专利名称：一种用碳酸钡制备氢氧化钡的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备氢氧化钡的方法，尤其涉及一种用碳酸钡制备氢氧化钡的方法。
背景技术：
氢氧化钡用途广、适用性强，广泛运用于制造钡基润滑脂、塑料稳定剂及石油化工产品的多效能添加剂，同时也是精制油类、蔗糖等化工产品的首选净化剂。
传统氢氧化钡的生产方法有以下两种
(I)毒重石水解工艺该工艺是将毒重石(BaCO3)在高温下焙烧，使BaCO3分解为 BaO，然后水解得到Ba (OH)2，其反应式为
BaCO-, ~.;丨..士 > BaO + CO2 T⑴
BaCHH2O — Ba (OH) 2 (2)
该方法的重点是焙烧，所用的炉型一般是隧道窑和倒焰窑，且焙烧温度一般在 13000C 1400°C，炉膛温度降低会使可逆反应(I)化学反应平衡向左移动，同时大粒矿样表面部分熔融会严重阻碍反应(I)向右进行，从而导致该工艺生产成本高，原料利用率低， 一般利用率只有60%左右；
(2)硫酸钡复分解工艺该工艺为重晶石(BaSO4)经过还原焙烧后，焙烧产品浸入水中，得到的硫化钡溶液与盐酸反应生成氯化钡，氯化钡再与碱反应生成氢氧化钡产品。其反应式为
BaSO4 + 2C _ > BaS + ICO2 个⑴
BaS+2HCl=BaCl2+H2S(4)
BaCl2+2Na0H=Ba (OH) 2+2NaCl (5)
该方法在生产过程中需耗费大量的碱，生产时会产生剧毒的!!#，造成工人工作环境的恶化，并且该工艺流程长，生产成本高。发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种资源利用率高、焙烧温度低、设备容积利用率高、生产环境清洁的用碳酸钡制备氢氧化钡的方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为
一种用碳酸钡制备氢氧化钡的方法，包括以下步骤
(I)研磨将含碳酸钡的矿物细磨制成矿粉；
(2)焙烧对步骤(I)得到的矿粉进行高温焙烧，高温焙烧过程中使矿粉处于悬浮流态化状态，高温焙烧完成后得到含氧化钡的焙烧矿；
(3)分离将步骤(2)中得到的焙烧矿浸入水中并充分搅拌，待焙烧矿中的氧化钡与水充分反应后，对反应产物进行固液分离，对分离后形成的氢氧化钡溶液进行冷却结晶， 再对析出的晶体进行干燥，得到氢氧化钡产品。
上述方法中，优选的，所述步骤(I)中，矿粉的粒度(最大粒度)控制在I. Omm以下。
上述方法中，优选的，所述步骤(I)中，细磨的同时对含碳酸钡的矿物进行干燥，使矿粉的含水量小于3%。
上述方法中，优选的，所述高温焙烧中，高温焙烧的温度控制在800°C 1000°C， 高温焙烧的时间为5s 60s。
上述方法中，优选的，所述高温焙烧中，通过持续通入中性或弱还原性的高温烟气使矿粉呈悬浮流态化状态，高温焙烧时的矿粉与通入的高温烟气的固气比为O. 5 I. Okg/ Nm30
上述方法中，优选的，所述高温烟气中含有1% 5%体积分数的CO。
上述方法中，优选的，所述步骤(I)与步骤(2)之间增加一对所述矿粉的预热步骤，所述预热过程中使矿粉处于悬浮流态化状态。
上述方法中，优选的，所述预热过程中，通过持续通入热烟气使矿粉呈悬浮流态化状态，所述热烟气源自所述高温焙烧过程排放的尾气，矿粉经预热后的温度在500°C以上。
上述方法中，优选的，所述预热过程为多级预热，所述预热的时间为30s 50s。
上述方法中，优选的，所述步骤(I)与步骤(2)之间增加一对所述矿粉的预热步骤，所述预热过程中使矿粉处于悬浮流态化状态；所述高温烟气源自新鲜空气与预热过程排放的尾气进行混合加热后的高温混合烟气。
与现有技术相比，本发明的优点在于
I、本发明的制备方法先将含碳酸钡的矿物细磨制成矿粉，并且矿粉处于悬浮流态化状态下进行高温焙烧，因而矿粉传热面积是堆积态矿物中气固接触面积的3000 4000 倍，使得矿物与气体的传热传质速度极快，含碳酸钡的矿物完成反应所需的时间在几分钟之内，与回转窑和倒焰窑焙烧方法所需2 3小时相比，大大缩短了反应所需时间，提高了设备容积利用率。
