楊占?jí)?，趙鵬興 ，鄒興武 ，祁米香 ，王舒婭 ，王樹(shù)軒

（1.中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所，青海西寧 810008；2.青海金瑞礦業(yè)發(fā)展股份有限公司）

環(huán)境·健康·安全

絮凝劑在碳酸鍶生產(chǎn)中除鋇效果的研究*

楊占?jí)?，趙鵬興2，鄒興武1，祁米香1，王舒婭1，王樹(shù)軒1

（1.中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所，青海西寧 810008；2.青海金瑞礦業(yè)發(fā)展股份有限公司）

在碳酸鍶生產(chǎn)中，碳化使用的黃水中鋇離子含量直接決定碳酸鍶的品質(zhì)，添加除鋇劑稀硫酸可使鋇離子轉(zhuǎn)化為硫酸鋇而被除去。在黃水中添加稀硫酸也會(huì)有少量的硫酸鍶生成，通過(guò)快速攪拌可使硫酸鍶轉(zhuǎn)化為硫酸鋇。同時(shí)，快速攪拌也使得沉淀顆粒變得細(xì)小，使沉降速度減慢，通過(guò)加入絮凝劑可使懸浮物顆粒絮凝沉降。研究了不同的絮凝劑對(duì)懸浮物顆粒沉降效果的影響，結(jié)果表明，相對(duì)分子質(zhì)量為1 800的聚丙烯酰胺沉降效果最好，且對(duì)碳酸鍶產(chǎn)品無(wú)污染。

絮凝劑；碳酸鍶；黃水；吸光度

碳酸鍶可作為彩色顯象管玻璃原料，同時(shí)還廣泛應(yīng)用于金屬鋅的冶煉、糖的精制以及陶瓷和化工等領(lǐng)域［1］。在碳酸鍶生產(chǎn)中，鍶鹽（如硝酸鍶、氯化鍶）溶液中的Ba2+是主要雜質(zhì)，碳酸鍶產(chǎn)品的評(píng)定在很大程度上取決于鋇離子含量的高低，除鋇是碳酸鍶生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)之一。除鋇方法主要有堿析除鋇法、重結(jié)晶除鋇法和硫酸銨除鋇法［2-3］。堿析除鋇可生產(chǎn)純度很高的碳酸鍶，但反復(fù)結(jié)晶大大增加了操作費(fèi)用，且該方法須與酸溶堿析法生產(chǎn)碳酸鍶配套使用。某企業(yè)提供的黃水，其中鋇含量很低，用2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）的稀硫酸除鋇就能達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。但是，在加入稀硫酸除鋇的同時(shí)部分鍶也生成了硫酸鍶沉淀，通過(guò)快速攪拌可使硫酸鍶轉(zhuǎn)化成硫酸鋇。然而，快速攪拌也使得硫酸鋇沉淀顆粒變得細(xì)小，沉降速度變慢。通過(guò)加入絮凝劑可使細(xì)小顆粒絮凝沉降。筆者對(duì)絮凝劑種類及用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料、試劑及儀器

原料與試劑：黑灰浸取后的黃水 （合作企業(yè)提供），Sr2+質(zhì)量濃度為 50 g/L，Ba2+質(zhì)量濃度為 1 g/L；聚丙烯酰胺（陰離子、中性、陽(yáng)離子）、可溶性淀粉、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺（相對(duì)分子質(zhì)量1 800）、硫酸，均為分析純?cè)噭?/p>

儀器：恒溫水浴鍋；722分光光度計(jì)；78-1型加熱磁力攪拌器。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

量取500 mL黃水加入燒杯中，置于恒溫水浴鍋中（水浴溫度調(diào)節(jié)到85℃）。緩慢滴加2%硫酸9 mL（硫酸加入量為鋇含量的1.0～1.1倍），用磁力加熱攪拌器快速攪拌30min。將懸浮液倒入量筒中，加入5mL 0.1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）絮凝劑，緩慢連續(xù)攪拌15 min。停止攪拌，記錄沉降時(shí)間t，同時(shí)記錄懸浮顆粒下降高度（上清液高度）h，計(jì)算沉降速度v=h/t。用722分光光度計(jì)測(cè)定上清液吸光度，計(jì)算絮凝率F=［（A0-Ax）/A0］×100%。 式中：A0為未加絮凝劑時(shí)上清液吸光度；Ax為添加絮凝劑后上清液吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)溫度、攪拌方式、最佳波長(zhǎng)的確定

工業(yè)生產(chǎn)中黃水的溫度為80～85℃，因此選擇實(shí)驗(yàn)溫度為85℃。

在黃水中加入稀硫酸后，由于局部SO42-濃度過(guò)高，會(huì)生成硫酸鍶沉淀，通過(guò)快速長(zhǎng)時(shí)間攪拌可使硫酸鍶轉(zhuǎn)化為硫酸鋇。快速攪拌也使沉淀物粒徑變小，沉降速度緩慢。加入絮凝劑后緩慢攪拌，使絮凝劑盡量均勻分布，懸浮的小顆粒通過(guò)絮凝作用形成大的絮團(tuán)，加快了沉降速度。

