碱式碳酸铋制备工艺的改进研究

2013-03-17谢大鹏

湖南有色金属 2013年5期

谢大鹏

(湖南柿竹园有色金属有限责任公司，湖南郴州 423037)

碱式碳酸铋是非常重要的铋化合物之一，除用作其它铋化合物的制备外，还用作分析试剂、X光诊断中的遮光剂、搪瓷助熔和陶瓷上釉，更多的用于制备胃药，是制备胃药的主要铋原料药之一。

1 存在的问题

碱式碳酸铋的传统制备方法是:硝酸铋溶液与碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢铵溶液等发生化学反应制备碱式碳酸铋，通过纯水洗涤、脱水、干燥、粉碎得产品。从经济上考虑，试剂级碳酸钠和碳酸铵及食品级碳酸氢钠成本较高，人们通常选用价格适中的食品级碳酸氢铵来制备碱式碳酸铋。该制备方法在室温下进行，反应原理如(1)式:

由反应原理可知，2 mol硝酸铋溶液与6 mol碳酸氢铵溶液反应，生成1 mol碱式碳酸铋，释放5 mol二氧化碳。大量二氧化碳从溶液中释放出来形成大量泡沫，泡沫为细小碱式碳酸铋的良好载体，泡沫捞出弃之，将严重影响碱式碳酸铋收率。不捞泡沫，让泡沫自然破裂消失或采用人工强制破裂消失都将耗费很长时间。笔者曾参加用传统方法合成一批600 kg左右的碱式碳酸铋工业生产实践，采用人工洒纯水和不锈钢铲搅泡沫的方法破泡沫，耗时26 h，碱式碳酸铋制备的作业效率低、生产成本高。

2 新工艺原理

针对碱式碳酸铋传统制备工艺存在的问题，经分析研究按以下工艺原理进行改进:

第一步:硝酸铋溶液首先与氨水反应，生成硝酸氧铋，合成至终点，铋离子基本水解为硝酸氧铋。硝酸氧铋不溶于水，用纯水洗涤硝酸氧铋，可大大降低游离硝酸和金属阳离子浓度。

第二步:硝酸氧铋中加入碳酸氢铵溶液，合成碱式碳酸铋。

分步反应式:

总反应式:

从总反应式(4)来看，2 mol硝酸铋合成1 mol碱式碳酸铋，只产生1 mol二氧化碳，相比传统方法(1)减少了4 mol二氧化碳。

3 改进工艺实验

3.1 小型试验

根据新工艺原理，称取100 g硝酸铋晶体，加入到100 mL含3%硝酸的酸化纯水中，充分溶解后备用。准确量取100 mL 20%的氨水，置于分液漏斗中。室温下控制一定流速将氨水滴加到硝酸铋溶液中，随着氨水的加入，反应物温度逐步上升，白色沉淀物越来越多，当混合物的pH值到1.5后，小心补加氨水，至混合物上层清液不呈铋离子水解反应时停止加氨水，继续搅拌10 min。倾出上层清液，加纯水充分搅拌洗涤。

量取100 mL纯水，室温下加入20 g碳酸氢铵，待溶解完全后加入到充分洗涤的沉淀物硝酸氧铋中，刚开始有少量泡沫产生，但很快消失，不影响合成。待白色粘连流动性差的硝酸氧铋完全转变为微带淡黄色流动性好的颗粒状碱式碳酸铋时，停止搅拌，耗时73 min。过滤并洗涤至硝酸根合格，脱水后于120℃下干燥，得53 g微带淡黄色的白色细粉末状碱式碳酸铋产品。

3.2 中试生产

在小型试验的基础上，组织了碱式碳酸铋新工艺的中试生产。硝酸铋投料300 kg，实得碱式碳酸铋159.8 kg，产率99.56%。产品按《中华人民共和国药典》2005版第二部标准分析，各项指标均达到或超过药典的标准，证明改进后的工艺具有可行性。

3.3 工业试生产

碱式碳酸铋新工艺的工业试生产，硝酸铋投料1 200 kg，完成硝酸氧铋制备工序(含合成、洗涤)耗时152 min。合成碱式碳酸铋工序耗时201 min。产出碱式碳酸铋640.6 kg，产率99.77%。产品按中国药典标准检验，所有指标均合格，部分指标优于药典标准，药典质量标准见表1，工艺改进后的检测结果见表2。