Bariummetaal (1)

1, Basisintroductie

Chinese naam:Barium, Engelse naam:Barium, elementsymboolBa, atoomnummer 56 in het periodiek systeem, is een aardalkalimetaalelement uit de IIA-groep met een dichtheid van 3,51 g/kubieke centimeter, een smeltpunt van 727 ° C (1000 K, 1341 ° F) en een kookpunt van 1870 ° C (2143 K, 3398 ° F). Barium is een aardalkalimetaal met een zilverwitte glans, met een vlamkleur van geelgroen, zacht en taai.Bariumheeft zeer actieve chemische eigenschappen en kan reageren met de meeste niet-metalen.Bariumis nooit als een enkele stof in de natuur aangetroffen.Bariumzouten zijn giftig behalvebariumsulfaat. In aanvulling,metalen bariumheeft een sterke reduceerbaarheid en kan de meeste metaaloxiden, halogeniden en sulfiden reduceren om overeenkomstige metalen te verkrijgen. De inhoud vanbariumin de korst is 0,05%, en de meest voorkomende mineralen in de natuur zijn bariet (bariumsulfaat) en witheriet (bariumcarbonaat). Barium wordt veel gebruikt op gebieden zoals elektronica, keramiek, geneeskunde en aardolie.

2. De ontdekking vanBariumen de ontwikkelingsstatus van ChinaBariumIndustrie

1. Een korte geschiedenis van de ontdekking vanbarium

Aardalkalimetaalsulfiden vertonen fosforescentie, wat betekent dat ze in het donker nog een tijdje licht blijven uitzenden nadat ze aan licht zijn blootgesteld. Het is juist vanwege dit kenmerk datbariumverbindingen beginnen aandacht te krijgen.

In 1602 ontdekte V. Casiorolus, een schoenmaker in Bologna, Italië, dat een bariet metbariumsulfaat straalde licht uit in het donker nadat het met brandbare stoffen was geroosterd. Dit fenomeen wekte de belangstelling van Europese scheikundigen. In 1774 ontdekte de Zweedse chemicus CW Scheele een nieuw element in bariet, maar hij kon het niet scheiden, alleen het oxide van dat element. In 1776 isoleerde Johan Gottlieb Gahn dit oxide in een soortgelijk onderzoek. Bariet werd aanvankelijk door Guyton de Morveau barote genoemd en later door Antoine Lavoisier omgedoopt tot bariet (zware aarde). In 1808 gebruikte de Britse chemicus Humphry Davy kwik als kathode, platina als anode en geëlektrolyseerd bariet (BaSO4) ombariumamalgaam. Na destillatie om kwik te verwijderen werd een metaal met een lage zuiverheid verkregen en benoemdbarium.

Ook industriële toepassingen hebben een geschiedenis van ruim honderd jaar

Al in het midden van de 19e eeuw begonnen mensen bariet (een belangrijk mineraal voor de productie) te gebruikenbariumEnbariumverbindingen) als vulmiddel voor verven. Sinds deze eeuw is bariet de belangrijkste grondstof geworden voor de productie van verschillende soortenbariumdie chemische producten bevatten. Vanwege zijn aanzienlijke aandeel, stabiele chemische eigenschappen en onoplosbaar in water en zuren, wordt bariet al in de jaren twintig gebruikt als verzwaringsmiddel voor boorspoeling voor olie en gas.Bariumsulfaat wordt gebruikt bij de productie van witte pigmenten en kan worden gebruikt als vul- en kleurstof voor rubber.

2. Situatie van Chinabariumindustrie

Gewoonbariumzouten omvattenbariumsulfaat,bariumnitraat, bariumchloride,bariumcarbonaat,bariumcyanide, enz.BariumZoutproducten worden in de elektronische industrie vooral gebruikt als additieven voor kleurenbeeldbuizen en magnetische materialen.

Momenteel is China 's werelds grootste producent vanbariumzouten. De mondiale jaarlijkse productiecapaciteit vanbariumcarbonaat bedraagt ​​ongeveer 900.000 ton, met een productie van ongeveer 700.000 ton, terwijl de jaarlijkse productiecapaciteit van China ongeveer 700.000 ton bedraagt, met een jaarlijkse productie van ongeveer 500.000 ton, goed voor meer dan 70% van de mondiale productie.bariumcarbonaatproductiecapaciteit en -output. China'sbariumcarbonaatproducten worden al lange tijd in grote hoeveelheden geëxporteerd en China is de grootste exporteur ter wereld gewordenbariumcarbonaat.

De problemen waarmee de ontwikkeling vanBariumZoutindustrie in China

Hoewel China 's werelds grootste producent en exporteur is vanbariumcarbonaat, het is geen sterke producent van bariumcarbonaat. Ten eerste zijn er weinig grootschaligebariumcarbonaatproductiebedrijven in China, en er zijn zeer weinig bedrijven die grootschalige productie hebben gerealiseerd; In de tweede plaats die van Chinabariumcarbonaatproducten hebben een enkele structuur en missen hightechproducten. Hoewel sommige fabrieken momenteel hoge zuiverheid onderzoeken en producerenbariumcarbonaat, de stabiliteit is slecht. Voor producten met een hoge zuiverheidsgraad moet China ook importeren uit bedrijven als Duitsland, Italië en Japan. Bovendien zijn sommige landen de afgelopen jaren nieuwe exporteurs geworden vanbariumcarbonaat, zoals Rusland, Brazilië, Zuid-Korea en Mexico, wat leidt tot een overaanbod op de internationale marktbariumcarbonaatmarkt, die een enorme impact heeft gehad op die van Chinabariumcarbonaat industrie. Fabrikanten zijn bereid de prijzen te verlagen om te overleven. Tegelijkertijd worden Chinese exportbedrijven ook geconfronteerd met antidumpingonderzoeken uit het buitenland. Met de voortdurende verbetering van de eisen op het gebied van milieubescherming, sommigebariumzoutproductiebedrijven in China worden ook geconfronteerd met problemen op het gebied van milieubescherming. Om de ontwikkeling van China te bevorderenbariumzout industrie,bariumZoutproductiebedrijven in China moeten milieubescherming en veiligheid als basis nemen, voortdurend geavanceerde technologieën onderzoeken en introduceren, en nieuwe producten ontwikkelen die voldoen aan de eisen van de tijd en een hoge technologische inhoud hebben.

