球形碳酸鍶的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機鹽合成技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種球形碳酸鍶的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳酸鍶是最主要的鍶鹽產(chǎn)品，也是制備其它鍶產(chǎn)品的中間化合物或原料。它具有 獨特的物理化學性能，因此被廣泛應用于電子陶瓷、磁性材料、煙火、超導材料、光學玻璃、 等離子電視的生產(chǎn)。近年來，隨著科技的進步，我國工業(yè)碳酸鍶產(chǎn)業(yè)得到了巨大的發(fā)展，同 時對于高附加值的高純碳酸鍶產(chǎn)品的需求量亦逐年遞增。然而，我國在碳酸鍶的深加工技 術(shù)方面與發(fā)達國家仍存在較大差距，特別是電子元件用高純碳酸鍶，國內(nèi)企業(yè)幾乎不能生 產(chǎn)，這主要是因為電子元件用高純碳酸鍶對形貌有一定的要求，要求粉體微觀形貌為球形 或類球形、粒徑分布窄、平均粒徑小于1 μπι。從高純碳酸鍶的生產(chǎn)和使用情況看，國內(nèi)生產(chǎn) 的高純碳酸鍶產(chǎn)品化學指標基本能滿足要求，但大多未經(jīng)過形貌控制和改性處理，微觀形 貌呈條形、棒形和無定形態(tài)，粒度分布范圍寬，團聚嚴重，流動性差，產(chǎn)品綜合質(zhì)量與國外差 距較大。
[0003] 現(xiàn)有高純碳酸鍶的制備技術(shù)主要有氯化鍶法、硝酸鍶法、氫氧化鍶法。氯化鍶法 是以工業(yè)碳酸鍶與鹽酸反應轉(zhuǎn)化為粗氯化鍶，然后經(jīng)化學除雜，獲得純度較高的氯化鍶， 再與碳酸氫銨或碳酸鈉反應獲得碳酸鍶漿料，經(jīng)脫水、洗滌、干燥、粉碎獲得高純碳酸鍶產(chǎn) 品（以粗氯化鍶或分析純氯化鍶為原料經(jīng)上述步驟獲得高純碳酸鍶的方法也稱為氯化鍶 法）；硝酸鍶法是以工業(yè)碳酸鍶與硝酸反應轉(zhuǎn)化為粗硝酸鍶，再經(jīng)化學除雜，獲得純度較高 的硝酸鍶，硝酸鍶再與碳酸氫銨或碳酸鈉反應獲得碳酸鍶漿料，經(jīng)脫水、洗滌、干燥、粉碎獲 得高純碳酸鍶產(chǎn)品（以粗硝酸鍶或分析純硝酸鍶為原料經(jīng)上述步驟獲得高純碳酸鍶的方 法也稱為硝酸鎖法）；氫氧化鎖法是以工業(yè)碳酸鎖與鹽酸或硝酸反應轉(zhuǎn)化為粗氯化鎖或硝 酸鍶，再加入氫氧化鈉轉(zhuǎn)化成氫氧化鍶，再經(jīng)重結(jié)晶獲得純度較高的氫氧化鍶，最后用二氧 化碳碳化獲得碳酸鍶漿料，經(jīng)脫水、洗滌、干燥、粉碎獲得高純碳酸鍶產(chǎn)品。在化學指標方 面，高純碳酸鍶生產(chǎn)工藝研宄已基本成熟，無論氯化鍶法、硝酸鍶法還是氫氧化鍶法，都可 以生產(chǎn)純度較高的產(chǎn)品，但這些方法都未對碳酸鍶形貌和粒徑進行控制，物性指標方面不 能達到高品質(zhì)電子元器件對原料的要求。
[0004] 在形貌控制方面則是在這三種制備方法的基礎上，直接或間接以純度較高的氯化 鍶、硝酸鍶、重結(jié)晶氫氧化鍶為原料和高純碳化劑（分析純碳酸鈉、分析純碳酸銨、分析純 碳酸氫銨、高純二氧化碳等）反應并在形貌劑（絡合劑、陽離子、陰離子、表面活性劑等）和 不同的反應器（超重力反應器、高壓反應釜、超聲反應器、浸沒循環(huán)撞擊流反應器等）輔助 合成特定球形形貌的碳酸鍶。
[0005] 上述研宄通過不同方法能夠獲得球形碳酸鍶，但多是以高純鍶鹽為原料，致使成 本很高，同時使用一些復雜反應設備，致使設備成本很高，還無法達到規(guī)模生產(chǎn)的水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種球形碳酸鍶的制備方法，該 制備方法以工業(yè)碳酸鍶為原料，同時在制備過程中通過加入復合形貌劑，使得制備得到的 產(chǎn)品不僅為高純碳酸鍶（碳酸鍶含量超過99. 5% )，同時，其形貌還可控制為球形。
[0007] 為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
