自然界含鍶礦物約有25種,具有開采價(jià)值的為天青石和菱鍶礦。天青石和菱鍶礦的主要成分分別是硫酸鍶和碳酸鍶。由于菱鍶礦儲量很小,目前生產(chǎn)鍶鹽主要使用天青石礦。
工業(yè)上生產(chǎn)碳酸鍶的主要方法有碳還原法、復(fù)分解法、菱鍶礦熱解法、焙燒法等。其中復(fù)分解法因反應(yīng)速度慢、生產(chǎn)流程長、產(chǎn)量低、廢水中的鈉鹽或銨鹽難于處理,國內(nèi)很少采用;菱鍶礦熱解法因原料缺乏,應(yīng)用受限;碳還原法對礦石的品級適應(yīng)性強(qiáng),所用原料少、流程短,是目前世界各國生產(chǎn)碳酸鍶的主流方法。
碳還原法是將天青石礦和煤按適當(dāng)?shù)牡V煤配料比配料,將配料在高溫條件下還原焙燒,礦石中的SrSO4 被還原成SrS,熟料用水浸取,SrS 溶入水中水解生成Sr(OH)2,經(jīng)過多次浸取除雜后,濾液再用 CO2、Na2CO3或NH4HCO3 沉淀為SrCO3。再用氯化鍶法、硝酸鍶法、堿析法制備高純碳酸鍶。
鍶尾礦包括鍶矸石和鍶廢渣。鍶矸石是在天青石礦開采過程中遺棄的廢石廢料,主要包括品位低的礦石、礦山掘進(jìn)時(shí)排放的廢石、礦體覆蓋層及夾石等。鍶廢渣是指鍶鹽生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢棄物,主要產(chǎn)生于碳酸鍶生產(chǎn)的浸取工序。廢渣主要來源于浸取后未反應(yīng)的礦石以及煤的固體雜質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì),每生產(chǎn)1t碳酸鍶將產(chǎn)生2.5t的浸取渣。這些廢渣占用大量土地,其滲濾液污染物濃度高,處理難度大,環(huán)境污染嚴(yán)重。
天青石伴生有高嶺石、黃(褐)鐵礦、方解石、石英、菱鍶礦等多種礦物,鍶尾礦中含有多種有價(jià)元素,具有一定的綜合利用價(jià)值。就目前國內(nèi)外情況看,鍶尾礦和鍶礦廢渣主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面:
1、
用鍶尾礦制碳酸鍶
鍶尾礦中的SrSO4含量往往還很高??梢詫@部分尾礦進(jìn)行回收,直接制取碳酸鍶。首先將天青石尾礦粉碎,再將其與純堿反應(yīng),然后經(jīng)濾洗、烘干得碳酸鹽轉(zhuǎn)化物。將碳酸鹽轉(zhuǎn)化物用稀鹽酸溶解并過濾、凈化得鍶溶液。將鍶溶液同過量的純堿反應(yīng)生成碳酸鍶沉淀,再經(jīng)過濾、烘干得到碳酸鍶產(chǎn)品。
2、
用鍶尾礦制硝酸鍶
將尾礦粉碎,加硝酸溶液攪拌浸取。浸取液經(jīng)沉降、過濾,濾液在蒸發(fā)器中濃縮結(jié)晶,得硝酸鍶粗品。再對粗硝酸鍶提純得硝酸鍶產(chǎn)品。
3、
廢渣中回收氯化鍶和硝酸鍶
天青石在碳化時(shí),因?yàn)檫€原不足造成一部分硫酸鍶轉(zhuǎn)化成碳酸鍶、硅酸鍶、鐵酸鍶、鋁酸鍶等不溶于水的鍶鹽??梢杂肏Cl、NH4Cl、NH4NO3浸取鍶礦廢渣,從中回收以上各種鍶鹽。這種回收鍶鹽的方法可與目前采用碳還原法生產(chǎn)鍶鹽的工藝配套,從廢渣中回收的氯化鍶和硝酸鍶溶液可以返回主流程或直接作為原料生產(chǎn)氯化鍶或硝酸鍶晶體。得到的氯化鍶或硝酸鍶用碳酸鈉反應(yīng)可得高純度碳酸鍶。
4、
用鍶礦廢渣鋪路
近幾年來,用鍶廢渣鋪路成為廢渣利用的一大途徑。物理特性研究表明,鍶礦廢渣是路面底層、基層混合料較好的骨架、填充材料。按照嚴(yán)格的施工程序?qū)㈡J礦廢渣應(yīng)用于道路工程中,不僅可以有效降低廢料SO3含量,不會造成二次污染,而且很好地解決了廢料露天存放所造成的環(huán)境污染問題。
5、
用鍶礦廢渣做水泥配料
鍶礦廢渣總體上是經(jīng)過高溫焙燒和水急冷,與粉煤灰、高爐礦渣、人工火山灰基本同屬一類,屬于CaO-SiO2-Al2O3的三元系統(tǒng)。所以可參照粉煤灰制水泥方法,按照適當(dāng)?shù)谋壤渲扑唷?/span>