沉淀硫酸钡的原料 - 生产工艺及应用前景

　1998年第6期　　　　　　　　　　　　中国非金属矿工业导刊　　　　　　　　　　　总第6期　·矿产加工利用·沉淀硫酸钡的原料、生产工艺及应用前景

吉化公司石井沟联合化工厂　汪多仁

摘　要　本文概述了沉淀硫酸钡的资源、性能、用途、合成方法和市场需求。关键词　硫酸钡　生产　应用

Abstract　Throughtheanalysisofresources,properties,uses,syntheticwayandproductiontechnologyoftheprecipitatedbariumsulfate,thispaperindicateditsmarketdemandandapplicationprospect.

KeyWords　Production　Application　Precipitatedbariumsulfate

硫酸钡有两种类型,一种为沉淀型,另一种为水洗型。天然产出的是重晶石,工业产品有重晶石粉碎而成的重晶石粉和以重晶石为原料经化学反应而制成的沉淀硫酸钡。重晶石粉为白色结晶性粉未(斜方晶系,加热到1149℃则变成单斜晶系),相对密度为

3

4.499g/cm,熔点1580℃(分解),不溶于水,溶于碳酸碱金属盐中则变成碳酸钡,微溶于浓硫酸,不溶于其他酸、碱,X射线不能透过,无毒。

沉淀硫酸钡在化学性质上虽和重晶石粉一样,但没有结晶性能,而是无定形的,质地非常细软,相对密度4.3g/cm3,吸油量和遮盖力都比重晶石粉高。对空气和热很稳定,遇硫化氢和有毒气体也不变色。1　生产工艺1.1　重晶石粉

重晶石粉的制法是将重晶石粗碎之后,用球磨机等进行湿磨,经过水洗收集微细粒子。添加少量硫化钠后,用硫酸洗涤除去铁质,水洗,干燥,粉碎得成品。1.2　沉淀硫酸钡

生产沉淀硫酸钡,目前工业上采用较多的为芒硝—硫化钡法,此法副产品为硫化碱,化学反应为:

BaSO4+4CBaS+4CO↑BaS+Na2SO4BaSO4↓+Na2S

具体制法为:将重晶石和无烟煤或焦炭粉碎,混合,用转窑进行还原焙烧得焙烧产物,俗称黑灰。将其用热水浸取制成硫化钡溶液,和事先用高锰酸钾除铁提纯过的芒硝溶液反应,得到精制硫酸钡沉淀,将其过滤分离,用硫酸洗涤之后充分水洗,过滤,干燥后粉碎得成品。消耗定额:重晶石(BaSO4,100%

计)1.1t/t;芒硝(Na2SO4,100%计)0.63t/t;纯碱

0.02t/t;原煤1.1t/t。2　原料来源2.1　重晶石

我国重晶石资源相当丰富,遍布很多省市。湖南、贵州、广西三省交界处已探明的重晶石地质储量比国外的储量总和还多,从而使我国成为世界上第一重晶石储量大国。2.2　芒硝

我国盐湖资源主要集中在内蒙古、山西、新疆、青海、甘肃、四川、湖南、云南等地,多年来已成为我国芒硝生产基地。钙芒硝矿主要分布在四川、湖南,云南等省,占全国储量的60%。除天然芒硝外,盐业副产30万t,化工副产55万t。我国最大的天然碱加工厂为内蒙古自治区查尔诺碱矿,年产芒硝3万t。2.3　纯碱

用易得的芒硝生产纯碱是一条最适宜的路线。芒硝法制纯碱生产原理为:

Na2SO4+2NH4HCO3

△

30℃

(NH4)2SO4+2NaHCO3

2NaHCO3NaCO3+H2O+CO2↑

控制操作条件为:复分解反应温度,30±2℃;水∶芒硝∶硫酸氢铵的投料比为1∶0.65∶0.75。

具体制法为:在40℃下,不断搅拌加入芒硝,制成饱和溶液。待温度降到33～36℃时,多次少量均匀地投入碳酸氢铵和余下的芒硝,加料速度不能过快,以避免碳酸氢铵未反应沉淀或大量分解,降低产率。

汪多仁:男,47岁,工程师

收稿日期:1998年6月11日

·23·在反应过程中,可加入晶种(纯碱)。最好在硫酸氢铵占投料量20%～25%时加入。加入晶种后,复分解反应很快变成乳白色。5min后,均匀加入剩余的碳酸氢铵。加料时间1h。加完碳酸氢铵后,于35℃下恒温反应搅拌1h结束。再经煅烧制成纯碱,副产硫酸铵。整个工艺简单易行,原料利用率高,用于制取硫酸钡,将会获得双重经济效益。3　生产状况

我国沉淀硫酸钡主要生产企业有17家,1997年的生产能力为11万t,总产量不足7万t。国内最大生产厂为辛集化工厂,年产1.9万t,其次为青岛东风化工厂,年产1.6万t。生产地区主要有山东、河北、陕西、湖南、湖北、河南、山西、云南、辽宁、四川、江苏等省市。

