[发明专利]由含碳酸钡和碳酸钙的原料制备氯化钡和/或碳酸钡的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种由含碳酸钡和碳酸钙的原料制备氯化钡和/或碳酸钡的方法，所说的含碳酸钡和碳酸钙的原料包括但并非仅限于毒重石矿粉和/或钡矿渣。

背景技术

氯化钡可以广泛作为制造其它钡盐的原料，可作为能防治多种植物害虫的农业杀虫剂；在机械工业中用于高温热处理和金属加工的加热介质；在毛织和皮革业用作印染的媒染剂，人造丝的消光剂；可用于制备防止陶瓷制品退色的颜料；可用作软水剂，随着烧碱行业离子膜技术的推广，对盐水精制质量要求提高，氯化钡需求量不断增大。

碳酸钡主要用于钢铁、玻璃、颜料、搪瓷、油漆、橡胶、涂料、焊条、烟火、电子等工业，以及制造其它钡盐。近年随着电子工业的迅猛发展，市场对纳米级或亚微米级的碳酸钡的需求量越来越大，对纳米级碳酸钡的质量和性能要求也越来越高。

毒重石（含BaCO₃ 25~80wt%和CaCO₃ 10~35wt%）矿又被称为天然碳酸钡矿，系碳酸钡和碳酸钙的伴生矿。勘探资料表明，以碳酸钡（毒重石）形式存在的钡矿床,，在世界上并不多见，属于世界稀缺矿种。

目前，氯化钡的生产方法主要有两种，一种是重金石还原法，另一种是毒重石矿粉盐酸法。重金石还原法设备投资大，有硫化氢气体排出，对环境污染较严重。用含碳酸钡95%以上的毒重石和盐酸浸泡提取的生产氯化钡方法生产成本高，公开号为CN101092243A的中国专利文献报道的用盐酸处理低品位毒重石矿后，再以多级分次加入氢氧化钠调整pH值的方式生产液体氯化钡，其工艺过程复杂，要消耗大量的氢氧化钠，制造成本高。

发明内容

    针对上述情况，本发明提供了一种由含碳酸钡和碳酸钙的原料制备氯化钡和/或碳酸钡的方法。

    本发明由含碳酸钡和碳酸钙的原料制备氯化钡的基本方法，是按下述方式进行：

1': 使同时含有碳酸钡和碳酸钙的原料与盐酸，在反应温度下含有饱和状态或接近饱和状态浓度钙离子的反应溶液体系中，按原料中碳酸钡与氯化氢的摩尔比为1:(1.8~3)的量加入盐酸，优选原料中碳酸钡与氯化氢的摩尔比为1:2，于pH=1~7条件下充分反应；

2': 反应在55~105℃条件下完成后，趁热与不溶物分离，溶液冷却后析出沉淀，分离并收集沉淀物，得到BaCl₂产物。

本发明的上述方法，反应体系中所说原料中的碳酸钡和碳酸钙与盐酸的反应过程中，可同时包括有下述的几种反应：

BaCO₃+2HCl→BaCl₂+CO₂↑+H₂O          ①

CaCO₃+2HCl→CaCl₂+CO₂↑+H₂O          ②

BaCO₃+ CaCl₂→BaCl₂+ CaCO₃↓           ③

由此可以看出，原料中的碳酸钡（BaCO₃）和碳酸钙（CaCO₃）与盐酸首先进行的是式①和式②的反应，而且BaCO₃、CaCO₃以及反应产物氯化钡（BaCl₂）和氯化钙（CaCl₂）等成分的溶解性能各不相同，CaCl₂的溶解度大于BaCl₂。在本发明所说的含有呈饱和或接近饱和的高浓度[Ca²⁺]的反应体系中，特别是在加热条件下，按照吉布斯能量原理，CaCl₂还将与BaCO₃进行式③的复分解反应，进一步生成BaCl₂。因而最后总体表现出的反应结果，是原料中的CaCO₃不参与反应而仍留在原料渣中，实际上只发生了原料中的BaCO₃被盐酸分解而生成BaCl₂的式①反应。