專利名稱：一種次硝酸鉍、鋁酸鉍的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種次硝酸鉍(BiON03 H20)、鋁酸鉍(Bi2(Al204) 3 10H20)的合成方 法，屬無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品鉍鹽的合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
次硝酸鉍能分別用于醫(yī)藥、陶瓷、化妝品及制鉍鹽領(lǐng)域中。次硝酸鉍用于這些領(lǐng)域 中的功效已有公開(kāi)報(bào)道。傳統(tǒng)濕法生產(chǎn)方法是采用金屬鉍與濃硝酸直接反應(yīng)制取中間產(chǎn)品 硝酸鉍，同時(shí)放出大量二氧化氮?dú)怏w。中間品加堿或鋁酸鈉合成次硝酸鉍及鋁酸鉍。其主 要工藝是以精鉍為原料，經(jīng)破碎制成小塊，置于反應(yīng)容器內(nèi)加濃硝酸進(jìn)行劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生 二氧化氮?dú)怏w用堿液吸收處理，反應(yīng)結(jié)束后得硝酸鉍溶液。硝酸鉍溶液經(jīng)加堿中和、洗滌、 脫水干燥、篩分包裝得到次硝酸鉍產(chǎn)品；硝酸鉍溶液經(jīng)加偏鋁酸鈉反應(yīng)、洗滌、脫水干燥、篩 分包裝得到鋁酸鉍產(chǎn)品。其主要反應(yīng)如下
Bi+6HN03 (濃)=Bi (N03) 3+3N02+3H20 (1)
HN03+N0 — H20+3N02 (2) (1) 、 (2)式均為放熱反應(yīng)，在常溫常壓條件下，放出的熱量致使部份硝酸發(fā)生分 解，所發(fā)生的反應(yīng)如下 4HN03 — 2H20+4N02+02個(gè) (3)
4HN — 2H20+4N0+302 t (4) 從上述反應(yīng)看出，傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中，一方面反應(yīng)產(chǎn)生大量的氮氧化物得不到有效 的回收利用，硝酸用量大；另一方面尾氣的排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，后續(xù)環(huán)保處理費(fèi)用極 大。 2Bi (N03) 3+6NaA102+10H20 — Bi2 (A1204) 3 10H20+6NaN03 (5)Bi (N03) 3+2H20 — BiON03 H20+2HN03 (6)HN03+NaOH — NaN03+H20 (7) 經(jīng)文獻(xiàn)檢索，未見(jiàn)與本發(fā)明相同的公開(kāi)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保、高效、低成本的濕法合成次硝酸鉍、鋁酸鉍產(chǎn)品 的方法。此方法同樣適用于用金屬鉍制備次碳酸鉍、枸櫞酸鉍鉀產(chǎn)品。 本發(fā)明的種濕法次硝酸鉍、鋁酸鉍的合成方法為在壓力容器中，加入金屬鉍和硝 酸，反應(yīng)生成中間產(chǎn)品硝酸鉍；中間產(chǎn)品硝酸鉍經(jīng)加入氫氧化鈉中和、洗滌、加入分散劑脫 水、干燥得到次硝酸鉍產(chǎn)品；中間產(chǎn)品硝酸鉍經(jīng)加入偏鋁酸鈉反應(yīng)、洗滌、加入分散劑脫水、 干燥得到鋁酸鉍產(chǎn)品。本發(fā)明的合成方法中的中和、洗滌、脫水及干燥工序基本同現(xiàn)有技 術(shù)。本發(fā)明的合成方法具體步驟如下
