硫化锶的制备与应用

背景及概述^[1][2]

SrS为无色或淡灰色立方系晶体，受光照后可在暗室中发光达几小时(磷光)。不溶于冷水，在热水及在酸中分解。在湿空气中能分解生成H2S，也可被氧化成SrSO₄。加热3小时可至浅红色，与水蒸气接触时生成SrO、SrSO₄、H₂和SO₂。与酸反应产生H₂S。制法：在高温下用碳还原SrSO₄，或用H₂S处理SrCO₃而得。其可用作发光涂料。

制备^[2]

CN201611063496.2提供一种用碳还原天青石精矿球团生产硫化锶的生产工艺，其工艺步骤如下：

(1)生产硫化锶的原料为：SrS04≥60wt％的天青石精矿粉，粒度-100目大于80％； 所用的还原剂为低硫(S≤0.2wt％)、低灰分(灰分≤10wt％)和固定碳含量≥85wt％的无烟 煤粉或石油焦粉，粒度-100目大于50％。

(2)天青石精矿粉和石油焦粉或无烟煤粉按重量比80-85:15-20的比例配料、称重。配好后的原料加入到球磨机中进行混合和研磨，料球重量比8-12:1。原料在球磨机中混合40-60min后加入到混砂机中，同时加入占原料量1-2wt％的膨润土、4-6wt％的水和2-3wt％的糖浆粘结剂拌成湿料，湿料总体水分应控制在≤9wt％；

(3)将湿料运输至压球机中进行压球处理。成品球呈椭圆状，球体积为：23-27mm×18-22mm×10-14mm；

(4)将成品球送入链篦机中烘干，烘干气体温度250℃-270℃，烘干球的水分控制在≤3wt％。烘干过程中破碎的以及在送入至转底炉途中破碎的球团需要进行筛选，筛出粒度≤3mm的细小颗粒，这些小颗粒之后被返回到压球机中料仓中重新造球；

(5)控制转底炉高温还原段的温度1200℃-1300℃。球团从进入转底炉中至排出的时间控制为15-20min；

(6)还原后的热球团从炉内排出的温度≤900℃。出炉后的热球团可以直接排入水浸池中进行冷却以防止氧化。同时，充分利用高温还原球团的余热提升水温以便于加速下一阶段获得碳酸锶的一系列化学反应。经检测：在转低炉中用碳还原天青石可使天青石中硫酸锶的转化率达到95％以上。

本发明以低硫、低灰分和高固定碳含量的无烟煤粉或石油焦粉为还原剂，以转底 炉为加热手段，通过在转底炉中加热天青石精矿冷固结球团将天青石中的SrS0₄还原成可水溶性的SrS。

图1为本发明工艺流程图。

应用 ^[3]

其可用于制备碳酸锶。

高纯度碳酸锶是一种重要的无机精细化工品，是电子工业必不可少的重要原料，它不仅要求化学纯度高，亦要求碳酸锶粒径小、粒径分布范围窄且颗粒形状近似圆形。目前世界上只有少数国家如日本、美国等能生产该类高纯度碳酸锶。

CN200510057057.6提供一种直接从天青石制备高纯碳酸 锶的工艺方法，该工艺流程短，基本不消耗化工原料，成本低。本发明提供的技术方案为：

(1)将硫酸锶含量为75～95％的天青石矿粉(80～100目)与无烟煤粉、催化剂氯化钙以 100∶60∶0.6的重量比例均匀混合后，在1000～1200℃焙烧获得硫化锶；

(2)硫化锶与去离子水按1∶5～8(重量比)在75～90℃浸取1～2小时获得硫化锶热水溶液，浸取时溢出的硫化氢气体用碱析残留液吸收；

(3)硫化锶热水溶液与氢氧化钠(过量5～10％)碱析反应形成八水氢氧化锶晶体和碱析 残留液，碱析残留液与石灰乳反应生成氢氧化钠回收用于碱析反应；

(4)八水氢氧化锶晶体经2～3次重结晶提纯后的溶液在超声波搅拌作用下与石灰石分解的二氧化碳气体在75～85℃范围内反应制备高纯碳酸锶。

本发明有如下效果：

(1)在天青石还原过程中使用催化剂，可降低还原反应温度，提高天青石的还原率，从而提高锶地一次性收得率，而催化剂氯化钙在高温下呈气态溢出，不影响后续工艺的除杂。

(2)通过控制浸取过程中浸取液的pH值来抑制或减少硫化氢气体的溢出，而溢出的少量硫化氢气体可用碱析反应的残留液(含有过量的氢氧化钠)或石灰乳吸收。

(3)采用重结晶工艺提纯氢氧化锶纯溶液，并以二氧化碳为碳酸化剂制备碳酸锶，该过程 无其它任何杂质离子进入，制备的碳酸锶的纯度高。而在碳酸化过程中引入超声波搅拌系统 可防止碳酸锶晶粒的长大、团聚，制备的产品颗粒小、粒径分布窄且近似球形。

(4)本发明中的硫均以固态或液态方式存在，基本没有硫化氢有害气体的产生，废水处理 闭路循环，除排渣外没有废水废气排出，基本属于零排污工艺。

(5)本发明配备一小型石灰窑提供石灰乳和二氧化碳，而石灰乳的加入使氢氧化钠循环使用，消耗小。

(6)本发明的工艺路线短，除一定量的烧碱外不消耗其它化工原料，生产成本低，产品碳 酸锶的杂质离子、理化特性、纯度均符合使用标准。

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2] CN201611063496.2 在转低炉中还原天青石生产硫化锶的方法

[3] CN200510057057.6 高纯碳酸锶制备方法