絮凝剂在碳酸锶生产中除钡效果的研究*

杨占寿 ，赵鹏兴 ，邹兴武 ，祁米香 ，王舒娅 ，王树轩

（1.中国科学院青海盐湖研究所，青海西宁 810008；2.青海金瑞矿业发展股份有限公司）

环境·健康·安全

絮凝剂在碳酸锶生产中除钡效果的研究*

杨占寿1，赵鹏兴2，邹兴武1，祁米香1，王舒娅1，王树轩1

（1.中国科学院青海盐湖研究所，青海西宁 810008；2.青海金瑞矿业发展股份有限公司）

在碳酸锶生产中，碳化使用的黄水中钡离子含量直接决定碳酸锶的品质，添加除钡剂稀硫酸可使钡离子转化为硫酸钡而被除去。在黄水中添加稀硫酸也会有少量的硫酸锶生成，通过快速搅拌可使硫酸锶转化为硫酸钡。同时，快速搅拌也使得沉淀颗粒变得细小，使沉降速度减慢，通过加入絮凝剂可使悬浮物颗粒絮凝沉降。研究了不同的絮凝剂对悬浮物颗粒沉降效果的影响，结果表明，相对分子质量为1 800的聚丙烯酰胺沉降效果最好，且对碳酸锶产品无污染。

絮凝剂；碳酸锶；黄水；吸光度

碳酸锶可作为彩色显象管玻璃原料，同时还广泛应用于金属锌的冶炼、糖的精制以及陶瓷和化工等领域［1］。在碳酸锶生产中，锶盐（如硝酸锶、氯化锶）溶液中的Ba2+是主要杂质，碳酸锶产品的评定在很大程度上取决于钡离子含量的高低，除钡是碳酸锶生产过程的关键技术之一。除钡方法主要有碱析除钡法、重结晶除钡法和硫酸铵除钡法［2-3］。碱析除钡可生产纯度很高的碳酸锶，但反复结晶大大增加了操作费用，且该方法须与酸溶碱析法生产碳酸锶配套使用。某企业提供的黄水，其中钡含量很低，用2%（质量分数，下同）的稀硫酸除钡就能达到生产工艺要求。但是，在加入稀硫酸除钡的同时部分锶也生成了硫酸锶沉淀，通过快速搅拌可使硫酸锶转化成硫酸钡。然而，快速搅拌也使得硫酸钡沉淀颗粒变得细小，沉降速度变慢。通过加入絮凝剂可使细小颗粒絮凝沉降。笔者对絮凝剂种类及用量进行实验研究。

1 实验部分

1.1 原料、试剂及仪器

原料与试剂：黑灰浸取后的黄水 （合作企业提供），Sr2+质量浓度为 50 g/L，Ba2+质量浓度为 1 g/L；聚丙烯酰胺（阴离子、中性、阳离子）、可溶性淀粉、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺（相对分子质量1 800）、硫酸，均为分析纯试剂。

仪器：恒温水浴锅；722分光光度计；78-1型加热磁力搅拌器。

1.2 实验方法

量取500 mL黄水加入烧杯中，置于恒温水浴锅中（水浴温度调节到85℃）。缓慢滴加2%硫酸9 mL（硫酸加入量为钡含量的1.0～1.1倍），用磁力加热搅拌器快速搅拌30min。将悬浮液倒入量筒中，加入5mL 0.1%（质量分数，下同）絮凝剂，缓慢连续搅拌15 min。停止搅拌，记录沉降时间t，同时记录悬浮颗粒下降高度（上清液高度）h，计算沉降速度v=h/t。用722分光光度计测定上清液吸光度，计算絮凝率F=［（A0-Ax）/A0］×100%。 式中：A0为未加絮凝剂时上清液吸光度；Ax为添加絮凝剂后上清液吸光度。

2 结果与讨论

2.1 实验温度、搅拌方式、最佳波长的确定

工业生产中黄水的温度为80～85℃，因此选择实验温度为85℃。

在黄水中加入稀硫酸后，由于局部SO42-浓度过高，会生成硫酸锶沉淀，通过快速长时间搅拌可使硫酸锶转化为硫酸钡。快速搅拌也使沉淀物粒径变小，沉降速度缓慢。加入絮凝剂后缓慢搅拌，使絮凝剂尽量均匀分布，悬浮的小颗粒通过絮凝作用形成大的絮团，加快了沉降速度。