[0008] 一種球形碳酸鍶的制備方法，包括步驟:A、配制質(zhì)量分數(shù)為2%~10%的氫氧化 鍶水溶液，并向所述氫氧化鍶水溶液中加入復合形貌劑，形成混合體系；B、在20°C~90°C 溫度下，向所述混合體系中加入碳化劑至pH為7~7. 5,得到碳酸鍶漿料；C、將所述碳酸鍶 漿料進行固液分離，獲得濾餅和濾液，所述濾餅經(jīng)洗滌、干燥獲得所述球形碳酸鍶。
[0009] 進一步地，所述復合形貌劑包括乙二胺四乙酸二鈉和鍶化合物。
[0010] 進一步地，所述氫氧化鍶與所述乙二胺四乙酸二鈉的物質(zhì)的量之比為1:0. 2~2。
[0011] 進一步地，在所述復合形貌劑中，所述鍶化合物的物質(zhì)的量不小于所述乙二胺四 乙酸二鈉的物質(zhì)的量。
[0012] 進一步地，所述鍶化合物選自氯化鍶、硝酸鍶、氫氧化鍶中的任意一種。
[0013] 進一步地，所述碳化劑為二氧化碳或碳酸鹽水溶液。
[0014] 進一步地，所述碳酸鹽水溶液中的碳酸根的物質(zhì)的量與所述氫氧化鍶的物質(zhì)的量 相等。
[0015] 進一步地，所述二氧化碳的通氣速率為0· 5L/min~12L/min。
[0016] 進一步地，所述濾液回流至所述步驟A中作為復合形貌劑循環(huán)再用。
[0017] 進一步地，所述氫氧化鍶是通過如下步驟獲得：將工業(yè)碳酸鍶在1150°C~1250°C 下煅燒0. 5h~2h獲得氧化鍶熟料；按照固液質(zhì)量比為1:10~20,將所述氧化鍶熟料加入 到水中，持續(xù)攪拌獲得氫氧化鍶漿料；將所述氫氧化鍶漿料煮沸，并趁熱過濾，獲得的濾液 經(jīng)過冷卻、結(jié)晶，以及固液分離后得到氫氧化鍶粗品；令所述氫氧化鍶粗品重復2~3次溶 解-重結(jié)晶工序，獲得所述氫氧化鍶。
[0018] 本發(fā)明以工業(yè)碳酸鍶為生產(chǎn)原料制備得到高純氫氧化鍶，以該高純氫氧化鍶以作 為制備球形碳酸鍶的直接原料，并在制備過程中采用復合形貌劑，經(jīng)碳化得到球形碳酸鍶 產(chǎn)品，生產(chǎn)原料來源廣泛且成本較低；與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的制備方法不僅可以 大幅提高產(chǎn)率，降低制造成本，同時在制備過程中避免使用超重力反應器、高壓反應釜等設 備，在普通的氣-液反應器中即可制備得到高純球形碳酸鍶產(chǎn)品，該產(chǎn)品不僅達到了高純 的指標（碳酸鍶含量超過99. 5% )，同時其微觀形貌為平均粒徑不超過1 μπι的球形，滿足 作為電子元件用高純球形碳酸鍶的性能要求。
【附圖說明】
[0019] 通過結(jié)合附圖進行的以下描述，本發(fā)明的實施例的上述和其它方面、特點和優(yōu)點 將變得更加清楚，附圖中：
[0020] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例1的球形碳酸鍶的制備方法的步驟流程圖；
[0021] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例1的球形碳酸鍶的掃描電鏡圖；
[0022] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例2的球形碳酸鍶的掃描電鏡圖；
[0023] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例3的球形碳酸鍶的掃描電鏡圖；
[0024] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例4的球形碳酸鍶的掃描電鏡圖；
[0025] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例5的球形碳酸鍶的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0026] 以下，將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實 施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施 例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實際應用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明 的各種實施例和適合于特定預期應用的各種修改。
