專利名稱：碳酸鋇、其制備方法以及碳化塔的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種碳酸鋇及其制備方法，尤其是涉及一種高反應活性碳酸鋇及其制備方法。
背景技術：
工業碳酸鋇廣泛應用于陶瓷、玻璃、磁性材料以及多種鋇鹽母體材料。近年來，隨著鹽化工行業產業提升以及水環境處理的發展，對碳酸鋇非溶解狀態、固液反應活性提出了新的要求。傳統碳酸鋇生產是采用硫化鋇溶液多級串聯二氧化碳窯氣鼓泡反應生產工藝，由于該工藝下碳酸鋇晶體發育較為完整，粒徑分布寬，存在較多超大顆粒以及碳酸鋇團聚體，因此制備的碳酸鋇反應活性較低，如普通輕體碳酸鋇反應活性僅為60 70%，因此下游用戶原材料消耗大，增加了成本。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有碳酸鋇生產工藝存在的碳酸鋇晶體發育較為完整，制備的碳酸鋇粉體反應活性較低的缺陷，提供一種碳酸鋇及其制備方法，提高了碳酸鋇晶體反應成核速度，同時抑制了碳酸鋇晶體發育生長，因此所得碳酸鋇粉體粒度分布均勻，粒子之間不產生團聚，制備出了高反應活性的碳酸鋇產品。本發明所述反應活性是指碳酸鋇粉體作為原料應用于液相化學反應的轉化率，例如碳酸鋇粉體與非酸性硫酸根溶液反應的轉化率。碳酸鋇粉體的反應活性是粉體粒徑、比表面積以及粒徑分布的宏觀反應，特別與粉體的粒徑分布關系密切相關。當碳酸鋇粉體中 有數量較多的超細粒子時，雖然碳酸鋇粉體的比表面積(BET)增大，但是其能提供反應的物質的量不足，因此影響碳酸鋇粉體的反應活性；當碳酸鋇粉體產生團聚且有較多的大顆粒時，采用這樣的碳酸鋇粉體作為原料進行反應，反應結束時，碳酸鋇粉體中心部分通常不能反應，因此碳酸鋇粉體的反應活性也不會高。本發明采用碳化塔單塔體內循環噴射硫化鋇溶液，使得硫化鋇溶液與二氧化碳氣體進行快速反應，碳酸鋇晶體反應成核速度增加，晶體發育生長減緩，因此所得碳酸鋇粉體粒度分布均勻，粒子之間不產生團聚。將該碳酸鋇粉體作為原料應用于液相化學反應，例如碳酸鋇粉體與非酸性硫酸根溶液反應，反應活性增加到85%以上。為了解決本發明的技術問題，提供的第一技術方案是，一種碳酸鋇的制備方法，該方法包括第一步驟，將硫化鋇溶液送至碳化塔內，所述硫化鋇溶液濃度為120-170g/L，溫度為65-75°C ;第二步驟，將二氧化碳氣體通入到碳化塔的中心管3中；同時硫化鋇溶液噴射到碳化塔的中心管3中，與二氧化碳氣體進行反應；第三步驟，含硫化鋇的溶液通過循環管4持續循環噴射到碳化塔的中心管3中，直至含硫化鋇的溶液中硫化鋇濃度小于O. 25g/L后停止反應，固液分離，得到碳酸鋇產品。第三步驟中的含硫化鋇的溶液指的是經過第二步驟之后，含有硫化鋇和碳酸鋇的溶液。前述的碳酸鋇的制備方法，第一步驟中，所述硫化鋇溶液的濃度是120_140g/L。前述的碳酸鋇的制備方法，第一步驟中，所述硫化鋇溶液占碳化塔容積的50-70%。前述的碳酸鋇的制備方法，第二步驟中，所述二氧化碳氣體在碳化塔的中心管3中的流量是1400-2000Nm3/h。前述的碳酸鋇的制備方法，第二步驟中，所述含硫化鋇的溶液的噴射速度是3-4. 5m/sec ο提供的第二技術方案是，一種碳酸鋇，其D5t^m為O. 70-0. 90μπι，DiciUmS
