專利名稱：一種堿式硝酸鉍的制備方法
技術領域：
本發明屬于無機化學領域，具體為一種堿式硝酸鉍的制備方法。
背景技術：
制備堿式硝酸鉍的傳統方法均是以硝酸鉍為原料，先由精鉍制備硝酸鉍，具體反應式為:Bi+6HN03=Bi (NO3)3+3N02 f +3H20 (I)Bi+4HN03=Bi (NO3)3+N0 f +2H20 (2)然后再采用純水水解法制取，或用以氨水(碳酸銨)為中和劑的中和水解法將硝酸鉍水解成堿式硝酸鉍，具體反應式為:5Bi (NO3) 3+10H20=4BiN03 (OH) 2 BiO (OH) +1IHNO3 (3)5Bi (NO3) 3+1 lNH40H=4BiN03(OH)2 BiO(OH) +11NH4N03+H20 (4)5Bi (NO3) 3+5.5 (NH4) 2C03+4.5H20=4BiN03 (OH) 2 BiO (OH) +1 lNH4N03+5.5C02 (5 )在制備硝酸鉍時，會產生大量的氮氧化物及消耗大量硝酸，同時產生大量稀硝酸或硝酸銨廢水。針對這種情況，ZL200910305977.3 “一種制備鉍系列化工產品的方法”提出由普通氧化鉍制備堿式硝酸鉍:5Bi203 (固)+8HN03+5H20=2[4BiN03 (OH)2 BiO(OH)](固)(6)這種方法不產生氮氧化合物及廢水，所需硝酸只有傳統方法的十五分之四。但是，上述反應也存在一定的缺點，該反應為固-固轉化反應，反應產物包裹在反應物的表面，阻礙反應進一步進行，導致其反應時間長，且轉化率不高。因此如何提高這種方法的反應速度和轉換率成為其應用的關鍵。
發明內容
本發明的目的在于提供一種由普通氧化鉍快速高效制取堿式硝酸鉍的方法。本發明方法主要步驟如下:第一步:由精鉍制備普通級氧化鉍粉末；第二步:將第一步制取的普通級氧化鉍粉末加入硝酸溶液中，在反應過程中進行球磨或棒磨，剝離包裹氧化鉍的堿式硝酸鉍固態產物，暴露新的氧化鉍反應面，大幅提高化學轉化速度；反應完成后，過濾，得到堿式硝酸鉍沉淀及濾液；并將得到的濾液循環利用。第一步中，普通級氧化鉍粉末的粒度小于等于0.154mm。第二步中，硝酸用量為反應中其與氧化鉍的摩爾比的I 4倍理論量，維持硝酸溶液的質量與普通級氧化鉍粉末的質量之比為I 20，使硝酸溶液的濃度控制在合適的范圍，并使轉化反應(6)盡可能按方程式產生次硝酸鉍。第二步的反應溫度為5 100°C，反應時間為15 840分鐘。磨球或磨棒與普通級氧化鉍粉末的質量之比為I 20，球磨或棒磨過程中的轉速為5 500轉/分。
第二步中采用不污染堿式硝酸鉍的材料作為球磨或棒磨工具以及反應器內壁的材質。本發明采用球磨或棒磨的方式，將包裹在反應物表面的反應產物快速與反應物分離，從而使反應(6 )可以順利進行，反應速度大大加快，轉化率大幅提高。本發明具有反應速度快，轉化率高的特點；在反應過程中利用機械力進行球磨或棒磨，剝離包裹氧化鉍的堿式硝酸鉍固態產物，暴露新的氧化鉍反應面，大幅提高化學轉化速度，且反應后剩余的濾液能夠循環利用，具有環境友好，工藝簡單等優點。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1由精鉍氧化制備普通氧化鉍，其中制得的產物中Bi2O3的含量大于99.98%。將124.1g上述普通氧化鉍加入46ml質量百分數為63%的化學純硝酸中，然后再往其中加入純水600ml，將加入純水后的混合物放入裝有IOOOg 二氧化鋯磨球的不銹鋼磨筒中，于100轉/分的轉速及25°C的溫度下球磨轉化I小時，反應，反應完成后將產物過濾，得到堿式硝酸鉍沉淀及濾液，然后再將獲得的堿式硝酸鉍干燥，最終得到148.1lg堿式硝酸鉍及578ml濾液。其中，堿式硝酸鉍中含Bi71.84%，濾液中含Bi3.3g/L及硝酸0.2mol/L，將濾液返回下次使用。
實施例2由精鉍氧化制備普通氧化鉍，其中制得的產物中Bi2O3的含量大于99.98%。將121.85g該氧化鉍加入到38ml質量百分數為63%的化學純硝酸中，混合，然后再往其中加入含Bi3.5g/L及硝酸0.2mol/L的母液570ml，將加入純水后的混合物放入裝有1250g不銹鋼磨棒的不銹鋼磨筒中，于150轉/分的轉速及50°C的溫度下球磨轉化0.5小時，然后過濾、干燥，獲得151.62g堿式硝酸鉍及578ml濾液。其中，獲得的堿式硝酸鉍中含Bi71.54%，濾液中Bi的含量為3.3g/L及硝酸的濃度為0.22mol/L,將濾液返回下次循環使用。
權利要求
1.一種制備堿式硝酸鉍的方法，其特征在于，該方法具體包括以下幾個步驟， 第一步由精鉍制備普通級氧化鉍粉末； 第二步將第一步制得的普通級氧化鉍粉末加入硝酸溶液中，反應，在反應過程中進行球磨或棒磨，剝離包裹氧化秘的堿式硝酸秘固態產物，暴露新的氧化秘反應面，反應完成后，過濾，得到堿式硝酸鉍沉淀及母液；并將得到的母液循環利用。
2.根據權利要求I所述的堿式硝酸鉍的制備方法，其特征在于第一步中，普通級氧化秘粉末的粒度小于或等于0. 154mm。
3.根據權利要求I所述的堿式硝酸鉍的制備方法，其特征在于第一步中，硝酸用量為反應中其與氧化鉍的摩爾比的I 4倍理論量，硝酸溶液的質量與普通級氧化鉍粉末的質量之比為I 20。
4.根據權利要求I所述的堿式硝酸鉍的制備方法，其特征在于第二步的反應溫度為5 100°C，反應時間為15 840分鐘。
5.根據權利要求I所述的堿式硝酸鉍的制備方法，其特征在于第二步中磨球或磨棒與普通級氧化秘粉末的質量之比為I 20,球磨或棒磨過程中的轉速為5 500轉/分。
6.根據權利要求I所述的堿式硝酸鉍的制備方法，其特征在于第二步中采用不污染堿式硝酸鉍的材料作為球磨或棒磨工具以及反應器內壁的材質。
全文摘要
一種堿式硝酸鉍的制備方法，具體包括以下幾個步驟，第一步:由精鉍制備普通級氧化鉍粉末，第二步:將制取的普通級氧化鉍粉末加入硝酸溶液中，反應，在反應過程中進行球磨或棒磨，反應完成后，過濾，得到堿式硝酸鉍沉淀及濾液；并將得到的濾液循環利用。本發明具有反應速度快，轉化率高的特點；且反應過程中不產生氮氧化物和廢水，所以該方法環境友好；并且具有化學試劑消耗小、能耗小、成本低、設備及操作簡單等突出優點。
文檔編號C01G29/00GK103253706SQ201310183160
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月17日 優先權日2013年5月17日
發明者唐朝波, 唐謨堂, 楊聲海, 楊建廣, 陳永明, 何靜, 蔣葉 申請人:中南大學, 湖南有色金屬控股集團有限公司