溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%條件下,維持反應(yīng)溫度為70℃達(dá)到3h,使硫酸鍶最大限度地轉(zhuǎn)化為碳酸鍶,此時天青石精礦中的水不溶物和其他轉(zhuǎn)化而來的碳酸鹽沉淀物均混在碳酸鍶中。通水冷卻至室溫,進行液固分離、洗滌,得到粗碳酸鍶、硫酸銨母液和洗液。粗碳酸鍶于105~110℃烘干,然后進行焙燒。硫酸銨母液中和蒸發(fā)回收副產(chǎn)品硫酸銨,洗液循環(huán)返回復(fù)分解轉(zhuǎn)化過程。

2)粗碳酸鍶焙燒。復(fù)分解轉(zhuǎn)化得到的粗碳酸鍶,添加少量助劑,在1250℃焙燒分解2~3h,使之轉(zhuǎn)化成氧化鍶熟料和二氧化碳。未分解的粗碳酸鍶和不分解的物質(zhì)混在氧化鍶熟料中,在浸取過程中予以去除。

3)氧化鍶熟料浸取。粗碳酸鍶經(jīng)高溫焙燒得到的氧化鍶熟料是活性較高的堿性氧化物,該堿性氧化物與水反應(yīng)生成氫氧化鍶,浸取過程即是利用氧化鍶與水反應(yīng)生成氫氧化鍶并放出大量熱的特點，并根據(jù)其中各組分溶解度的不同,控制分離條件以達(dá)到純化鍶的目的。反應(yīng)過程中,浸取溫度在80℃以上,水量為該溫度下飽和水量的1.1倍,保溫浸取1h以上并在該溫度下進行熱分離,即可得到相對純凈的氫氧化鍶溶液(直接碳化得到的碳酸鍶就能滿足國標(biāo)優(yōu)等品的要求),再經(jīng)結(jié)晶、干燥得到氫氧化鍶;濾渣洗滌后回收返回參與反應(yīng)。

4)制備高純硫酸鍶。將氧化鍶浸取得到的氫氧化鍶加熱溶解,加入回收的硫酸銨溶液,生成硫酸鍶沉淀;產(chǎn)生的氨氣吸收成氨水，用于復(fù)分解轉(zhuǎn)化反應(yīng)。

參考文獻

[1]李積升,魏明. 以天青石礦為原料生產(chǎn)高純硫酸鍶工藝研究[J]. 無機鹽工業(yè),2019,51(12):61-64. DOI:10.11962/1006-4990.2019-0427.