在10 mm玻璃比色皿中盛蒸餾水作為參比定標(biāo)，在420～460 nm波長(zhǎng)范圍每隔2 nm測(cè)定黃水的吸光度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，波長(zhǎng)設(shè)定為480 nm時(shí)黃水吸光度最大，其值為0.594。因此，實(shí)驗(yàn)測(cè)定的波長(zhǎng)取480 nm。

2.2 不同類型絮凝劑沉降效果比較

實(shí)驗(yàn)選擇了聚丙烯酰胺（陰離子、中性、陽(yáng)離子）、可溶性淀粉、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺（相對(duì)分子質(zhì)量1 800）作為絮凝劑，不同類型絮凝劑絮凝效果見(jiàn)表1（絮凝劑用量5 mL）。由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及表1可知：未加絮凝劑的上清液一直懸浮著極細(xì)小的顆粒，長(zhǎng)時(shí)間不能沉降；加入陰、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑，長(zhǎng)時(shí)間靜止后上清液中仍懸浮著細(xì)小顆粒。經(jīng)比較，聚丙烯酸鈉和聚丙烯酰胺（1 800）絮凝效果較好，吸光度相對(duì)較小，沉降速度相對(duì)較快，上清液中無(wú)細(xì)小顆粒。

表1 不同類型絮凝劑絮凝效果比較

2.3 絮凝劑用量對(duì)沉降效果的影響

選擇聚丙烯酸鈉和聚丙烯酰胺（1 800）作為絮凝劑，考察其用量對(duì)沉降效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可以看出：加入少量絮凝劑，能使上清液吸光度比未加絮凝劑時(shí)的1.158減小很多，沉降速度比未加絮凝劑時(shí)的1.2 cm/min增大較多，說(shuō)明絮凝劑對(duì)碳酸鍶生產(chǎn)中硫酸鋇顆粒的沉降效果明顯；絮凝劑加入量大于5 mL以后，上清液的吸光度和懸浮物的沉降速度變化不大，因此選擇絮凝劑加入量為5 mL。由表2還可以看出，聚丙烯酸鈉和聚丙烯酰胺（1 800）作為絮凝劑，在其用量為5 mL時(shí)，其對(duì)懸浮物顆粒的絮凝效果相差不大，但是，考慮到鈉元素是碳酸鍶產(chǎn)品的主要雜質(zhì)元素之一，因此選擇聚丙烯酰胺（1 800）作為碳酸鍶生產(chǎn)中的絮凝劑。

表2 絮凝劑用量對(duì)沉降效果的影響

3 結(jié)論

1）實(shí)驗(yàn)中的黃水為工業(yè)生產(chǎn)碳酸鍶時(shí)碳化使用的黃水，溫度和酸堿度對(duì)絮凝沉降效果影響較大，但是，如果改變溫度和酸堿度，將增加碳酸鍶生產(chǎn)成本，因此沒(méi)有對(duì)溫度和酸堿度進(jìn)行條件試驗(yàn)。

2）加入除鋇劑后長(zhǎng)時(shí)間快速攪拌，使生成的硫酸鋇固體顆粒直徑變小，長(zhǎng)時(shí)間懸浮在清液中，沉降速度緩慢。為了加快懸浮顆粒的沉降速度，選擇不同的絮凝劑對(duì)懸浮物進(jìn)行絮凝沉降實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，相對(duì)分子質(zhì)量為1 800的聚丙烯酰胺的絮凝效果較好，且對(duì)產(chǎn)品無(wú)污染。

［1］張慶靂，王愛(ài)廣，吳衛(wèi)東.中國(guó)工業(yè)碳酸鍶生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2005，37（8）：1-4.

［2］王志堅(jiān)，龍紹成.鈣法碳酸鍶生產(chǎn)中幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題的探討［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，1990（4）：40-42.

［3］李義久，劉亞菲，張玉龍，等.高純氧化鍶的分離提純研究［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，1998，30（6）：8-9.

Research on barium removing effect of flocculants in strontium carbonate production

Yang Zhanshou1，Zhao Pengxing2，Zou Xingwu1，Qi Mixiang1，Wang Shuya1，Wang Shuxuan1
（1.Qinghai Institute of Salt Lakes，Chinese Academy of Sciences，Xining 810008，China；2.Qinghai Jinrui Mining Development Co.，Ltd.）

Ba2+content in yellow water directly determined the quality of strontium carbonate，adding sulfuric acid will cause the barium ions convert into barium sulfate and a small amount of strontium sulfate.Strontium sulfate will transform into barium sulfate by rapid stirring.Meanwhile，rapid stirring made the precipitation particles become smaller and resulted in slower settlement speed.If adding flocculant，suspended particles could be flocculated and precipitated.Influence of different flocculants on sedimentation effect of suspended particles was studied.Experiment results showed polyacrylamide with molecular weight of 1 800 had the best settlement effect and no pollution to the product.

flocculant；strontium carbonate；yellow water；absorbency

TQ132.33

A

1006-4990（2012）03-0039-02

中科院科技支青工程（2009QJQ2005）。

2011-09-21

楊占?jí)郏?978— ），男，碩士，副研究員，主要從事鍶與鎂資源的開(kāi)發(fā)與研究，已發(fā)表論文10多篇。

聯(lián)系方式：yangzhanshou@126.com