我国天然硫酸钡(重晶石)产量已接近95万t,出口84.35万t。天然硫酸钡以出口为主,沉淀硫酸钡供应有缺口。天然硫酸钡和沉淀硫酸钡出口数量大,为创汇较高的产品,主要出口到美国、日本、德国等。

1996年我国芒硝出口量达38万t以上,在日本、韩国及东南亚地区十分走俏。芒硝在我国将会获得快速发展,四川省彭山县钙芒硝开发已成规范化和大发展势态。生产企业由3家发展至5家,设计规模55万t,产量30万t。该县钙芒硝资源十分丰富,有7个矿段,储量高达45亿t。并计划在“九·五”末期建成全国元明粉最大生产企业,达到100万t/a。继彭山碱厂,彭山元明粉厂之后,威远煤矿、广旺矿务局实施“效益工程”,建立“蓉兴”“彭鹏”二家化工企业生产元明粉。四川晶泉集团公司等企业正择址施工,大力营造芒硝产业。

陕西华源钡盐厂则利用本地丰富的重晶石、芒硝、煤等优势,发展钡盐系列产品。国内碳酸钡、氯化钡、氢氯化钡、偏硼酸钡、锌钡白(立德粉)尚有缺口,这些钡盐市场价都高于硫酸钡。他们巧妙地在生产系统中,利用副产品和废气制取国际上较为紧俏的片状硫氢化钠,具有显著的环保效益,硫氢化钠主要用于染料、药品、皮革的脱毛及粘胶人造丝的脱硫等。该厂采用芒硝—硫化钡法生产沉淀硫酸钡,副产品为硫化钠;用硝酸法生产硝酸钡,副产品则为硫化氢气。硫化氢经提纯后能用于生产蛋氨酸,用于平衡饲料添加剂,补充家禽、畜的氨基酸不足,用量为0.03%。蛋氨酸在国际上较为紧缺,用硫化氢和价廉易得的甲醇反应生成二甲基亚矾,为一种重要的溶剂,广泛地用于聚合物的抽丝、丙烯酸树脂及聚酸树脂的聚合等,此外,硫化氢还可合成β-硫基乙醇、硫

脲等,其综合利用大有文章可作。陕西华源钡盐厂用·24·副产硫化钠吸收硫化氢后,制成硫氢化钠饱和溶液,

再经蒸发浓缩,制成片状硫氢化钠。4　应用前景与市场4.1　涂料

沉淀硫酸钡的主要用途是用于油漆和涂料,国内涂料工业已获得快速发展,到2000年共需涂料200～220万t,建材行业占40%,用作填充料的沉淀硫酸钡可降低涂料生产成本,且用硫酸钡充填的涂料生产性能稳定,能增加硬度、耐磨性、耐晒性,代替部分碳酸钙。4.2　油墨

沉淀硫酸钡作为生产彩色铅印油墨中的填料,加量为10%～30%,沉淀硫酸钡要求颜色、吸油值稳定,细度15～20μm,pH值中性。4.3　美术颜料

沉淀硫酸钡为美术颜料中大量使用的白色填料,添加量占固体总量的30%,在黄、白色中用量可达80%～90%,水彩占15%,要求硫酸钡白度稳定,pH值小于8,无机械杂质,无颗粒感。作为填充料,还起遮盖和增亮作用,能显著降低美术颜料的生产成本。

4.4　橡胶、塑料工业

我国橡胶、塑料工业近年发展迅速。橡胶在国内供不应求,塑料在化学建材领域(如异型窗、塑窗,管道等)有着广阔的市场前景。硫酸钡密度大,可增加制品重量,降低生产成本,增加销售收入。更适宜作为生产胶板的填料。在生产中易于混炼加工成型。

在塑料硬制品中,作为填料的硫酸钡用量较大。到2000年,塑料制品产量可达220万t,其中硬制品产量为80～100万t。在PVC硬制品中填加硫酸钡可降低塑料制品成本,且起润滑作用,增加制品的稳定性。4.5　造纸业

沉淀硫酸钡主要用于生产铜板纸的表面涂布剂,为唯一必不可少的原料,加量为5%～15%。其优点为白度高、遮盖力强,远优于活性白土和硫酸钙。随着我国造纸工业的快速发展,预计到2000年,沉淀硫酸钡的国内需求量可达9万t。

硫酸钡在日本仅有日本化学工业公司、曹水化成公司、伏贝制药公司等厂商生产,生产能力不足3万t。我国为沉淀硫酸钡的第一生产大国,应加速利用国内丰富的资源优势大力发展生产,用于出口创汇,并满足国内需求。

参　考　文　献

何小纪等.硫化氢的提纯及应用.辽宁化工,1997(2)

(编辑　王克勤)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/di6h.html