Процесс извлечения бария

(1) Приготовление оксида бария 

Высококачественная баритовая руда сначала должна быть вручную отобрана и флотирована, а затем железо и кремний удаляются для получения концентрата, содержащего более 96% сульфата бария. Порошок руды с размером частиц менее 20 меш смешивается с порошком угля или нефтяного кокса в весовом соотношении 4:1 и обжигается при 1100 ℃ в отражательной печи. Сульфат бария восстанавливается до сульфида бария (обычно известного как «черная зола»), а полученный раствор сульфида бария выщелачивается горячей водой. Чтобы преобразовать сульфид бария в осадок карбоната бария, к водному раствору сульфида бария необходимо добавить карбонат натрия или диоксид углерода. Оксид бария можно получить, смешав карбонат бария с углеродным порошком и прокалив его при температуре выше 800 ℃. Следует отметить, что оксид бария окисляется с образованием пероксида бария при температуре 500-700℃, а пероксид бария может разлагаться с образованием оксида бария при температуре 700-800℃. Поэтому, чтобы избежать образования пероксида бария, прокаленный продукт необходимо охлаждать или закаливать под защитой инертного газа. 

(2) Метод алюминотермического восстановления для получения металлического бария 

Из-за различий в ингредиентах существуют две реакции восстановления алюминия оксидом бария:

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑

Или: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

При 1000-1200℃ эти две реакции производят очень мало бария, поэтому необходим вакуумный насос для непрерывной передачи паров бария из зоны реакции в зону конденсации, чтобы реакция могла продолжать протекать вправо. Остаток после реакции токсичен и должен быть обработан, прежде чем его можно будет выбросить.

Приготовление обычных соединений бария 

(1) Метод приготовления карбоната бария 

① Метод карбонизации

Метод карбонизации в основном включает смешивание барита и угля в определенной пропорции, их дробление во вращающейся печи и прокаливание и восстановление при 1100-1200℃ для получения расплава сульфида бария. Диоксид углерода вводится в раствор сульфида бария для карбонизации, и реакция выглядит следующим образом:

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

Полученную суспензию карбоната бария десульфурируют, промывают и фильтруют в вакууме, а затем сушат и измельчают при 300℃ для получения готового продукта карбоната бария. Этот метод прост в процессе и имеет низкую стоимость, поэтому его используют большинство производителей.

② Метод двойного разложения

Сульфид бария и карбонат аммония вступают в двойную реакцию разложения, и реакция выглядит следующим образом:

BaS+(NH4)2CO3=BaCO3+(NH4)2S

Или хлорид бария реагирует с карбонатом калия, и реакция выглядит следующим образом:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

Полученный в результате реакции продукт затем промывают, фильтруют, сушат и т. д. для получения готового продукта карбоната бария.

③ Метод с использованием карбоната бария

Порошок карбоната бария реагирует с солью аммония для получения растворимой соли бария, а карбонат аммония перерабатывается. Растворимая соль бария добавляется к карбонату аммония для осаждения очищенного карбоната бария, который фильтруется и высушивается для получения готового продукта. Кроме того, полученный маточный раствор может быть переработан. Реакция выглядит следующим образом:

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

BaCl2+2NH4OH=Ba(OH)2+2NH4Cl

Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O 

(2) Метод приготовления титаната бария 

① Твердофазный метод

Титанат бария можно получить прокаливанием карбоната бария и диоксида титана, а также в него можно добавлять любые другие материалы. Реакция выглядит следующим образом:

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

② Метод соосаждения

Хлорид бария и тетрахлорид титана смешивают и растворяют в равных количествах, нагревают до 70°С, затем по каплям добавляют щавелевую кислоту, чтобы получить осадок гидратированного оксалата титанила бария [BaTiO(C2O4)2•4H2O], который промывают, сушат, а затем пиролизуют, чтобы получить титанат бария. Реакция выглядит следующим образом:

BaCl2 + TiCl4 + 2H2C2O4 + 5H2O = BaTiO(C2O4)2•4H2O↓ + 6HCl

BaTiO(C2O4)2•4H2O = BaTiO3 + 2CO2↑ + 2CO↑ + 4H2O

После взбивания метатитановой кислоты добавляют раствор хлорида бария, а затем при перемешивании добавляют карбонат аммония для получения соосаждения карбоната бария и метатитановой кислоты, которое прокаливают для получения продукта. Реакция выглядит следующим образом:

BaCl2 + (NH4)2CO3 = BaCO3 + 2NH4Cl

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O 

(3) Приготовление хлорида бария 

Процесс производства хлорида бария в основном включает метод соляной кислоты, метод карбоната бария, метод хлорида кальция и метод хлорида магния в зависимости от различных методов или сырья.

① Метод соляной кислоты. При обработке сульфида бария соляной кислотой основная реакция следующая:

BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑+Q