手機(jī)掃碼訪問本站
微信咨詢
目前生產(chǎn)氯化鋇的方法很多，主要是以重晶石為原料，如用重晶石與煤粉還原熔燒后，再與鹽酸反應(yīng)制成氯化鋇，還有是以重晶石為原料，與煤粉和鈣水進(jìn)行還原熔燒、經(jīng)浸取，脫硫等處理后制成氯化鋇。上述生產(chǎn)氯化鋇的方法，不但能耗大、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且三廢的處理很不容易，給環(huán)境造成污染。
另一種方法是以毒重石為原料生產(chǎn)氯化鋇。毒重石的主要成分是碳酸鋇，將毒重石與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇，需經(jīng)反復(fù)4次以上自然結(jié)晶制成氯化鋇。該方法的缺點(diǎn)是：
1、雜質(zhì)難以完全除盡。由于其生產(chǎn)過程是完全開放的，雜質(zhì)容易進(jìn)入和夾帶，反復(fù)重結(jié)晶也難以完全除盡。
2、耗能高。由于其生產(chǎn)過程是需要4次結(jié)晶，其4次結(jié)晶冷卻過程是在自然狀態(tài)下進(jìn)行，造成能源損失。
3、不能連續(xù)生產(chǎn)，不適應(yīng)規(guī)?；I(yè)需要。
4、污染浪費(fèi)嚴(yán)重。該方法生產(chǎn)過程中水汽、二氧化碳完全排放無法回收，造成污染和資源的浪費(fèi)。
本發(fā)明的目的是提供一種氯化鋇的生產(chǎn)工藝，它克服了上述缺點(diǎn)。本發(fā)明通過下列方法實(shí)現(xiàn)。
一種氯化鋇生產(chǎn)工藝，包括下列步驟：
1)將含有碳酸鋇的原料與鹽酸、水、雙氧水混合，輸入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，分解氧化除硫鐵雜質(zhì)，回收產(chǎn)生的二氧化碳，反應(yīng)完成后除去濾渣；
2)將1)得到的原料液調(diào)整PH=4?6，在連續(xù)結(jié)晶釜中真空加熱濃縮結(jié)晶，二水氯化鋇結(jié)晶排出；
3)將2)得到結(jié)晶水合物冷卻，送后續(xù)深加工工序。
所述真空濃縮結(jié)晶是在結(jié)晶釜中持續(xù)加入原料液，電加熱，軸流泵驅(qū)動(dòng)原料液在結(jié)晶釜內(nèi)中心向上、沿結(jié)晶釜壁向下循環(huán)流動(dòng)，真空抽出水蒸汽并冷凝回用，過飽和溶液中的二水氯化鋇晶體因重力沉降在結(jié)晶釜底部，經(jīng)結(jié)晶釜底部持續(xù)間斷排出。
所述將含有碳酸鋇的原料與鹽酸、水、雙氧水混合是以折算為100%的碳酸鋇計(jì)，重量比是碳酸鋇：鹽酸：水：雙氧水為0.65：0.37：1：0.1，其中鹽酸的重量百分濃度為30?32%，雙氧水的重量百分濃度為彡29%。
所述真空加熱濃縮時(shí)的溫度是100°C?113°C。所述真空加熱濃縮時(shí)的溫度優(yōu)選103℃。
所述真空濃縮時(shí)的真空度是10?30Kpa。所述真空濃縮結(jié)晶是連續(xù)進(jìn)行的。
具體過程和原理如下：
1、分解氧化除硫鐵雜質(zhì)，制備水合鋇鹽原料液。
按毒重石含碳酸鋇65%重量百分比計(jì)，將毒重石：鹽酸：水：雙氧水按1：0.37：1：0.1比例勻速輸入反應(yīng)釜中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：
BaCO3+2HCl+nH2O→BaCl2·nH2O+CO2......(1)
游離硫、鐵（Fe)同雙氧水發(fā)生氧化反應(yīng)并生成沉淀；
HS-+4H2O2+OH-→5H2O+SO42-
SO42-+Ba2+→BaSO4
2Fe2++3H2O2→2Fe(OH)3
Fe3++3OH-→Fe(OH)3
待反應(yīng)無二氧化碳釋放后，除濾渣，濾液為水合氯化鋇原料液。
其中鹽酸的重量百分濃度為30?32%，雙氧水的重量百分濃度為≥29%。
本步驟（1)釋放出的二氧化碳經(jīng)回收純化用于生產(chǎn)碳酸鋇，濾渣做水泥添加劑。
2、原料液真空電加熱濃縮，溶質(zhì)熱結(jié)晶形成水合二水氯化鋇飽和結(jié)晶體
結(jié)晶釜設(shè)置電加熱控溫裝置，結(jié)晶釜與真空冷凝回收裝置通過管道連接，結(jié)晶釜內(nèi)上部設(shè)有軸流泵，結(jié)晶釜底部為椎體形狀，椎體頂端連接結(jié)晶釜底閥。