2、本发明的制备方法对细磨后的矿粉进行预热，然后再焙烧，预热过程中使矿粉处于悬浮流态化状态，每个矿粒都能均匀、完全的完成化学反应，碳酸钡的利用率达到95% 以上。
3、本发明的制备方法中，焙烧所需温度仅为800 1000°C，焙烧温度的降低可极大降低焙烧过程能耗，从而降低生产成本。并且预热过程排放的尾气和高温焙烧过程排放的尾气都可重复利用，节约了能源。
图I为本发明实施例中制备氢氧化钡方法的工艺流程图，其中，虚线表示矿粉流经路径，实线表示气体流经路径。
图例说明
I、粉料仓；2、电子皮带秤；3、一级旋风预热器；4、二级旋风预热器；5、三级旋风预热器；6、反应炉；7、旋风分离器；8、搅拌槽；9、旋风除尘器；10、烟气风机；11、水膜除尘器； 12、布袋除尘器；13、排气调节阀门；14、进气调节阀门；15、空气风机；16、热风炉。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述。
一种如图I所示本发明的采用碳酸钡为原料制备氢氧化钡的方法，包括以下步骤
(I)研磨将毒重石矿物细磨制成矿粉送入粉料仓1，最大粒度在I. Omm以下，研磨过程中同时对矿物进行干燥，使矿粉的含水量小于3%。
(2)预热将粉料仓I内的碳酸钡颗粒经电子皮带秤2称重计量后依次进入一级旋风预热器3、二级旋风预热器4与三级旋风预热器5中，与其中的热烟气进行逆流换热，进料量控制为5t/h ;预热过程中，持续通入的热烟气使矿粉呈悬浮流态化状态，热烟气源自后续高温焙烧过程排放的尾气；其中，一级旋风预热器3内的温度控制在300°C 400°C，二级旋风预热器4内的温度为500°C 650°C，三级旋风预热器5内的温度为650°C 750°C， 预热过程采用三级预热，所需时间为30s 50s，预热后矿粉的温度达到500°C 700°C ;预热过程中产生的尾气(可能含有少量矿粉)经一级旋风预热器3输送到旋风除尘器9中，经旋风除尘器9除尘后的气体分为两部分，一部分通过烟气风机10鼓入热风炉16中(通过进气调节阀门14控制气体流量)，另一部分依次进入布袋除尘器12和水膜除尘器11，充分除去烟气中的钡矿物之后高空排放(通过排气调节阀门13进行流量控制);经旋风除尘器9除尘后分离出的少量矿粉可进一步循环输送至预热器内。
(3)焙烧经三级预热后的矿料通过给料管送入反应炉6中与其中的高温烟气进行反应，高温焙烧中，通过持续通入弱还原性的高温烟气使矿粉呈悬浮流态化状态；反应炉 6中的焙烧温度控制在800°C 1000°C，矿粉与通入的高温烟气的固气比为O. 7kg/Nm3，高温焙烧的时间为5s 60s ;焙烧中的高温烟气源自热风炉16，热风炉16是以煤、煤气、天然气或石油等作为燃料，热风炉16中的混合气体一部分来自空气风机15鼓入的新鲜空气，另一部分则来自上述的预热过程中排放的尾气，新鲜空气与预热过程排放的尾气进行混合， 并经热风炉16高温加热后得到反应炉6所需的高温烟气，高温烟气呈弱还原性，其中含有 1% 5%体积分数的CO。
(4)分离高温焙烧后的矿粉进入旋风分离器7中分离出含氧化钡的焙烧矿和热烟气，经旋风分离器7分离后的焙烧矿浸入搅拌槽8中，搅拌5min 30min，得到温度为 60°C 80°C的氢氧化钡饱和溶液，其他杂质矿物则沉淀析出；再进行固液分离，过滤杂质后进行冷却，析出含不同结晶水的Ba(OH)2 ·ηΗ20结晶体(η=1 8)，滤液则返回系统循环利用。将析出的Ba(OH)2 · ηΗ20结晶体干燥，得到Ba(OH)2 · ηΗ20。分离后的热烟气则依次流入上述三级旋风预热器5、二级旋风预热器4、一级旋风预热器3中继续进行余热利用。
实施例I :
一种如图I所示本发明的采用毒重石为原料制备氢氧化钡的方法，包括以下步骤
