中国粉体网讯 碳酸锶(SrCO3)一种无机化合物，白色粉末或颗粒状、无臭无味。工业中，碳酸锶被用于生产纳米材料、电子元件、焰火材料、彩虹玻璃、其他锶盐制备、PTC热敏电阻元件等。
近两年，随着电子、信息等高科技的发展，对碳酸锶需要量日益增大。
碳酸锶 图片来源：南京金焰锶业
1碳酸锶的资源危机
天青石矿的主要成分是硫酸锶，是锶重要的矿物来源，青海、江苏、四川、云南、新疆等地是其主要分布地区，其中，青海储量约占80%，现主要用于生产碳酸锶。2012年我国天青石产量达到峰值，为15.73万t，2018年降至6.16万t，降幅为60.8%，到目前产量愈发减少，而且高品位天青石已经走向枯竭。
国内外天青石精矿产品比较
粉体网编辑结合碳酸锶产业现状(天青石资源困境和对高纯/功能化产品的需求)，整理了近3年来碳酸锶制备技术相关的主要研究成果，以期对碳酸锶生产企业有所帮助。如，中低品位天青石制备高纯碳酸锶(碳酸铵代替纯碱法)、黑灰法工艺优化以及碳酸锶的矿化合成等。
2工业制备碳酸锶
工业上制备碳酸锶以天青石矿(SrSO4)为原料，主要工艺有黑灰工艺(blackash)和纯碱工艺(sodaash)，其中黑灰工艺又称碳还原法，纯碱工艺又称复分解法。
2.1黑灰法
步骤(1)将细天青石矿与碳在约1000℃下还原反应生成硫化锶和二氧化碳(反应式1)。(2)所得硫化锶加入热水浸取,过滤后分离出固体杂质。(3)所得滤液为硫化锶溶液，加入碳酸钠(反应式2)或通入二氧化碳(反应式3)沉淀碳酸锶，离心分离干燥得到碳酸锶产品。
具体三个工段包含的基本化学反应如下
黑灰工艺流程图
2.2纯碱法
使用较高品位的天青石粉末与纯碱溶液发生复分解反应，得到碳酸锶结晶，分离过滤干燥后得到碳酸锶产品。
纯碱工艺中包含的化学反应如下:
2.3黑灰法与纯碱法工艺对比
黑灰法是目前最广泛使用的制备碳酸锶的工艺，但是存在以下缺点：煅烧工段生成的碳酸锶，会在浸取工段流失；高温煅烧能耗高，并且产生对环境造成危害的污染物，例如硫化钠、硫化氢等。
纯碱法不产生有害气体，但有两个主要缺点，一是需要使用较高品位的天青石矿，二是回收反应物硫酸钠能耗较高。
3新工艺制备碳酸锶
3.1碳酸铵代替纯碱法
为了提高现行工艺产品质量，节约能源，刘建等人提出了一个新的工艺方法：用碳酸铵(代替纯碱)作为反应介质，与天青石矿反应制备高纯碳酸锶。
碳酸铵（代替纯碱）制备碳酸锶
反应原理：在反应器中加入天青石矿粉和过量碳酸铵溶液，发生如式(5)所示的复分解反应，待反应完成后过滤洗涤干燥得到碳酸锶产品。滤液中含有较高浓度的硫酸铵，通过冷却结晶回收，剩余含有少量碳酸铵的滤液循环利用。本工艺所得碳酸锶中所包含的少量碳酸铵，可通过干燥去除，从而得到较高纯度产品。
用碳酸铵制备碳酸锶 反应式
3.2黑灰法工艺优化
金建华等人探究天青石精矿粉和还原煤中硫酸锶与碳摩尔比、焙烧温度及焙烧时间对锶收率的影响，并用响应曲面法对还原工艺进行优化。据实验对影响因素的研究可知，影响锶收率因素依次：焙烧温度>焙烧时间>摩尔比。
3.3碳酸锶的矿化合成
除工业制备技术外，目前研究人员已用微波法、超声法、超重力法、水热法、软模板法成功合成了形貌和结构独特的碳酸锶晶体。其中，软模板法是一种方便、经济和环境友好的方法，对于合成可控型形貌的碳酸锶有着实际应用价值。
姚成立等人以硝酸锶为原料、表面活性剂为模板，以及碳酸氢铵、碳酸氢钠、尿素等为矿化剂，利用气相扩散法、化学沉淀法、水热合成法分别合成了花状、球状、棒状碳酸锶晶体微粒。
结语
随着高品质天青石资源趋于枯竭，加之环保检查、雾霾整治和企业整改的集中行动，致使碳酸锶生产受限，整体产业规模明显削减。在新的碳酸锶产业发展阶段，加大技术研究力度，优化生产工艺，提前进行绿色生产工艺革新，为产业打下可持续发展基础具有重要意义。
参考来源
金建华，等：天青石精矿粉制备碳酸锶碳还原工艺试验研究，青海民族大学
刘健，等：利用天青石制备碳酸锶(SrCO3)的直接法及其动力学，中国科学院过程工程研究
姚成立，等：不同反应方式下利用表面活性剂为模板诱导碳酸锶的矿化合成