1、中間產(chǎn)品硝酸鉍的制備 按質(zhì)量比l : 0. 7 1的比例將粒度為3 5毫米的金屬鉍及濃度為30% 60%硝酸加入密閉壓力容器中發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱能和二氧化氮?dú)怏w，使容 器內(nèi)溫度及壓力升高，通過(guò)控制冷卻水大小來(lái)控制反應(yīng)溫度為140 17(TC，壓力為1. 0 1. 6MPa，反應(yīng)時(shí)間1 1. 5小時(shí)。 在此過(guò)程中，主要發(fā)生的反應(yīng)為(1)式、(2)式。在密閉加壓條件下，反應(yīng)過(guò)程中 生成的二氧化氮與水發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生硝酸。反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱能和二氧化氮?dú)?體，增大壓力和溫度并加速反應(yīng)，縮短了反應(yīng)時(shí)間。反應(yīng)式如下
N02+H20 — 2腦3+N0 (8) 反應(yīng)完成后經(jīng)沉清分離，反應(yīng)殘?jiān)幢壤a(bǔ)加金屬鉍及硝酸后返回密閉壓力容器 中繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)液體為中間產(chǎn)品硝酸鉍溶液。
2、次硝酸鉍產(chǎn)品的制備 中間產(chǎn)品硝酸鉍溶液加入氫氧化鈉中和，加入氫氧化鈉中和終點(diǎn)的ra值為1. 8
2.0 ;反應(yīng)完后，加水洗滌，按常規(guī)方法檢測(cè)氯根、硫酸根合格(達(dá)到標(biāo)準(zhǔn))為止，隨后進(jìn)行離 心分離，加入產(chǎn)品重量1% 3%的乙醇液體分散劑洗滌離心，再經(jīng)干燥、篩分包裝后得到 次硝酸鉍產(chǎn)品。 3、鋁酸鉍產(chǎn)品的制備 中間產(chǎn)品硝酸鉍溶液加入偏鋁酸鈉轉(zhuǎn)化反應(yīng)，加入偏鋁酸鈉反應(yīng)，終點(diǎn)的ra值為
8. 0 8. 5，反應(yīng)完后，加水洗滌，按常規(guī)方法檢測(cè)硝酸根合格(達(dá)到標(biāo)準(zhǔn))為止，隨后進(jìn)行 離心分離，加入產(chǎn)品重量1% 3%的乙醇液體分散劑洗滌離心，再經(jīng)干燥、篩分包裝后得 到鋁酸鉍產(chǎn)品。 本發(fā)明與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、采用濕法工藝的壓力合成方法生產(chǎn)次硝酸鉍及鋁酸鉍，反應(yīng)時(shí)間縮短，鉍轉(zhuǎn)化 率高，硝酸耗量降低40%以上。 2、采用濕法工藝的壓力合成方法生產(chǎn)次硝酸鉍及鋁酸鉍，利用反應(yīng)產(chǎn)生的熱能及 氣體，提高反應(yīng)速度，不需外部加熱，降低產(chǎn)品生產(chǎn)的能耗。 3、采用濕法工藝的壓力合成方法生產(chǎn)次硝酸鉍及鋁酸鉍，解決二氧化氮?dú)怏w吸收 處理問(wèn)題，該工藝屬高效環(huán)保型工藝。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面實(shí)施例中的中和、洗滌、脫水及干燥工序基本同現(xiàn)有技術(shù)。
實(shí)施例1 : 在50升壓力容器內(nèi)加入粒度為5毫米的金屬鉍粒5Kg，30X的工業(yè)硝酸16. 7升， 通冷卻水控制溫度14(TC，壓力1. OMPa，反應(yīng)時(shí)間1. 5小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后液固分離，得到反 應(yīng)殘?jiān)?. 5Kg和中間產(chǎn)物硝酸鉍溶液17升。反應(yīng)中間產(chǎn)品硝酸鉍溶液成份為游離硝酸 8 % ，鉍254g/L，鐵0. 