(I)研磨将毒重石矿物细磨制成矿粉，粒度在1.0mm以下，研磨过程中同时对矿物进行干燥，使矿粉的含水量小于3%。
(2)预热将粉料仓I内的碳酸钡颗粒经电子皮带秤2称重计量后依次进入一级旋风预热器3、二级旋风预热器4与三级旋风预热器5中，与其中的热烟气进行逆流换热，进5料量控制为5t/h ;预热过程中，持续通入的热烟气使矿粉呈悬浮流态化状态，热烟气源自后续高温焙烧过程排放的尾气；其中，一级旋风预热器3内的温度为350°C，二级旋风预热器4内的温度为500°C，三级旋风预热器5内的温度为650°C，预热过程采用三级预热，所需时间为30s 50s，预热后矿粉的温度达到700°C ;预热过程中产生的尾气经一级旋风预热器3输送到旋风除尘器9中，经旋风除尘器9除尘后分为两部分，一部分通过烟气风机10 鼓入热风炉16中(通过进气调节阀门14控制气体流量)，另一部分依次进入布袋除尘器12 和水膜除尘器11，充分除去烟气中的钡矿物之后高空排放(通过排气调节阀门13进行流量控制)。
(3)焙烧经三级预热后的出料送入反应炉6中与其中的高温烟气进行反应，高温焙烧中，通过持续通入弱还原性的高温烟气使矿粉呈悬浮流态化状态；反应炉6中的焙烧温度控制在900°C，矿粉与通入的高温烟气的固气比为O. 7kg/Nm3,高温焙烧的时间为 50s 60s ;焙烧中的高温烟气源自热风炉16，热风炉16是以煤、煤气、天然气或石油等作为燃料，热风炉16中的混合气体一部分来自空气风机15鼓入的新鲜空气，另一部分则来自上述的预热过程中排放的尾气，新鲜空气与预热过程排放的尾气进行混合，并经热风炉16 高温加热后得到反应炉6所需的高温烟气，高温烟气呈弱还原性，其中含有2. 5%体积分数的CO。
(4)分离高温焙烧后的矿粉进入旋风分离器7中分离出含氧化钡的焙烧矿和热烟气，经旋风分离器7分离后的焙烧矿浸入搅拌槽8中，搅拌lOmin，得到氢氧化钡饱和溶液，溶液温度为70°C，再进行固液分离，过滤杂质后进行冷却，以I. 50C /min的冷却速度将溶液冷却至30°C，析出Ba(OH)2 · 8H20结晶体，滤液则返回系统循环利用。将析出的 Ba (OH) 2 · 8H20晶体干燥，得到Ba (OH) 2 · 8H20。分离后的热烟气则依次流入上述三级旋风预热器5、二级旋风预热器4、一级旋风预热器3中继续进行余热利用。
本实施例的制备方法中，毒重石矿物中钡的利用率高达92%。
实施例2
一种如图I所示本发明的采用某化工生产的BaCO3粉料为原料制备氢氧化钡，该方法具体包括以下步骤
(I)研磨将某化工生产副产的BaCO3粉料细磨制成矿粉，粒度在I. Omm以下，研磨过程中同时对矿物进行干燥，使矿粉的含水量小于3%。
(2)预热将粉料仓I内的碳酸钡颗粒经电子皮带秤2称重计量后依次进入一级旋风预热器3、二级旋风预热器4与三级旋风预热器5中，与其中的热烟气进行逆流换热，进料量控制为5t/h ;预热过程中，持续通入的热烟气使矿粉呈悬浮流态化状态，热烟气源自后续高温焙烧过程排放的尾气；其中，一级旋风预热器3内的温度为300°C，二级旋风预热器4内的温度为560°C，三级旋风预热器5内的温度为750°C，预热过程采用三级预热，所需时间为30s 50s，预热后矿粉的温度达到700°C ;预热过程中产生的尾气经一级旋风预热器3输送到旋风除尘器9中，经旋风除尘器9除尘后分为两部分，一部分通过烟气风机10 鼓入热风炉16中(通过进气调节阀门14控制气体流量)，另一部分依次进入布袋除尘器12 和水膜除尘器11，充分除去烟气中的钡矿物之后高空排放(通过排气调节阀门13进行流量控制)。