[0027] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例1的球形碳酸鍶的制備方法的步驟流程圖。
[0028] 參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例1的球形碳酸鍶的制備方法包括如下步驟：
[0029] 在步驟110中，煅燒工業(yè)碳酸鍶，得到氧化鍶熟料。
[0030] 具體地，稱取25g工業(yè)碳酸鍶（碳酸鍶含量為95%左右），置于高溫煅燒爐中在 1250 °C下高溫煅燒0. 5h，獲得氧化鍶熟料。
[0031] 在步驟120中，將氧化鍶熟料溶于水中，得到氫氧化鍶漿料，氫氧化鍶漿料經(jīng)煮 沸、過濾、冷卻結(jié)晶，得到氫氧化鍶粗品。
[0032] 具體地，將步驟110得到的氧化鍶熟料按照固液質(zhì)量之比為1:10緩慢加入水中， 并且一邊加入一邊攪拌，在浸取反應持續(xù)30min后，得到氫氧化鍶漿料；再將該氫氧化鍶漿 料加熱煮沸，趁熱過濾，濾液經(jīng)冷卻結(jié)晶、固液分離得到氫氧化鍶粗品。
[0033] 在步驟130中，將氫氧化鍶粗品經(jīng)2次溶解-重結(jié)晶得到氫氧化鍶，并配制得到質(zhì) 量濃度為2%的氫氧化鎖水溶液。
[0034] 具體地，經(jīng)上述溶解-重結(jié)晶得到的高純的氫氧化鍶約為18.25g左右；同時，2% 的氫氧化鍶水溶液在普通敞口玻璃容器中配制即可，后續(xù)的操作均在此容器中進行。
[0035] 在步驟140中，向氫氧化鍶水溶液中加入復合形貌劑，再向其中加入碳化劑，得到 碳酸鍶漿料。
[0036] 具體地，首先向2% (wt% )的氫氧化鍶水溶液中加入11. 25g乙二胺四乙酸二鈉 和8. 06g六水氯化鍶作為復合形貌劑，以保證乙二胺四乙酸二鈉的物質(zhì)的量為氫氧化鍶溶 液中氫氧化鍶的物質(zhì)的量的20%，且乙二胺四乙酸二鈉的物質(zhì)的量與六水氯化鍶的物質(zhì)的 量相等；待復合形貌劑溶解完全后，得到混合體系，在20°C下向該混合體系中通入二氧化 碳，通氣速率為0. 5L/min，通氣至該混合體系的pH為7~7. 5停止，獲得碳酸鍶漿料。
[0037] 值得說明的是，在步驟110中，工業(yè)碳酸鍶經(jīng)煅燒除了得到氧化鍶熟料外，還得到 副產(chǎn)物二氧化碳，此處得到的二氧化碳收集用于步驟140中的碳化劑。
[0038] 在步驟150中，將碳酸鍶漿料過濾、洗滌、干燥、粉碎得到球形碳酸鍶。
[0039] 在本實施例中，碳酸鍶漿料經(jīng)過濾得到的濾餅的組成主要為碳酸鍶，其經(jīng)再漿洗 滌、150°C烘干lh、粉碎即得到球形碳酸鍶，而濾液可返回步驟140中，繼續(xù)用作復合形貌 劑。
[0040] 在上述步驟110-150制備球形碳酸鍶的制備過程中，煅燒產(chǎn)生的二氧化碳以及過 濾后的濾液等副產(chǎn)物可實現(xiàn)循環(huán)利用，不僅減少直接排放造成的污染問題，同時節(jié)約原料、 降低制備成本。
[0041] 對經(jīng)上述步驟110-150制備得到的球形碳酸鍶進行了測試分析，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)品收率 為90. 98 %，產(chǎn)品純度為99. 63 %，屬于高純碳酸鍶；同時對其形貌進行了掃描電鏡表征，掃 描電鏡圖如圖2所示，從圖2中可以看出，碳酸鍶微觀形貌為球形，且其平均粒徑小于1 μ m， 滿足其作為電子元件用高純球形碳酸鍶的純度、形貌及尺寸等性能要求。
[0042] 實施例2
[0043] 在實施例2的描述中，與實施例1的相同之處在此不再贅述，只描