一种碱式碳酸铋的制备方法技术

一种碱式碳酸铋的制备方法，具体包括以下几个步骤：第一步：由精铋制备普通级氧化铋；第二步：将制取的普通级氧化铋加入NH4HCO3水溶液中，反应，在反应过程中进行球磨或棒磨，反应完成后，过滤，得到碱式碳酸铋沉淀及滤液；第三步：向第二步产生的滤液中通入二氧化碳，再生NH4HCO3循环利用。本发明专利技术具有反应速度快，转化率高的特点；且由于反应过程中不需要使用硝酸，不产生NO2及NO致癌毒气和废水，所以该方法环境友好；并且具有能耗小、成本低及操作简单等突出优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机化学领域，具体涉及。
技术介绍
制备碱式碳酸铋的传统方法为先由精铋制备硝酸铋，具体反应式为:Bi+6HN03=Bi (NO3) 3+3N02 丨 +3H20Bi+4HN03=Bi (NO3) 3+Ν0 +2H20然后再由硝酸铋制备碱式硝酸铋，具体反应式为:5Bi (NO3) 3+10H20=4BiN03 (OH) 2.BiO (OH) +1IHNO35Bi (NO3) 3+1 lNH40H=4BiN03 (OH) 2.BiO (OH) +11NH4N03+H205Bi (NO3) 3+5.5 (NH4) 2C03+4.5H20=4BiN03 (OH) 2.BiO (OH) +1 lNH4N03+5.5C02最后再以硝酸铋(溶液)或碱式硝酸铋为原料，用碳酸铵作沉淀剂或转化剂制取碱式碳酸铋:2Bi (NO3) 3+3 (NH4) 2C03+1/2H20= (BiO) 2C03.1/2H20+6NH4N03+2C02 BiNO3 (OH) 2.BiO (OH) + (NH4) 2C03= (BiO) 2C03.1/2H20+NH4N03+NH40H+1/2H20制备硝酸铋时，会产生大量的氮氧化物及消耗大量硝酸，且在硝酸铋制备碱式碳酸铋步骤中又会产生的大量硝酸铵废水。针对这种情况，ZL200910305977.3 “一种制备铋系列化工产品的方法”提供了一种由普通氧化铋制备碱式碳酸铋的方法:Bi203+NH4HC03= (BiO) 2C03.(H2O) 0.5+NH3+0.5H20这种方法不需要使用硝酸，而且不产生氮氧化合物及废水，且只消耗理论量的NH4HCO30但上述反应也存在一定的缺点，该反应为液-固转化反应，由于受动力学限制，导致其反应时间长，且转化率不高
技术实现思路
`本专利技术的目的在于提供一种由氧化铋快速高效制取碱式碳酸铋的方法。本专利技术方法主要步骤如下:第一步:由精铋制备普通级氧化铋粉末；第二步:将第一步制得的普通级氧化铋粉末加入NH4HCO3溶液中，反应，在反应过程中用磨球或磨棒进行球磨或棒磨，从而剥离包裹氧化铋的碱式碳酸铋固态产物，并暴露新的氧化铋反应面，从而大幅提高该反应的反应速度；反应完成后，过滤，得到碱式碳酸铋沉淀及滤液；第三步:向第二步产生的滤液中通入二氧化碳，再生NH4HCO3溶液循环利用，反应式如下:Bi203+NH4HC03= (BiO)2CO3.(H2O) 0 5+ΝΗ3+0.5H20NH3+H20+C02=NH4HC03第一步中普通级氧化铋粉末粒度小于或等于0.154_。第二步中所述NH4HCO3溶液中NH4HCO3的浓度为I 5mol/L ;第二步中所述NH4HCO3溶液的质量与普通级氧化秘粉末的质量之比为I 20 ;第二步的反应温度为5 60°C ;第二步的反应时间15 600分钟；第二步中球磨或棒磨的优选条件为:球料比或棒料比为2 25,所述球料比或棒料比系指磨球或磨棒与普通氧化秘粉末质量之比；进行球磨或棒磨时，转速为10 500转/分。第三步中再生NH4HCO3时:通入二氧化碳的量为反应中二氧化碳与氨的比的理论量的I 1.5倍；温度为5 50°C ;通入二氧化碳的速度为0.2 2L/min。本专利技术具有反应速度快、转化率高的特点；在反应过程中利用机械力进行球磨或棒磨，剥离包裹氧化铋的碱式碳酸铋固态产物，暴露新的氧化铋反应面，大幅提高化学转化速度，且反应后剩余的滤液可以很方便的够循环再生，无废水排放，具有环境友好，工艺简单等优点。本专利技术采用液-固反应，具有反应速度快，转化率高的特点；且由于反应过程中不需要使用硝酸，不产生NO2及NO致癌毒气和废水，所以该方法环境友好；并且具有能耗小、成本低及操作简单等突出优点。