(3)焙烧经三级预热后的出料送入反应炉6中与其中的高温烟气进行反应，高温焙烧中，通过持续通入弱还原性的高温烟气使矿粉呈悬浮流态化状态；反应炉6中的焙烧温度控制在960°C，矿粉与通入的高温烟气的固气比为O. 5kg/Nm3,高温焙烧的时间为50s 60s ;焙烧中的高温烟气源自热风炉16，热风炉16是以煤、煤气、天然气或石油等作为燃料，热风炉16中的混合气体一部分来自空气风机15鼓入的新鲜空气，另一部分则来自上述的预热过程中排放的尾气，新鲜空气与预热过程排放的尾气进行混合，并经热风炉16高温加热后得到反应炉6所需的高温烟气，高温烟气呈弱还原性，其中含有3. 5%体积分数的CO。(4)分离高温焙烧后的矿粉进入旋风分离器7中分离出含氧化钡的焙烧矿和热烟气，经旋风分离器7分离后的焙烧矿浸入搅拌槽8中，搅拌lOmin，得到氢氧化钡饱和溶液，溶液温度为70°C，再进行固液分离，过滤杂质后进行冷却，以2. 50C /min的冷却速度将溶液冷却至40°C，析出Ba(OH)2 · 8H20结晶体，滤液则返回系统循环利用。将析出的Ba (OH) 2 · 8H20晶体干燥，得到Ba (OH) 2 · 8H20。分离后的热烟气则依次流入上述三级旋风预热器5、二级旋风预热器4、一级旋风预热器3中继续进行余热利用。 本实施例的制备方法中，BaCO3粉料中钡的利用率高达95%。
权利要求
1.一种用碳酸钡制备氢氧化钡的方法，包括以下步骤 (1)研磨将含碳酸钡的矿物细磨制成矿粉； (2)焙烧对步骤(I)得到的矿粉进行高温焙烧，高温焙烧过程中使矿粉处于悬浮流态化状态，高温焙烧完成后得到含氧化钡的焙烧矿； (3)分离将步骤(2)中得到的焙烧矿浸入水中并充分搅拌，待焙烧矿中的氧化钡与水充分反应后，对反应产物进行固液分离，对分离后形成的氢氧化钡溶液进行冷却结晶，再对析出的晶体进行干燥，得到氢氧化钡产品。
2.根据权利要求I所述的用碳酸钡制备氢氧化钡的方法，其特征在于所述步骤(I)中，矿粉的粒度控制在I. Omm以下。
3.根据权利要求I所述的用碳酸钡制备氢氧化钡的方法，其特征在于所述步骤(I)中，细磨的同时对含碳酸钡的矿物进行干燥，使矿粉的含水量小于3%。
4.根据权利要求1、2或3所述的用碳酸钡制备氢氧化钡的方法，其特征在于所述高温焙烧中，高温焙烧的温度控制在800°C 1000°C，高温焙烧的时间为5s 60s。
5.根据权利要求1、2或3所述的用碳酸钡制备氢氧化钡的方法，其特征在于所述高温焙烧中，通过持续通入中性或弱还原性的高温烟气使矿粉呈悬浮流态化状态，高温焙烧时的矿粉与通入的高温烟气的固气比为O. 5 I. Okg/Nm3。
6.根据权利要求5所述的用碳酸钡制备氢氧化钡的方法，其特征在于所述高温烟气中含有1% 5%体积分数的CO。
7.根据权利要求1、2或3所述的用碳酸钡制备氢氧化钡的方法，其特征在于所述步骤(I)与步骤(2)之间增加一对所述矿粉的预热步骤，所述预热过程中使矿粉处于悬浮流态化状态。
8.根据权利要求7所述的用碳酸钡制备氢氧化钡的方法，其特征在于所述预热过程中，通过持续通入热烟气使矿粉呈悬浮流态化状态，所述热烟气源自所述高温焙烧过程排放的尾气，矿粉经预热后的温度在500°C以上。
9.根据权利要求8所述的用碳酸钡制备氢氧化钡的方法，其特征在于所述预热过程为多级预热，所述预热的时间为30s 50s。
10.根据权利要求6所述的用碳酸钡制备氢氧化钡的方法，其特征在于所述步骤(I)与步骤(2)之间增加一对所述矿粉的预热步骤，所述预热过程中使矿粉处于悬浮流态化状态；所述高温烟气源自新鲜空气与预热过程排放的尾气进行混合加热后的高温混合烟气。
全文摘要
本发明公开了一种用碳酸钡制备氢氧化钡的方法，包括以下步骤先将含碳酸钡的矿物磨成矿粉，然后使矿粉处于悬浮流态化状态下进行高温焙烧，得到含氧化钡的焙烧矿，将焙烧矿浸入水中反应后，生成氢氧化钡溶液，再将溶液固液分离后冷却结晶，得到氢氧化钡产品。本发明的制备方法中矿粉传热面积大，每个矿粒都能均匀、完全的完成化学反应，反应时间短，碳酸钡利用率高。
文档编号C01F11/06GK102923748SQ20121050649
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者刘小银, 陈雯, 严小虎, 李家林, 陆晓苏, 张翔宇 申请人:长沙矿冶研究院有限责任公司