O.1-0. 2 μ m,以及 D90 μ m 為 < 2. O μ m。提供的第三技術方案是，一種碳化塔該碳化塔包括塔體I ;中心管3，垂直設置于塔體I的內腔內；進氣管2，其穿過塔體I的側壁與中心管3上端相連；循環管4，其一端設于塔體I底部，與塔體I的內腔導通，另一端穿過塔體I的側壁與中心管3上端相連；以及出氣管5，設置于塔體I的頂部。前述的碳化塔，進一步包括噴射器6，設置于循環管4與中心管3上端的連接處。采用本發明的技術方案，至少具有如下有益效果本發明碳酸鋇粉體的反應成核速度增加，晶體發育生長減緩，因此所得碳酸鋇粉體粒度分布均勻，粒子之間不產生團聚。將該碳酸鋇粉體作為原料應用于液相化學反應，例如碳酸鋇粉體與非酸性硫酸根溶液反應，反應活性增加到85%以上。


圖I是本發明所用碳化塔的結構2是本發明工藝流程圖。
具體實施例方式為充分了解本發明之目的、特征及功效，借由下述具體的實施方式，對本發明做詳細說明。本發明采用碳化塔單塔體內循環噴射硫化鋇溶液，使得硫化鋇溶液與二氧化碳氣體進行快速反應，碳酸鋇反應成核速度增加，晶體發育生長減緩，因此所得碳酸鋇粉體粒度分布均勻。將該碳酸鋇作為原料應用于液相化學反應，反應活性增加到85%以上。下面詳細說明一下本發明所用碳化塔的結構和運作過程。圖I是本發明所用碳化塔的結構圖。該碳化塔包括塔體1，進氣管2，中心管3，循環管4，出氣管5;塔體I內部形成腔11，中心管3垂直設于塔體I內腔11的中央處，當腔11內有反應液體時，中心管3的下端位于液面下；進氣管2穿過塔體I的側壁與中心管3上端相連，循環管4其一端設于塔體I底部，與塔體I的腔11導通，另一端穿過塔體I的側壁與中心管3上端相連，出氣管5設于塔體I頂部。本發明碳化塔優選由常規耐腐蝕材料制成，例如玻璃鋼、耐腐蝕不銹鋼等。所述中心管3優選DN直徑(公稱直徑)為120-170mm(優選150mm)的耐腐蝕材料制成的管道，本發明對中心管3的長度沒有特別要求，通常長度插入液面Im以下的管道均可應用于本發明。 該碳化塔進一步包括噴射器6，設置于循環管4與中心管3上端的連接處。本發明對噴射器沒有特殊要求，常規市售噴射器均可以應用于本發明。優選的，進氣管2上設有閥門21 ;循環管4上設有閥門41，循環泵42，閥門43 ;出氣管5上設有閥門51。打開閥門21，反應氣體會經過進氣管2進入到中心管3。打開閥門41、閥門43，碳化塔內的液體在循環泵42的作用下經過循環管4循環，從腔11流入到循環管4中，然后通過噴射器6快速噴射到中心管3中，與反應氣體快速反應。打開閥門51，反應生成的氣體會從出氣管5排出。優選的，循環管4上連接有管道A和B，管道A上設有閥門Al，管道B上設有閥門BI。當反應停止后，關閉閥門21、閥門41、閥門51，打開閥門Al和BI，液體產物從管道A排出，未反應氣體和殘余氣體產物從管道B排出。