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1由精铋氧化制备普通级氧化铋，其中制得的产物中氧化铋的含量大于99.98%。取89.8g该普通级氧化铋加入124.15g化学纯碳酸氢铵水溶液中，然后再往其中加入630ml去离子水；将加入去离子水后的混合物放入装有900g 二氧化锆磨球的不锈钢磨筒中，于120转/分的转速及30°C的温度下球磨0.8小时，反应，反应完成后将产物过滤，获得99.25g碱式碳酸铋及500ml滤液；将获得的碱式碳酸铋干燥，检测得知:获得的碱式碳酸铋中含Bi的质量百分比为81.24%，滤液中(NH4)2CO3的浓度为1.6mol/L ;然后向该滤液中通入22LC02,使(NH4) 2C03溶液再生为NH4HCO3溶液，返回下次使用。实施例2由精铋氧化制备普通级氧化铋，其中制得的产物中氧化铋含量大于99.98%。取89.8g该普通级氧化铋加入到实施例1所再生的NH4HCO3溶液中，然后再往其中加入130ml去离子水，将加入去离子水后的混合物放入装有IlOOg不锈钢磨棒的不锈钢磨筒中，于150转/分的转速及25°C的温度下球磨0.5小时，反应，反应完成后将产物过滤，获得97.5g碱式碳酸铋及490ml滤液，将获得的碱式碳酸铋干燥。通过检测得知:获得的碱式碳酸铋中Bi的质量百分比为81.28 %,滤液中(NH4)2CO3的浓度为1.63mol/L ;然后向该滤液中通入25LC02,使(NH4) 2C03溶液再生为NH4HCO3溶液，返回下次使用。权利要求1.，其特征在于，该方法包括以下几个步骤， 第一步由精铋制备普通级氧化铋粉末； 第二步将第一步制得的普通级氧化铋粉末加入NH4HCO3溶液中，反应,在反应过程中用磨球或磨棒进行球磨或棒磨，从而剥离包裹氧化铋的碱式碳酸铋固态产物，并暴露新的氧化铋反应面，反应完成后，过滤，得到碱式碳酸铋沉淀及滤液； 第三步向第二步产生的滤液中通入二氧化碳，再生NH4HCO3溶液循环利用。2.根据权利要求I所述的碱式碳酸铋的制备方法，其特征在于第一步中普通级氧化秘粉末粒度小于或等于O. 154mm。3.根据权利要求I所述的碱式碳酸铋的制备方法，其特征在于第二步所述的NH4HCO3溶液中NH4HCO3的浓度为I 5mol/L，NH4HCO3溶液的质量与所加入的普通级氧化铋粉末质量之比为I 20。4.根据权利要求I所述的碱式碳酸铋的制备方法，其特征在于第二步的反应温度为5 60°C，反应时间为15 600分钟。5.根据权利要求I所述的碱式碳酸铋的制备方法，其特征在于第二步中，磨球或磨棒与普通级氧化秘粉末质量之比2 25，球磨或棒磨过程中的转速为10 500转/分。6.根据权利要求I所述的碱式碳酸铋的制备方法，其特征在于第三步中，二氧化碳通入量为反应中二氧化碳与氨的摩尔比的理论量的I I. 5倍，温度为5 50°C，通入二氧化碳的速度为O. 2 2L/min。全文摘要，具体包括以下几个步骤第一步由精铋制备普通级氧化铋；第二步将制取的普通级氧化铋加入NH4HCO3水溶液中，反应，在反应过程中进行球磨或棒磨，反应完成后，过滤，得到碱式碳酸铋沉淀及滤液；第三步向第二步产生的滤液中通入二氧化碳，再生NH4HCO3循环利用。本专利技术具有反应速度快，转化率高的特点；且由于反应过程中不需要使用硝酸，不产生NO2及NO致癌毒气和废水，所以该方法环境友好；并且具有能耗小、成本低及操作简单等突出优点。文档编本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱式碳酸铋的制备方法，其特征在于,该方法包括以下几个步骤，第一步：由精铋制备普通级氧化铋粉末；第二步：将第一步制得的普通级氧化铋粉末加入NH4HCO3溶液中，反应，在反应过程中用磨球或磨棒进行球磨或棒磨，从而剥离包裹氧化铋的碱式碳酸铋固态产物，并暴露新的氧化铋反应面，反应完成后，过滤，得到碱式碳酸铋沉淀及滤液；第三步：向第二步产生的滤液中通入二氧化碳，再生NH4HCO3溶液循环利用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐朝波，唐谟堂，杨声海，杨建广，陈永明，何静，蒋叶，
申请(专利权)人：中南大学，湖南有色金属控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：