锶的制备-金属百科

锶的制备

工艺流程

天青石(SrSO4)是最主要的含锶矿物，也是一系列的锶化合物的重要原料。从1790年发现锶矿到19世纪80年代后，才对锶矿的化学加工才有了较大的进展，1884年确立了天青石经复分解制碳酸锶的方法。20世纪初，开始应用碳还原天青石制造碳酸锶的工业生产方法。上述两种方法也是现在锶矿化学加工的基本方法。
流程工业上将天青石加工成粗碳酸锶或硫化锶，再进一步加工成其他的锶化合物(见下图)，有两种加工方法。其中碳还原法工艺流程短、成本低，但天青石利用率低，产品质量不易保证，并且废气污染严重。复分解法能克服碳还原法的缺点，但消耗酸、碱量较大。
碳还原法 将天青石粉碎至 120目左右，经选矿除去硅、铁、铝、钙等杂质，使精选矿中的硫酸锶含量提高到70％以上。将精选后的锶矿粉与煤粉混合，送入焙烧炉中进行焙烧，水不溶性的硫酸锶还原成水溶性的硫化锶，主反应式为： SrSO4+4C—→SrS+4CO 焙烧要在还原气氛中于1000～1200℃下进行。然后，用水浸取出硫化锶，与不溶解的残渣分离，精制后得到硫化锶水溶液。由该溶液制造碳酸锶的方法有碳化法和复分解法两种。 ①硫化锶碳化法：将硫化锶水溶液装入碳化塔中，然后通入二氧化碳得到碳酸锶和硫化氢气体。碳酸锶从塔底放出，经过滤、洗涤、精制、造粒、干燥得碳酸锶成品。碳化一般在两段碳化塔中以间歇或连续方式进行。从塔顶逸出的碳化尾气含有大量硫化氢，可回收用于制硫磺或硫化合物。 ②硫化锶复分解法：在精制后的硫化锶溶液中加碳酸钠(或碳酸氢铵)沉淀出碳酸锶，经过滤、洗涤、干燥即得产品。从废液中可回收硫化钠(铵)。
复分解法 该法对矿中硫酸锶含量要求不高。将天青石粉碎至200目，装入带搅拌的反应釜中，加入碳酸钠(或碳酸氢铵)溶液，在90℃左右，反应1～2小时后,转化率即可达到95％左右，经过滤，洗涤得到粗碳酸锶，滤液可回收硫酸钠。精制粗碳酸锶的方法，工业上有酸解及热分解法两种。 ①酸解法：用盐酸(或硝酸)分解粗碳酸锶，制得氯化锶(或硝酸锶)溶液,经过滤、洗涤,将滤液氯化锶(或硝酸锶)除去杂质后，加入碳酸钠(或碳酸氢铵)得到碳酸锶沉淀，经过滤洗涤、干燥、造粒得成品。滤液是氯化钠(或铵)，可回收利用，也可将氯化锶溶液直接蒸发、结晶得氯化锶产品。 ②热分解法：将粗碳酸锶加热到1000～1350℃分解成氧化锶，用水浸取。氧化锶溶于水变成氢氧化锶，分离残渣得氢氧化锶溶液。将氢氧化锶碳化即可得碳酸锶。也可由氢氧化锶进一步加工成氯酸锶、铬酸锶等锶盐。