在10 mm玻璃比色皿中盛蒸馏水作为参比定标，在420～460 nm波长范围每隔2 nm测定黄水的吸光度。实验结果表明，波长设定为480 nm时黄水吸光度最大，其值为0.594。因此，实验测定的波长取480 nm。

2.2 不同类型絮凝剂沉降效果比较

实验选择了聚丙烯酰胺（阴离子、中性、阳离子）、可溶性淀粉、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺（相对分子质量1 800）作为絮凝剂，不同类型絮凝剂絮凝效果见表1（絮凝剂用量5 mL）。由实验现象及表1可知：未加絮凝剂的上清液一直悬浮着极细小的颗粒，长时间不能沉降；加入阴、阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，长时间静止后上清液中仍悬浮着细小颗粒。经比较，聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺（1 800）絮凝效果较好，吸光度相对较小，沉降速度相对较快，上清液中无细小颗粒。

表1 不同类型絮凝剂絮凝效果比较

2.3 絮凝剂用量对沉降效果的影响

选择聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺（1 800）作为絮凝剂，考察其用量对沉降效果的影响，结果见表2。由表2可以看出：加入少量絮凝剂，能使上清液吸光度比未加絮凝剂时的1.158减小很多，沉降速度比未加絮凝剂时的1.2 cm/min增大较多，说明絮凝剂对碳酸锶生产中硫酸钡颗粒的沉降效果明显；絮凝剂加入量大于5 mL以后，上清液的吸光度和悬浮物的沉降速度变化不大，因此选择絮凝剂加入量为5 mL。由表2还可以看出，聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺（1 800）作为絮凝剂，在其用量为5 mL时，其对悬浮物颗粒的絮凝效果相差不大，但是，考虑到钠元素是碳酸锶产品的主要杂质元素之一，因此选择聚丙烯酰胺（1 800）作为碳酸锶生产中的絮凝剂。

表2 絮凝剂用量对沉降效果的影响

3 结论

1）实验中的黄水为工业生产碳酸锶时碳化使用的黄水，温度和酸碱度对絮凝沉降效果影响较大，但是，如果改变温度和酸碱度，将增加碳酸锶生产成本，因此没有对温度和酸碱度进行条件试验。

2）加入除钡剂后长时间快速搅拌，使生成的硫酸钡固体颗粒直径变小，长时间悬浮在清液中，沉降速度缓慢。为了加快悬浮颗粒的沉降速度，选择不同的絮凝剂对悬浮物进行絮凝沉降实验，结果表明，相对分子质量为1 800的聚丙烯酰胺的絮凝效果较好，且对产品无污染。

［1］张庆雳，王爱广，吴卫东.中国工业碳酸锶生产现状及发展方向［J］.无机盐工业，2005，37（8）：1-4.

［2］王志坚，龙绍成.钙法碳酸锶生产中几个技术问题的探讨［J］.无机盐工业，1990（4）：40-42.

［3］李义久，刘亚菲，张玉龙，等.高纯氧化锶的分离提纯研究［J］.无机盐工业，1998，30（6）：8-9.

Research on barium removing effect of flocculants in strontium carbonate production

Yang Zhanshou1，Zhao Pengxing2，Zou Xingwu1，Qi Mixiang1，Wang Shuya1，Wang Shuxuan1
（1.Qinghai Institute of Salt Lakes，Chinese Academy of Sciences，Xining 810008，China；2.Qinghai Jinrui Mining Development Co.，Ltd.）

Ba2+content in yellow water directly determined the quality of strontium carbonate，adding sulfuric acid will cause the barium ions convert into barium sulfate and a small amount of strontium sulfate.Strontium sulfate will transform into barium sulfate by rapid stirring.Meanwhile，rapid stirring made the precipitation particles become smaller and resulted in slower settlement speed.If adding flocculant，suspended particles could be flocculated and precipitated.Influence of different flocculants on sedimentation effect of suspended particles was studied.Experiment results showed polyacrylamide with molecular weight of 1 800 had the best settlement effect and no pollution to the product.

flocculant；strontium carbonate；yellow water；absorbency

TQ132.33

A

1006-4990（2012）03-0039-02

中科院科技支青工程（2009QJQ2005）。

2011-09-21

杨占寿（1978— ），男，硕士，副研究员，主要从事锶与镁资源的开发与研究，已发表论文10多篇。

联系方式：yangzhanshou@126.com