水合氯化鋇原料液經(jīng)調(diào)整PH=4?6，由原料泵通過管道持續(xù)送入結(jié)晶釜。當(dāng)原料液進(jìn)入結(jié)晶釜，加熱控溫在100°C?113°C，優(yōu)選103°C，持續(xù)真空10?30Kpa抽濾，隨著水分蒸發(fā)，原料液濃度逐步增加，其持續(xù)過程溶質(zhì)由晶核一晶鐘（第一次加晶種誘發(fā)）熱結(jié)晶，當(dāng)濃度增稠至32玻美臨界度時(shí)，過飽和溶液中的二水氯化鋇晶體因重力沉降在結(jié)晶釜底部，持續(xù)新加入的原料液在軸流泵驅(qū)動(dòng)下和結(jié)晶釜內(nèi)溶液混合并在結(jié)晶釜內(nèi)形成釜中心向上流動(dòng)，到達(dá)釜頂部又沿釜壁向下的循環(huán)流動(dòng)，控制原料液的加入速度使結(jié)晶產(chǎn)出達(dá)到平衡，氯化鋇結(jié)晶水合物隨著結(jié)晶的產(chǎn)生經(jīng)結(jié)晶釜底閥持續(xù)排出。
本步驟蒸發(fā)冷凝水回收供制備水合鋇鹽原料液使用。
3、結(jié)晶水合物冷卻，生產(chǎn)系列鋇鹽產(chǎn)品。
飽和二水氯化鋇結(jié)晶水合物排入冷卻池，過濾，其少量濾液返回蒸發(fā)結(jié)晶，白色晶體固形物即為二水氯化鋇，進(jìn)一步加工脫水可生產(chǎn)一水氯化鋇、無水氯化鋇及其他鋇產(chǎn)品。
上述反應(yīng)釜、原料泵、管道、結(jié)晶釜、電加熱控溫裝置、真空冷凝回收裝置、軸流泵等均市售化工設(shè)備。其中軸流泵垂直安裝在結(jié)晶釜的中部，泵葉輪距離結(jié)晶釜底部應(yīng)大于整個(gè)結(jié)晶釜內(nèi)高的三分之一，泵葉輪工作時(shí)對原料液的作用力應(yīng)向上，在泵軸和泵葉輪周圍安裝升液管，升液管上下開口，固定在結(jié)晶釜頂蓋上，泵葉輪在升液管下開口內(nèi)，升液管使上下流動(dòng)的液體分開，由于泵葉輪距離結(jié)晶釜底部有一定距離，長成的結(jié)晶顆粒因重力大沉入結(jié)晶釜椎體內(nèi)不再被泵葉輪攪動(dòng)，晶核和母液通過軸流泵繼續(xù)循環(huán)；電加熱控溫裝置安裝在結(jié)晶釜內(nèi)高度二分之一以上處，環(huán)繞在結(jié)晶釜內(nèi)壁周圍，電加熱為普通石英加熱器，控溫裝置為普通程序控溫裝置，它克服了加熱套加熱方式使整個(gè)結(jié)晶釜溫度相同，使結(jié)晶釜上部和下部溫度不同而有利于蒸發(fā)和結(jié)晶；真空冷凝回收裝置可以是真空泵、冷凝器等構(gòu)成，優(yōu)選水抽式射流真空泵和冷凝器等組成，水抽式射流真空泵結(jié)構(gòu)簡單，并能使冷凝水和蒸發(fā)回用水合并再使用。
綜上，該工藝過程在封閉環(huán)境中生產(chǎn)，副產(chǎn)物均得到回收利用，結(jié)晶過程一次完成，減少蒸發(fā)濃縮設(shè)備數(shù)量，生產(chǎn)過程連續(xù)。因此，該工藝過程生產(chǎn)的產(chǎn)品雜質(zhì)含量低、節(jié)約能源、適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)需要、最大限度的減少了污染和資源的浪費(fèi)。
附圖說明：圖1是氯化鋇生產(chǎn)工藝流程圖及結(jié)晶釜結(jié)構(gòu)簡圖。
按毒重石含碳酸鋇65%重量百分比計(jì)，將毒重石：鹽酸：水：雙氧水按1：0.37：1：0.1比例混合物1勻速輸入反應(yīng)釜2中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其中鹽酸的重量百分濃度為30?32%，雙氧水的重量百分濃度為>29%，游離硫（S)、鐵（Fe)同雙氧水發(fā)生氧化反應(yīng)并生成沉淀，待反應(yīng)無二氧化碳釋放后，離心4除濾渣，濾液為水合氯化鋇原料液，釋放出的二氧化碳經(jīng)出口3回收純化用于生產(chǎn)碳酸鋇，濾渣做水泥添加劑；原料液經(jīng)原料泵5輸入結(jié)晶釜21，電加熱控溫裝置13加熱控溫使結(jié)晶釜21內(nèi)溫度保持在100°C?113°C，優(yōu)選103°C，真空冷凝回收裝置10抽吸水蒸汽并冷凝回用，真空保持10?30Kpa，原料液在軸流泵6、7、8驅(qū)動(dòng)下在結(jié)晶釜內(nèi)21形成釜中心向上流動(dòng)，到達(dá)釜頂部又沿釜壁向下的循環(huán)流動(dòng)，原料液濃度逐步增加，其持續(xù)過程溶質(zhì)由晶核一晶鐘（第一次加晶種誘發(fā)）熱結(jié)晶，當(dāng)濃度增稠至32玻美臨界度時(shí)，過飽和溶液中的二水氯化鋇晶體因重力沉降在結(jié)晶釜底部22，結(jié)晶釜底部22為椎體形狀，椎體頂端連接結(jié)晶釜底閥14，氯化鋇結(jié)晶水合物隨著結(jié)晶的產(chǎn)生經(jīng)結(jié)晶釜底閥14持續(xù)排出；原料液持續(xù)補(bǔ)入并在軸流泵6、7、8驅(qū)動(dòng)下與結(jié)晶釜內(nèi)原料液混合使生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行，控制原料液的加入速度使結(jié)晶達(dá)到平衡；飽和二水氯化鋇液和結(jié)晶粒排入冷卻池15，過濾，其少量濾液返回蒸發(fā)結(jié)晶，白色晶體固形物即為二水氯化鋇，進(jìn)一步加工脫水可生產(chǎn)一水氯化鋇、無水氯化鋇及其他鋇產(chǎn)品。
二水氯化鋇鏡檢單科晶系，檢測BaCl2·2Η2O分子量=244.10，含量=99.56%，密度3.10，在100ml水中，溶解度35.5克（20°C)，58.45克(100°C)。
變換溫度二水氯化鋇生成一水氯化鋇，無水氯化鋇系列鋇鹽產(chǎn)品
BaCl2·2H2O→BaCl2加熱溫度113°C
BaCl2·2H2O→BaCl2·H2O 113°C>加熱溫度=105°C
無水氯化鋇無色板狀單斜品系，BaCl2分子量=218.14，相對密度3.887，熔點(diǎn)961.5°C，沸點(diǎn)15600℃。
上述結(jié)晶釜椎體底部22有利于晶體的重力沉降、收集、排出；電加熱控溫裝置13安裝在結(jié)晶釜內(nèi)高度二分之一以上處，環(huán)繞在結(jié)晶釜內(nèi)壁周圍，新補(bǔ)入的原料液和結(jié)晶釜內(nèi)溶液混合并得到加熱，加熱的混合溶液向下流動(dòng)有利于晶體的析出沉降，電加熱控溫裝置13使結(jié)晶釜上部和下部溫度不同而有利于蒸發(fā)和結(jié)晶；垂直安裝在結(jié)晶釜中部軸流泵6、7、8使結(jié)晶釜內(nèi)溶液混合并在結(jié)晶釜內(nèi)形成釜中心向上流動(dòng)，到達(dá)釜頂部又沿釜壁向下的循環(huán)流動(dòng)，它使結(jié)晶釜內(nèi)溶液有續(xù)流動(dòng)，晶體析出沉降連續(xù)穩(wěn)定，由于泵葉輪6距離結(jié)晶釜底部有一定距離，長成的結(jié)晶顆粒因重力大沉入結(jié)晶釜椎體內(nèi)不再被泵葉輪攪動(dòng)，晶核和母液通過軸流泵繼續(xù)循環(huán)。
在結(jié)晶釜21中軸流泵泵軸8和泵葉輪6周圍還安裝升液管7，升液管7上下開口9、11，升液管7固定在結(jié)晶釜21頂蓋上，泵葉輪6在升液管7下開口11內(nèi)，升液管7使原料液在泵葉輪6的作用下從升液管7中向上流動(dòng)，到達(dá)結(jié)晶釜21上部又從升液管7的外周圍沿結(jié)晶釜21壁向下流動(dòng)，原料液體上下分開流動(dòng)使加熱效率提高，結(jié)晶穩(wěn)定。
結(jié)合真空冷凝回收器10抽出水汽，整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)一次升溫，連續(xù)蒸發(fā)、濃縮，連續(xù)結(jié)晶出廣品。
以年產(chǎn)1.5萬噸氯化鋇為例：結(jié)晶釜直徑1.4?1.8米，優(yōu)選1.4米；高5?6米，優(yōu)選5米；椎體高為結(jié)晶釜直徑的二分之一；正常生產(chǎn)過程中，原料液輸入速度為每小時(shí)11立方米，電加熱功率600?700千瓦，控制軸流泵轉(zhuǎn)速500-550轉(zhuǎn)/分鐘，則可以達(dá)到結(jié)晶釜上部加熱部和下部沉降部溫度差0.5°C以內(nèi)，這有利于晶體顆粒成長并沉降，并不再被軸流泵泵葉輪攪動(dòng)，晶核和母液的繼續(xù)循環(huán)；此時(shí)整個(gè)生產(chǎn)過程蒸發(fā)回收水量8立方米/小時(shí)，排出母液3立方米/小時(shí)，二水氯化鋇2000kg/小時(shí)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。