一种氯化钡生产工艺

背景技术

目前生产氯化钡的方法很多，主要是以重晶石为原料，如用重晶石与煤粉还原熔烧后，再与盐酸反应制成氯化钡，还有是以重晶石为原料，与煤粉和钙水进行还原熔烧、经浸取，脱硫等处理后制成氯化钡。上述生产氯化钡的方法，不但能耗大、劳动强度大，而且三废的处理很不容易，给环境造成污染。

另一种方法是以毒重石为原料生产氯化钡。毒重石的主要成分是碳酸钡，将毒重石与盐酸反应生成氯化钡，需经反复4次以上自然结晶制成氯化钡。该方法的缺点是：

1、杂质难以完全除尽。由于其生产过程是完全开放的，杂质容易进入和夹带，反复重结晶也难以完全除尽。

2、耗能高。由于其生产过程是需要4次结晶，其4次结晶冷却过程是在自然状态下进行，造成能源损失。

3、不能连续生产，不适应规模化工业需要。

4、污染浪费严重。该方法生产过程中水汽、二氧化碳完全排放无法回收，造成污染和资源的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种氯化钡的生产工艺，它克服了上述缺点。本发明通过下列方法实现。

一种氯化钡生产工艺，包括下列步骤：

1)将含有碳酸钡的原料与盐酸、水、双氧水混合，输入反应釜中进行反应，分解氧化除硫铁杂质，回收产生的二氧化碳，反应完成后除去滤渣；

2)将1)得到的原料液调整PH=4〜6，在连续结晶釜中真空加热浓缩结晶，二水氯化钡结晶排出；

3)将2)得到结晶水合物冷却，送后续深加工工序。

所述真空浓缩结晶是在结晶釜中持续加入原料液，电加热，轴流泵驱动原料液在结晶釜内中心向上、沿结晶釜壁向下循环流动，真空抽出水蒸汽并冷凝回用，过饱和溶液中的二水氯化钡晶体因重力沉降在结晶釜底部，经结晶釜底部持续间断排出。

所述将含有碳酸钡的原料与盐酸、水、双氧水混合是以折算为100%的碳酸钡计，重量比是碳酸钡：盐酸：水：双氧水为0.65：0.37：1：0.1，其中盐酸的重量百分浓度为30〜32%，双氧水的重量百分浓度为彡29%。

所述真空加热浓缩时的温度是100°C〜113°C。所述真空加热浓缩时的温度优选103℃。

所述真空浓缩时的真空度是10〜30Kpa。所述真空浓缩结晶是连续进行的。

具体过程和原理如下：

1、分解氧化除硫铁杂质，制备水合钡盐原料液。

按毒重石含碳酸钡65%重量百分比计，将毒重石：盐酸：水：双氧水按1：0.37：1：0.1比例勻速输入反应釜中，发生化学反应：

BaCO3+2HCl+nH2O→BaCl2·nH2O+CO2......(1)

 游离硫、铁（Fe)同双氧水发生氧化反应并生成沉淀；

HS^-+4H2O2+OH^-→5H2O+SO4^2-

SO4^2-+Ba²⁺→BaSO4

2Fe²⁺+3H2O2→2Fe(OH)3

Fe³⁺+3OH^-→Fe(OH)3

待反应无二氧化碳释放后，除滤渣，滤液为水合氯化钡原料液。

其中盐酸的重量百分浓度为30〜32%，双氧水的重量百分浓度为≥29%。

本步骤（1)释放出的二氧化碳经回收纯化用于生产碳酸钡，滤渣做水泥添加剂。

2、原料液真空电加热浓缩，溶质热结晶形成水合二水氯化钡饱和结晶体

结晶釜设置电加热控温装置，结晶釜与真空冷凝回收装置通过管道连接，结晶釜内上部设有轴流泵，结晶釜底部为椎体形状，椎体顶端连接结晶釜底阀。

水合氯化钡原料液经调整PH=4〜6，由原料泵通过管道持续送入结晶釜。当原料液进入结晶釜，加热控温在100°C〜113°C，优选103°C，持续真空10〜30Kpa抽滤，随着水分蒸发，原料液浓度逐步增加，其持续过程溶质由晶核一晶钟（次加晶种诱发）热结晶，当浓度增稠至32玻美临界度时，过饱和溶液中的二水氯化钡晶体因重力沉降在结晶釜底部，持续新加入的原料液在轴流泵驱动下和结晶釜内溶液混合并在结晶釜内形成釜中心向上流动，到达釜顶部又沿釜壁向下的循环流动，控制原料液的加入速度使结晶产出达到平衡，氯化钡结晶水合物随着结晶的产生经结晶釜底阀持续排出。

本步骤蒸发冷凝水回收供制备水合钡盐原料液使用。

3、结晶水合物冷却，生产系列钡盐产品。

饱和二水氯化钡结晶水合物排入冷却池，过滤，其少量滤液返回蒸发结晶，白色晶体固形物即为二水氯化钡，进一步加工脱水可生产一水氯化钡、无水氯化钡及其他钡产品。

上述反应釜、原料泵、管道、结晶釜、电加热控温装置、真空冷凝回收装置、轴流泵等均市售化工设备。其中轴流泵垂直安装在结晶釜的中部，泵叶轮距离结晶釜底部应大于整个结晶釜内高的三分之一，泵叶轮工作时对原料液的作用力应向上，在泵轴和泵叶轮周围安装升液管，升液管上下开口，固定在结晶釜顶盖上，泵叶轮在升液管下开口内，升液管使上下流动的液体分开，由于泵叶轮距离结晶釜底部有一定距离，长成的结晶颗粒因重力大沉入结晶釜椎体内不再被泵叶轮搅动，晶核和母液通过轴流泵继续循环；电加热控温装置安装在结晶釜内高度二分之一以上处，环绕在结晶釜内壁周围，电加热为普通石英加热器，控温装置为普通程序控温装置，它克服了加热套加热方式使整个结晶釜温度相同，使结晶釜上部和下部温度不同而有利于蒸发和结晶；真空冷凝回收装置可以是真空泵、冷凝器等构成，优选水抽式射流真空泵和冷凝器等组成，水抽式射流真空泵结构简单，并能使冷凝水和蒸发回用水合并再使用。