下面結合碳化塔，詳細說明一下本發明碳酸鋇的制備方法。該方法包括第一步驟，準備濃度120_170g/L (優選120_140g/L)的硫化鋇溶液，將其溫度維持在 65-75。。；第二步驟，將所述硫化鋇溶液送至碳化塔的腔11內，使硫化鋇溶液占腔11容積的50-70% (優選 60%)；第三步驟，將二氧化碳氣體通入到中心管3 ;同時硫化鋇溶液通過循環管4循環，從腔11流入到循環管4中，然后通過噴射器6噴射到中心管3中，與二氧化碳氣體進行反應；第四步驟，含硫化鋇的溶液通過循環管4持續循環，并持續通過噴射器6噴射到中心管3中，直至含硫化鋇的溶液中硫化鋇濃度小于O. 25g/L后，停止反應，將產物漿料排出碳化塔外，然后固液分離、烘干，即得碳酸鋇產品。具體的，第三步驟中，打開閥門21，閥門41、閥門43、閥門51，二氧化碳氣體經過進氣管2連續進入到中心管3，在中心管3中的流量是1400-2000Nm3/h。碳化塔內的硫化鋇溶液在循環泵42的作用下經過循環管4循環，從腔11流入到循環管4中，然后通過噴射器6以3-4. 5m/sec的噴射速度快速噴射到中心管3中，與反應氣體快速反應，碳酸鋇反應成核速度增加，晶體發育生長減緩。反應生成的硫化氫氣體會從出氣管5排出。第三步驟中的主要化學反應如下2BaS+2H20 — Ba (OH) 2+Ba (HS) 2Ba (OH) 2+C02 丨—BaC03+H20H20+Ba (HS) 2+C02 丨—BaC03+2H2S 具體的，第四步驟中，固液分離后的母液回收利用，例如回至硫化鋇浸取工序，濾餅烘干獲得高活性碳酸鋇產品。本發明碳酸鋇，其D5tlUm 為 O. 7-0. 9 μ m，Dltl μ π!為 O. 1_0· 2 μ m，以及 D9tl μ m 為< 2· O μ m0本發明碳酸鋇，具有粒徑分布窄的特點，將該碳酸鋇作為原料應用于液相化學反應，反應活性增加到85%以上。下面通過具體的實施例來闡述本發明的方法的實施，本領域技術人員應當理解的是，這不應被理解為對本發明權利要求范圍的限制。實施例
首先，對下面實施例中含低游離氧化鍶的鈦酸鍶制備過程及產品進行分析時所用的測定裝置和測定方法進行說明如下硫化鋇濃度分析方法過量EDTA滴定試樣，然后MgCh標準溶液反滴定過量EDTA，采用鉻黑T指示劑指示終點，測出Ba2+濃度，然后計算硫化鋇濃度。粒徑分析方法以濕式激光法測得的體積基準的平均粒徑；粒徑分析裝置2000MU型粒徑儀，英國馬爾達公司制；產品元素分析方法電感耦合等離子體(ICP)原子發射光譜法。實施例I
本實施例所用碳化塔采用耐腐蝕不銹鋼材料制成，腔11為直徑2mX高度3m的圓柱體，中心管3為DN直徑150mm,長度2m。準備濃度120g/L的硫化鋇溶液，將其溫度維持在65°C。將所述硫化鋇溶液常規泵送至碳化塔的腔11內，使硫化鋇溶液占腔11容積的50%，碳化塔中心管3的下端位于硫化鋇溶液液面下。打開閥門21，閥門41、閥門43、閥門51，二氧化碳氣體經過進氣管2連續進入到中心管3中，在中心管3中的流量是1400Nm3/h。同時碳化塔內的硫化鋇溶液在循環泵42的作用下經過循環管4持續循環，從腔11流入到循環管4中，然后通過噴射器6以4m/sec的噴射速度快速噴射到中心管3中，與二氧化碳氣體快速反應。反應生成的硫化氫氣體從出氣管5排出。含硫化鋇的溶液通過循環管4持續循環，并持續通過噴射器6以4m/sec的噴射速度噴射到中心管3中。打開閥門Al，取樣進行測定。硫化鋇溶液中的硫化鋇濃度小于O. 25g/L后，關閉閥門21、閥門41、閥門51，打開閥門Al和BI，將產物漿料排出碳化塔外，然后壓濾分離，將所得濾餅100°C下烘干，即得碳酸鋇產品1#。