Barium-extractieproces

(1) Bereiding van bariumoxide 

Hoogwaardig barieterts moet eerst met de hand worden geselecteerd en gefloateerd, waarna ijzer en silicium worden verwijderd om een ​​concentraat te verkrijgen dat meer dan 96% bariumsulfaat bevat. Het ertspoeder met een deeltjesgrootte van minder dan 20 mesh wordt gemengd met steenkool of petroleumcokespoeder in een gewichtsverhouding van 4:1 en geroosterd bij 1100 °C in een galmoven. Het bariumsulfaat wordt gereduceerd tot bariumsulfide (algemeen bekend als "zwarte as"), en de verkregen bariumsulfide-oplossing wordt uitgeloogd met heet water. Om bariumsulfide om te zetten in bariumcarbonaatprecipitatie, moet natriumcarbonaat of koolstofdioxide worden toegevoegd aan de waterige bariumsulfide-oplossing. Bariumoxide kan worden verkregen door bariumcarbonaat te mengen met koolstofpoeder en dit te calcineren bij een temperatuur boven 800 °C. Opgemerkt moet worden dat bariumoxide bij 500-700 °C wordt geoxideerd tot bariumperoxide, en dat bariumperoxide bij 700-800 °C kan worden afgebroken tot bariumoxide. Om de productie van bariumperoxide te voorkomen, moet het gecalcineerde product daarom worden gekoeld of geblust onder bescherming van een inert gas. 

(2) Aluminothermische reductiemethode voor de productie van metallisch barium 

Vanwege de verschillende ingrediënten vinden er twee reacties plaats waarbij aluminium bariumoxide reduceert:

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑

Of: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

Bij 1000-1200 °C produceren deze twee reacties zeer weinig barium. Daarom is een vacuümpomp nodig om de bariumdamp continu van de reactiezone naar de condensatiezone te transporteren, zodat de reactie naar rechts kan worden voortgezet. Het residu na de reactie is giftig en moet worden behandeld voordat het kan worden afgevoerd.

Bereiding van gewone bariumverbindingen 

(1) Bereidingsmethode van bariumcarbonaat 

① Carbonisatiemethode

De carbonisatiemethode bestaat voornamelijk uit het mengen van bariet en steenkool in een bepaalde verhouding, het vermalen ervan in een draaioven en het calcineren en reduceren ervan bij 1100-1200 °C om een ​​bariumsulfidesmelt te verkrijgen. Koolstofdioxide wordt toegevoegd aan de bariumsulfide-oplossing voor carbonisatie, en de reactie verloopt als volgt:

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

De verkregen bariumcarbonaatslurry wordt ontzwaveld, gewassen en vacuümgefilterd, en vervolgens gedroogd en vermalen bij 300 °C om een ​​afgewerkt bariumcarbonaatproduct te verkrijgen. Deze methode is eenvoudig in proces en goedkoop en wordt daarom door de meeste fabrikanten gebruikt.

② Dubbele ontledingsmethode

Bariumsulfide en ammoniumcarbonaat ondergaan een dubbele ontledingsreactie, en de reactie is als volgt:

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

Of bariumchloride reageert met kaliumcarbonaat, en de reactie is als volgt:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

Het product dat uit de reactie ontstaat, wordt vervolgens gewassen, gefilterd, gedroogd, enz. om een ​​afgewerkt bariumcarbonaatproduct te verkrijgen.

③ Bariumcarbonaatmethode

Bariumcarbonaatpoeder reageert met ammoniumzout om oplosbaar bariumzout te genereren, waarna ammoniumcarbonaat wordt gerecycled. Oplosbaar bariumzout wordt toegevoegd aan ammoniumcarbonaat om geraffineerd bariumcarbonaat te laten neerslaan, dat vervolgens wordt gefilterd en gedroogd om het eindproduct te verkrijgen. Bovendien kan de verkregen moederloog worden gerecycled. De reactie verloopt als volgt:

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

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

Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O 

(2) Bereidingsmethode van bariumtitanaat 

① Vaste fasemethode

Bariumtitanaat kan worden verkregen door bariumcarbonaat en titaandioxide te calcineren, en andere materialen kunnen erin worden gedoteerd. De reactie verloopt als volgt:

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

② Coprecipitatiemethode

Bariumchloride en titaantetrachloride worden in gelijke hoeveelheden gemengd en opgelost, verhit tot 70 °C, waarna druppelsgewijs oxaalzuur wordt toegevoegd om een ​​gehydrateerd neerslag van bariumtitanyloxalaat [BaTiO(C2O4)2•4H2O] te verkrijgen. Dit neerslag wordt gewassen, gedroogd en vervolgens gepyrolyseerd om bariumtitanaat te verkrijgen. De reactie verloopt als volgt:

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

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

Na het kloppen van het metatitaanzuur wordt een bariumchloride-oplossing toegevoegd, gevolgd door ammoniumcarbonaat onder roeren. Dit resulteert in een coprecipitaat van bariumcarbonaat en metatitaanzuur, dat wordt gecalcineerd om het product te verkrijgen. De reactie verloopt als volgt:

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

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O 

(3) Bereiding van bariumchloride 

Het productieproces van bariumchloride omvat hoofdzakelijk de zoutzuurmethode, de bariumcarbonaatmethode, de calciumchloridemethode en de magnesiumchloridemethode, afhankelijk van de verschillende methoden of grondstoffen.

① Zoutzuurmethode. Wanneer bariumsulfide wordt behandeld met zoutzuur, is de hoofdreactie:

BaS+2HCI=BaCl2+H2S↑+Q