综上，该工艺过程在封闭环境中生产，副产物均得到回收利用，结晶过程一次完成，减少蒸发浓缩设备数量，生产过程连续。因此，该工艺过程生产的产品杂质含量低、节约能源、适应大规模工业化生产需要、限度的减少了污染和资源的浪费。

附图说明：图1是氯化钡生产工艺流程图及结晶釜结构简图。

具体实施方式

按毒重石含碳酸钡65%重量百分比计，将毒重石：盐酸：水：双氧水按1：0.37：1：0.1比例混合物1勻速输入反应釜2中，发生化学反应，其中盐酸的重量百分浓度为30〜32%，双氧水的重量百分浓度为>29%，游离硫（S)、铁（Fe)同双氧水发生氧化反应并生成沉淀，待反应无二氧化碳释放后，离心4除滤渣，滤液为水合氯化钡原料液，释放出的二氧化碳经出口3回收纯化用于生产碳酸钡，滤渣做水泥添加剂；原料液经原料泵5输入结晶釜21，电加热控温装置13加热控温使结晶釜21内温度保持在100°C〜113°C，优选103°C，真空冷凝回收装置10抽吸水蒸汽并冷凝回用，真空保持10〜30Kpa，原料液在轴流泵6、7、8驱动下在结晶釜内21形成釜中心向上流动，到达釜顶部又沿釜壁向下的循环流动，原料液浓度逐步增加，其持续过程溶质由晶核一晶钟（次加晶种诱发）热结晶，当浓度增稠至32玻美临界度时，过饱和溶液中的二水氯化钡晶体因重力沉降在结晶釜底部22，结晶釜底部22为椎体形状，椎体顶端连接结晶釜底阀14，氯化钡结晶水合物随着结晶的产生经结晶釜底阀14持续排出；原料液持续补入并在轴流泵6、7、8驱动下与结晶釜内原料液混合使生产连续进行，控制原料液的加入速度使结晶达到平衡；饱和二水氯化钡液和结晶粒排入冷却池15，过滤，其少量滤液返回蒸发结晶，白色晶体固形物即为二水氯化钡，进一步加工脱水可生产一水氯化钡、无水氯化钡及其他钡产品。

二水氯化钡镜检单科晶系，检测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)。

变换温度二水氯化钡生成一水氯化钡，无水氯化钡系列钡盐产品

BaCl2·2H2O→BaCl2加热温度113°C

BaCl2·2H2O→BaCl2·H2O  113°C>加热温度=105°C

无水氯化钡无色板状单斜品系，BaCl2分子量=218.14，相对密度3.887，熔点961.5°C，沸点15600℃。

上述结晶釜椎体底部22有利于晶体的重力沉降、收集、排出；电加热控温装置13安装在结晶釜内高度二分之一以上处，环绕在结晶釜内壁周围，新补入的原料液和结晶釜内溶液混合并得到加热，加热的混合溶液向下流动有利于晶体的析出沉降，电加热控温装置13使结晶釜上部和下部温度不同而有利于蒸发和结晶；垂直安装在结晶釜中部轴流泵6、7、8使结晶釜内溶液混合并在结晶釜内形成釜中心向上流动，到达釜顶部又沿釜壁向下的循环流动，它使结晶釜内溶液有续流动，晶体析出沉降连续稳定，由于泵叶轮6距离结晶釜底部有一定距离，长成的结晶颗粒因重力大沉入结晶釜椎体内不再被泵叶轮搅动，晶核和母液通过轴流泵继续循环。

在结晶釜21中轴流泵泵轴8和泵叶轮6周围还安装升液管7，升液管7上下开口9、11，升液管7固定在结晶釜21顶盖上，泵叶轮6在升液管7下开口11内，升液管7使原料液在泵叶轮6的作用下从升液管7中向上流动，到达结晶釜21上部又从升液管7的外周围沿结晶釜21壁向下流动，原料液体上下分开流动使加热效率提高，结晶稳定。

结合真空冷凝回收器10抽出水汽，整个过程实现一次升温，连续蒸发、浓缩，连续结晶出广品。

以年产1.5万吨氯化钡为例：结晶釜直径1.4〜1.8米，优选1.4米；高5〜6米，优选5米；椎体高为结晶釜直径的二分之一；正常生产过程中，原料液输入速度为每小时11立方米，电加热功率600〜700千瓦，控制轴流泵转速500-550转/分钟，则可以达到结晶釜上部加热部和下部沉降部温度差0.5°C以内，这有利于晶体颗粒成长并沉降，并不再被轴流泵泵叶轮搅动，晶核和母液的继续循环；此时整个生产过程蒸发回收水量8立方米/小时，排出母液3立方米/小时，二水氯化钡2000kg/小时，实现连续生产。