實施例2本實施例所用碳化塔采用耐腐蝕不銹鋼材料制成，腔11為直徑2mX高度3m的圓柱體，中心管3為DN直徑120mm，長度2m。準備濃度140g/L的硫化鋇溶液，將其溫度維持在65°C。將所述硫化鋇溶液常規泵送至碳化塔的腔11內，使硫化鋇溶液占腔11容積的60%，碳化塔中心管3的下端位于硫化鋇溶液液面下。打開閥門21，閥門41、閥門43、閥門51，二氧化碳氣體經過進氣管2連續進入到中心管3中，在中心管3中的流量是1600Nm3/h。同時碳化塔內的硫化鋇溶液在循環泵42的作用下經過循環管4持續循環，從腔11流入到循環管4中，然后通過噴射器6以4. 5m/sec的噴射速度快速噴射到中心管3中，與二氧化碳氣體快速反應。反應生成的硫化氫氣體從出氣管5排出。含硫化鋇的溶液通過循環管4持續循環，并持續通過噴射器6以4. 5m/sec的噴射速度噴射到中心管3中。打開閥門Al，取樣進行測定。硫化鋇溶液中的硫化鋇濃度小于O. 25g/L后，關閉閥門21、閥門41、閥門51，打開閥門Al和BI，將產物漿料排出碳化塔外，然后壓濾分離，將所得濾餅100°C下烘干，即得碳酸鋇產品2#。實施例3本實施例所用碳化塔采用耐腐蝕不銹鋼材料制成，腔11為直徑2m X高度3. 5m的圓柱體，中心管3為DN直徑160mm,長度2m。準備濃度150g/L的硫化鋇溶液，將其溫度維持在70°C。將所述硫化鋇溶液常規泵送至碳化塔的腔11內，使硫化鋇溶液占腔11容積的60%，碳化塔中心管3的下端位于硫化鋇溶液液面下。打開閥門21，閥門41、閥門43、閥門51，二氧化碳氣體經過進氣管2連續進入到中心管3中，在中心管3中的流量是1800Nm3/h。同時碳化塔內的硫化鋇溶液在循環泵42的作用下經過循環管4持續循環，從腔11流入到循環管4中，然后通過噴射器6以3m/sec的噴射速度快速噴射到中心管3中，與二氧化碳氣體快速反應。反應生成的硫化氫氣體從出氣管5排出。含硫化鋇的溶液通過循環管4持續循環，并持續通過噴射器6以3m/sec的噴射速度噴射到中心管3中。打開閥門Al，取樣進行測定。硫化鋇溶液中的硫化鋇濃度小于O. 25g/L后，關閉閥門21、閥門41、閥門51，打開閥門Al和BI，將產物漿料排出碳化塔外，然后壓濾分離，將所得濾餅100°C下烘干，即得碳酸鋇產品3#。實施例4
本實施例所用碳化塔采用耐腐蝕不銹鋼材料制成，腔11為直徑2mX高度3. 5m的圓柱體，中心管3為DN直徑170mm,長度2m。準備濃度170g/L的硫化鋇溶液，將其溫度維持在75°C。將所述硫化鋇溶液常規泵送至碳化塔的腔11內，使硫化鋇溶液占腔11容積的70%，碳化塔中心管3的下端位于硫化鋇溶液液面下。打開閥門21，閥門41、閥門43、閥門51，二氧化碳氣體經過進氣管2連續進入到中心管3中，在中心管3中的流量是2000Nm3/h。同時碳化塔內的硫化鋇溶液在循環泵42的作用下經過循環管4持續循環，從腔11流入到循環管4中，然后通過噴射器6以3. 5m/sec的噴射速度快速噴射到中心管3中，與二氧化碳氣體快速反應。反應生成的硫化氫氣體從出氣管5排出。含硫化鋇的溶液通過循環管4持續循環，并持續通過噴射器6以3. 5m/sec的噴射速度噴射到中心管3中。打開閥門Al，取樣進行測定。硫化鋇溶液中的硫化鋇濃度小于O. 25g/L后，關閉閥門21、閥門41、閥門51，打開閥門Al和BI，將產物漿料排出碳化塔外，然后壓濾分離，將所得濾餅100°C下烘干，即得碳酸鋇產品4#。將樣品1-4#進行粒徑分析，結果見表I。表I
