简介
天青石属稀有金属矿产，其中最有工业利用价值的成分是硫酸锶， 国际上已将天青石列为战略物资。中国是世界上最大的天青石生产国，国内现已探明储量为1500万t（以硫酸锶计），青海省柴达木盆地大风山是中国典型的陆相碳酸盐-硫酸盐沉积组合锶矿床，也是中国目前储量最大的锶矿床，青海省的天青石储量占中国总储量的80%。以天青石为原料生产的锶产品作为新型材料工业的原料，广泛应用于电子、合金、超导材料等领域。硫酸锶作为天青石的主要成分存在于白云岩、石灰岩、泥灰岩和含石膏黏土等的沉积岩中。青海省具有天青石资源优势,天青石精矿平均品位为68%。天青石精矿的主要成分为SrSO4、CaSO4、CaCO3、SiO2、BaSO4,在后续的生产中需要选择先进的工艺生产出高品质的产品才能增强产品在市场上的竞争力，并且需要坚持产品的系列化和可持续开发的思路，才能使青海省锶产品的生产企业有能力参与国内外市场的竞争,推动青海省锶资源的产业化发展。
高纯硫酸锶作为锶铁氧体的主要原料广泛应用于磁性材料行业,如在汽车、家用电器、工业自动控制等电子产品中以优良的磁性能和低廉的价格得到广泛应用。高纯硫酸锶作为人体软骨素用药的主要成分,对骨关节炎发作有抑制作用。在冶炼行业,在金属、非金属中添加适量的硫酸锶,可以改善材料的某种性能或使其具有特殊的性能。高纯硫酸锶添加到玻璃中可吸收紫外线和X射线,是用作阴级射线管面板的理想材料,因此液晶彩电已成为高纯硫酸锶市场消费的主流。硫酸锶也能产生鲜艳的红色火焰,常用于烟火的生产。另外,硫酸锶在油漆、涂料中的应用也较多。
制备方法[1]
目前，众多研究者主要以天青石矿为原料，生产出工业级碳酸锶以后，再生产硝酸锶和氯化锶等产品。但是对高纯硫酸锶的生产工艺鲜有报道。目前联产工艺也可以生产高纯硫酸锶，其是以天青石矿为原料，经过复分解转化、分解煅烧、浸取及复分解反应等制得高纯硫酸锶产品。
1)复分解转化。天青石精矿主要成分为硫酸锶,在碳酸氢铵和氨水过量25%并且碳酸氢铵溶液质量分数为15%条件下,维持反应温度为70℃达到3h,使硫酸锶最大限度地转化为碳酸锶,此时天青石精矿中的水不溶物和其他转化而来的碳酸盐沉淀物均混在碳酸锶中。通水冷却至室温,进行液固分离、洗涤,得到粗碳酸锶、硫酸铵母液和洗液。粗碳酸锶于105~110℃烘干,然后进行焙烧。硫酸铵母液中和蒸发回收副产品硫酸铵,洗液循环返回复分解转化过程。
2)粗碳酸锶焙烧。复分解转化得到的粗碳酸锶,添加少量助剂,在1250℃焙烧分解2~3h,使之转化成氧化锶熟料和二氧化碳。未分解的粗碳酸锶和不分解的物质混在氧化锶熟料中,在浸取过程中予以去除。
3)氧化锶熟料浸取。粗碳酸锶经高温焙烧得到的氧化锶熟料是活性较高的碱性氧化物,该碱性氧化物与水反应生成氢氧化锶,浸取过程即是利用氧化锶与水反应生成氢氧化锶并放出大量热的特点，并根据其中各组分溶解度的不同,控制分离条件以达到纯化锶的目的。反应过程中,浸取温度在80℃以上,水量为该温度下饱和水量的1.1倍,保温浸取1h以上并在该温度下进行热分离,即可得到相对纯净的氢氧化锶溶液(直接碳化得到的碳酸锶就能满足国标优等品的要求),再经结晶、干燥得到氢氧化锶;滤渣洗涤后回收返回参与反应。
4)制备高纯硫酸锶。将氧化锶浸取得到的氢氧化锶加热溶解,加入回收的硫酸铵溶液,生成硫酸锶沉淀;产生的氨气吸收成氨水，用于复分解转化反应。
参考文献
[1]李积升,魏明. 以天青石矿为原料生产高纯硫酸锶工艺研究[J]. 无机盐工业,2019,51(12):61-64. DOI:10.11962/1006-4990.2019-0427.