0008g/L，鉛0. 005g/L。反應(yīng)殘?jiān)a(bǔ)充金屬鉍粒4. 5Kg， 30 %的工業(yè)硝 酸16.7升返回壓力容器，控制金屬鉍與硝酸的質(zhì)量比為l.O，在上述反應(yīng)條件下反應(yīng)，反應(yīng) 后的殘?jiān)傺a(bǔ)硝酸和金屬鉍返回反應(yīng)，以此往返。反應(yīng)產(chǎn)生的中間產(chǎn)物硝酸鉍溶液，加入氫氧化鈉中和，加入氫氧化鈉中和終點(diǎn)的K1值為1.8，反應(yīng)結(jié)束后，加水?dāng)嚢柘礈?，沉清，?去上清液，反復(fù)洗滌，直至按常規(guī)方法檢測(cè)氯根、硫酸根合格(達(dá)到標(biāo)準(zhǔn))為止。隨后進(jìn)行 離心分離，加入產(chǎn)品重量3%的液體分散劑乙醇進(jìn)行離心，甩干的固體在進(jìn)入真空干燥箱在 12(TC，真空度0. 08MPa下干燥、再篩分包裝得到次硝酸鉍產(chǎn)品6. 5公斤。
實(shí)施例2 : 在50升壓力容器內(nèi)加入粒度為10毫米的金屬鉍粒10Kg，60X的工業(yè)硝酸11. 7 升，通冷卻水控制溫度17(TC，壓力1. 6MPa，反應(yīng)時(shí)間1. 0小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后液固分離，得到 反應(yīng)殘?jiān)麿. 5Kg和中間產(chǎn)物硝酸鉍溶液12升。反應(yīng)中間產(chǎn)品硝酸鉍溶液成份為游離硝酸 2 % ，鉍790g/L，鐵0. 0005g/L，鉛0. 003g/L。反應(yīng)殘?jiān)a(bǔ)充金屬鉍粒9. 5Kg， 60 %的工業(yè)硝 酸11. 7升返回壓力容器，控制金屬鉍與硝酸的質(zhì)量比為0. 7，在上述反應(yīng)條件下反應(yīng)，反應(yīng) 后的殘?jiān)傺a(bǔ)硝酸和金屬鉍返回反應(yīng)，以此往返。反應(yīng)產(chǎn)生的中間產(chǎn)物硝酸鉍溶液，加入偏 鋁酸鈉轉(zhuǎn)化反應(yīng)，加入偏鋁酸鈉反應(yīng)終點(diǎn)ra值8. 0，反應(yīng)完后，加水?dāng)嚢柘礈欤燎?，抽去?清液，反復(fù)洗滌，直至按常規(guī)方法檢測(cè)硝酸根合格(達(dá)到標(biāo)準(zhǔn))為止。隨后進(jìn)行離心分離， 加入產(chǎn)品重量1X的液體分散劑A進(jìn)行離心，隨后加入產(chǎn)品重量1%的乙醇液體分散劑進(jìn)行 離心分離，甩干的固體在進(jìn)入真空干燥箱在12(TC，真空度0. 08MPa下干燥、篩分包裝得到 鋁酸鉍產(chǎn)品產(chǎn)品21. 05公斤。
實(shí)施例3 : 基本同實(shí)施例1。不同之處在于 中間產(chǎn)品硝酸鉍的制備中金屬鉍粒度為8毫米、硝酸濃度為60%、硝酸加入量為 5. 83升，金屬鉍與硝酸質(zhì)量比為1 : 0. 7、反應(yīng)溫度17(TC、反應(yīng)壓力1. 6Mpa、反應(yīng)時(shí)間1. 0 小時(shí)，得到反應(yīng)殘?jiān)?. 65Kg和中間產(chǎn)物硝酸鉍溶液5. 5升。 次硝酸鉍產(chǎn)品的制備中加入氫氧化鈉中和，加入氫氧化鈉中和終點(diǎn)ra值2. O，液 體分散劑乙醇的加入量為產(chǎn)品重量的1%，得到次硝酸鉍產(chǎn)品6. 3公斤。
實(shí)施例4 : 基本同實(shí)施例2。不同之處在于 中間產(chǎn)品硝酸鉍的制備中金屬鉍粒度為8毫米、硝酸濃度為30%、硝酸加入量為 33. 33升，金屬鉍與硝酸質(zhì)量比1 : 1.0、反應(yīng)溫度14(TC、反應(yīng)壓力1.0Mpa、反應(yīng)時(shí)間1.5 小時(shí)，得到反應(yīng)殘?jiān)?. 76Kg和中間產(chǎn)物硝酸鉍溶液33升。 鋁酸鉍產(chǎn)品的制備中加入偏鋁酸鈉反應(yīng)，加入偏鋁酸鈉反應(yīng)終點(diǎn)ra值8. 5，液體 分散劑乙醇的加入量為產(chǎn)品重量的3%，得到鋁酸鉍產(chǎn)品產(chǎn)品21公斤。