權利要求
1.一種碳酸鋇的制備方法，該方法包括 第一步驟，將硫化鋇溶液送至碳化塔內，所述硫化鋇溶液溶度為120-170g/L，溫度為65-75 0C ； 第二步驟，將二氧化碳氣體通入到碳化塔的中心管(3)中；同時硫化鋇溶液噴射到碳化塔的中心管(3)中，與二氧化碳氣體進行反應； 第三步驟，含硫化鋇的溶液通過循環管(4)持續循環噴射到碳化塔的中心管(3)中，直至含硫化鋇的溶液中硫化鋇濃度小于O. 25g/L后停止反應，固液分離，得到碳酸鋇產品。
2.根據權利要求I所述的碳酸鋇的制備方法，其特征在于，第一步驟中，所述硫化鋇溶液的濃度是120-140g/L。
3.根據權利要求I或2所述的碳酸鋇的制備方法，其特征在于，第一步驟中，所述硫化鋇溶液占碳化塔容積的50-70%。
4.根據權利要求1-3任一項所述的碳酸鋇的制備方法，其特征在于，第二步驟中，所述二氧化碳氣體在碳化塔的中心管3中的流量是1400-2000Nm3/h。
5.根據權利要求1-4任一項所述的碳酸鋇的制備方法，其特征在于，第二步驟中，所述含硫化鋇的溶液的噴射速度是3-4. 5m/sec0
6.采用如權利要求1-5任一項所述的方法制備的碳酸鋇，其特征在于，所述碳酸鋇的D50 μ m 為 O. 70-0. 90 μ m, D10 μ m 為 O. 1-0. 2 μ m,以及 D90 μ m 為 < 2. O μ m。
7.一種碳化塔，其特征在于，該碳化塔包括 塔體(I); 中心管(3)，垂直設置于塔體(I)的內腔內； 進氣管(2)，其穿過塔體(I)的側壁與中心管(3)上端相連； 循環管(4)，其一端設于塔體(I)底部，與塔體(I)的內腔導通，另一端穿過塔體(I)的側壁與中心管(3)上端相連；以及 出氣管(5)，設置于塔體(I)的頂部。
8.根據權利要求7所述的碳化塔，其特征在于，該碳化塔進一步包括噴射器(6)，設置于循環管(4)與中心管(3)上端的連接處。
全文摘要
一種碳酸鋇、其制備方法以及碳化塔。該碳酸鋇制備方法包括第一步驟，將硫化鋇溶液送至碳化塔內，所述硫化鋇溶液溶度為120-170g/L，溫度為65-75℃；第二步驟，將二氧化碳氣體通入到碳化塔的中心管(3)中；同時硫化鋇溶液噴射到碳化塔的中心管(3)中，與二氧化碳氣體進行反應；第三步驟，含硫化鋇的溶液通過循環管(4)持續循環噴射到碳化塔的中心管(3)中，直至含硫化鋇的溶液中硫化鋇濃度小于0.25g/L后停止反應，固液分離、得到碳酸鋇產品。本發明采用碳化塔單塔體內循環噴射硫化鋇溶液，使得硫化鋇溶液與二氧化碳氣體進行快速反應，反應成核速度增加，晶體發育生長減緩，因此所得碳酸鋇粒徑分布窄，反應活性增加到85%以上。
文檔編號C01F11/18GK102701252SQ20121016139
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月23日 優先權日2012年5月23日
發明者劉湘玉, 華東, 姜志光, 孫振才 申請人:深圳市昊一通投資發展有限公司, 貴州紅星發展股份有限公司