[发明专利]由含碳酸钡和碳酸钙的原料制备碳酸钡和/或沉淀碳酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的一种由含碳酸钡和碳酸钙的原料制备碳酸钡/碳酸钙的方法，所说的含碳酸钡和碳酸钙的原料包括但并非仅限于毒重石矿粉和/或钡矿渣。

背景技术

    碳酸钡主要用于钢铁、玻璃、颜料、搪瓷、油漆、橡胶、涂料、焊条、烟火、电子等工业，及制造其它钡盐。近年随着电子工业的迅猛发展，市场对纳米级或亚微米级的碳酸钡的需求量越来越大。

毒重石（含BaCO₃ 25~80wt%和CaCO₃ 10~35wt%）矿又被称为天然碳酸钡矿，系碳酸钡和碳酸钙的伴生矿，是目前生产硝酸钡和/或碳酸钡的重要原料。勘探资料表明，以碳酸钡(毒重石)形式存在的钡矿床,，在世界上并不多见，属于世界稀缺矿种。

目前工业级碳酸钡的常用生产方法有：用钡盐与碳酸钠经高压制备碳酸钡，其方法较先进，但投资较大，且产品颗粒分布不均匀，很难达到电子级碳酸钡的要求；以重晶石和石灰石为原料生产碳酸钡，其产品碳酸钡中的硫含量较高，工艺复杂，能耗偏高；公开号为CN1385370A的中国专利文献报道的氯化钡碳化法，产品中氯离子难以洗涤干净，影响产品品质。

目前沉淀碳酸钙常用生产方法，主要是由石灰乳与二氧化碳反应制得。无论是鼓泡碳化法或是喷雾碳化法，都对工艺参数要求极为苛刻。虽然已经实现了工业化，但仍存在较多问题。

发明内容

    针对上述情况，本发明提供了一种由含碳酸钡和碳酸钙的原料制备碳酸钡和/或沉淀碳酸钙的方法，其中所说的含碳酸钡和碳酸钙的原料优先采用但并非仅限于毒重石矿粉和/或钡矿渣。

    本发明由含碳酸钡和碳酸钙的原料制备碳酸钡的基本方法，可按下述方式进行：

1'：使同时含有碳酸钡和碳酸钙的原料与硝酸充分反应后，分离反应母液（Ⅰ）并收集沉淀物（Ⅰ）；

2'：将上步的沉淀物（Ⅰ）在加热下充分水溶解后，趁热滤除沉淀物（Ⅱ），滤液充分冷却，析出重结晶沉淀，分离重结晶母液（Ⅱ）后，收集沉淀物，得到硝酸钡产物；

3'：将上步的硝酸钡产物配制成水溶液，优选为配制成饱和溶液，再用CO₂进行碳化反应后，分离碳化母液（Ⅲ）并收集固体物，为目标产物碳酸钡。

上述制备过程中，所说原料中的碳酸钡和碳酸钙分别进行了下述几步反应：

BaCO₃+2HNO₃→Ba(NO₃)₂↓+CO₂↑+H₂O        ①

CaCO₃+2HNO₃→Ca(NO₃)₂+CO₂↑+H₂O         ②

Ba(NO₃)₂+CO₂+H₂O+NH₃→BaCO₃+2NH₄NO₃↓    ③

在上述制备方法的基础上，进一步的优选方式，还可以包括以单独或任意组合方式采用的下述内容：

对第1'步中所用硝酸的浓度无需有过多的要求，浓度为20~98wt%硝酸均可以使用，其中可优选浓度为50~55wt%的稀硝酸，有利于降低成本。

第1'步的反应优选在pH=1~7条件下进行。

第1'步的反应优选在较低温度下进行为佳，例如可在≤55℃或室温条件下进行，优选的是在5~15℃温度下进行，甚至在5℃或更低温度下同样也都可以顺利进行。

第1'步反应中所说的同时含有含碳酸钡和碳酸钙的原料，优选为直径小于0.2mm的颗粒，更优选的是采用但并非仅限于毒重石（含25~85wt% BaCO₃和10~45wt% CaCO₃）矿粉或钡矿渣（BaCO₃含量为20~65wt%，CaCO₃含量为10~55wt%）颗粒。

对第1'步的沉淀物（Ⅰ）进行热溶时，优选采用由第2'步与硝酸钡分离后返回循环使用的重结晶母液（Ⅱ）。

第2'步中经热溶过滤后的剩余废渣，可以作为制造水泥的原料，既可以变废为宝，提高了经济效益，也有效解决了因副产物和废渣排放导致的对环境的污染。