權(quán)利要求
一種次硝酸鉍、鋁酸鉍的合成方法，其特征在于次硝酸鉍、鋁酸鉍的合成方法為在壓力容器中，加入小顆粒的金屬鉍和一定濃度的硝酸發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的二氧化氮?dú)怏w在壓力容器中形成硝酸，繼續(xù)與金屬鉍反應(yīng)合成，得到中間品硝酸鉍；中間品硝酸鉍經(jīng)加入氫氧化鈉中和、洗滌、加入分散劑脫水、干燥、篩分包裝得到次硝酸鉍產(chǎn)品；中間產(chǎn)品硝酸鉍經(jīng)加入偏鋁酸鈉反應(yīng)、洗滌、加入分散劑脫水、干燥、篩分包裝得到鋁酸鉍產(chǎn)品。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種次硝酸鉍、鋁酸鉍的合成方法，其特征在于中間品硝酸 鉍的合成條件為金屬鉍粒度5 10毫米、硝酸濃度30% 60%、金屬鉍與硝酸質(zhì)量比 1 : 0. 7 1. 0 ;反應(yīng)溫度140 17(TC、反應(yīng)壓力1. 0 1. 6Mpa、反應(yīng)時(shí)間1 1. 5小時(shí)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種次硝酸鉍、鋁酸鉍的合成方法，其特征在于次硝酸鉍產(chǎn)品 的合成中加入氫氧化鈉中和終點(diǎn)的ra值為1.8 2.0，液體分散劑為乙醇，其加入量為產(chǎn) 品重量的1% 3%。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種次硝酸鉍、鋁酸鉍的合成方法，其特征在于鋁酸鉍產(chǎn)品的 合成中加入偏鋁酸鈉反應(yīng)終點(diǎn)的ra值為8.0 8. 5，液體分散劑為乙醇，其加入量為產(chǎn)品 重量的1% 3%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種次硝酸鉍(BiONO3·H2O)、鋁酸鉍(Bi2(Al2O4)3·10H2O)的合成方法，屬無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品鉍鹽的合成技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在壓力容器中加入金屬鉍和硝酸，反應(yīng)生成中間產(chǎn)品硝酸鉍；中間產(chǎn)品硝酸鉍經(jīng)加入氫氧化鈉中和、洗滌、加入分散劑脫水、干燥后得到次硝酸鉍產(chǎn)品；中間產(chǎn)品硝酸鉍經(jīng)加入偏鋁酸鈉反應(yīng)、洗滌、加入分散劑脫水、干燥后得到鋁酸鉍產(chǎn)品。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于反應(yīng)時(shí)間縮短，鉍轉(zhuǎn)化率高，硝酸耗量降低40％以上；利用反應(yīng)產(chǎn)生的熱能及氣體，提高反應(yīng)速度，不需外部加熱，降低產(chǎn)品生產(chǎn)的能耗；解決了二氧化氮?dú)怏w吸收處理問(wèn)題，屬高效環(huán)保型工藝。
文檔編號(hào)C01G29/00GK101774640SQ20101010053
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者尤西林, 徐勇志, 王維昌, 納俊剛 申請(qǐng)人:云南云銅稀貴新材料有限公司