Productie- en exportgegevens van bariet in China

Volgens gegevens van de United States Geological Survey bedroeg de productie van bariet in China in 2014 ongeveer 41 miljoen ton. Volgens Chinese douanestatistieken exporteerde China van januari tot december 2014 92588597 kilogram bariet.bariumsulfaat, een stijging van 0,18% vergeleken met dezelfde periode vorig jaar. De cumulatieve exportwaarde bedroeg 65496598 Amerikaanse dollars, een stijging van 20,99% vergeleken met dezelfde periode vorig jaar. De exportprijs per eenheid bedroeg 0,71 dollar per kilogram, een stijging van 0,12 dollar per kilogram vergeleken met dezelfde periode vorig jaar. Onder hen exporteerde China in december 2014 8768648 kilogrambariumsulfaat, een stijging van 8,19% vergeleken met dezelfde periode vorig jaar. Het exportbedrag bedroeg 8385141 Amerikaanse dollars, een stijging van 5,1% ten opzichte van dezelfde periode vorig jaar.

Volgens Chinese douanegegevens exporteerde China in juni 2015 170.000 tonbariumsulfaat, een daling van 1,7% vergeleken met dezelfde periode vorig jaar; In de eerste helft van het jaar bedroeg het cumulatieve exportvolume 1,12 miljoen ton, een daling van 6,8% vergeleken met dezelfde periode vorig jaar; Dezelfde exporthoeveelheid daalde met respectievelijk 5,4% en 9% vergeleken met dezelfde periode vorig jaar.

3. Distributie en productie van hulpbronnen voor barium (bariet).

1. Verdeling van bariumbronnen

De inhoud vanbariumin de korst is 0,05%, op de 14e plaats. De belangrijkste mineralen in de natuur zijn bariet (bariumsulfaat BaSO4) en witheriet (bariumcarbonaat BaCO3). Onder hen is bariet het meest voorkomende mineraal van barium, waaruit bestaatbariumsulfaat en komt voor in hydrothermale aderen bij lage temperaturen, zoals kwartsbarietaders, fluorietbarietaders, enz. Toxiciet is een andere belangrijkebariumbevat mineraal van aard, naast bariet, en het hoofdbestanddeel ervan isbariumcarbonaat.

Volgens gegevens van de United States Geological Survey uit 2015 bedraagt ​​de mondiale barietbron ongeveer 2 miljard ton, waarvan 740 miljoen ton is bewezen. De mondiale barietreserves bedragen 350 miljoen ton. China is het land met de meest overvloedige barietbronnen. Andere landen met rijke barietbronnen zijn onder meer Kazachstan, Türkiye, India, Thailand, de Verenigde Staten en Mexico. Beroemde bronnen van bariet in de wereld zijn onder meer Westman Land in het Verenigd Koninkrijk, Felsbonne in Roemenië, Saksen in Duitsland, Tianzhu in Guizhou, Heifenggou in Gansu, Gongxi in Hunan, Liulin in Hubei, Xiangzhou in Guangxi en Shuiping in Shaanxi.

Volgens gegevens van de United States Geological Survey uit 2015 bedroeg de mondiale productie van bariet 9,23 miljoen ton in 2013 en steeg deze tot 9,26 miljoen ton in 2014. In 2014 was China de grootste producent van bariet, met een productie van 4,1 miljoen ton. , goed voor ongeveer 44,3% van de totale mondiale productie. India, Marokko en de Verenigde Staten staan ​​respectievelijk op de tweede, derde en vierde plaats, met een productie van 1,6 miljoen ton, 1 miljoen ton en 720.000 ton.

2. Verdeling vanBariumHulpbronnen in China

China is rijk aanbariumertsvoorraden, met een voorspelde totale reserve van meer dan 1 miljard ton. Bovendien is de kwaliteit van bariumerts relatief hoog en staan ​​de reserves en productie ervan momenteel op de eerste plaats ter wereld. De meest voorkomendebariumbevattende mineraal in de natuur is bariet. De mondiale reserve aan bariet bedraagt ​​350 miljoen ton, terwijl de reserve aan bariet in China 100 miljoen ton bedraagt, goed voor ongeveer 29% van de totale mondiale reserve en op de eerste plaats ter wereld.

Volgens de gegevens in “Exploration of the Main Mineral Concentration Areas and Resource Potential of China's Barite Mines” (Chemical Mineral Geology, 2010) is China rijk aan barietbronnen, verspreid over 24 landelijke provincies (regio's), met reserves en productieranglijsten. eerste ter wereld. Er zijn 195 mijnbouwgebieden met bewezen reserves in China, met een totale bevestigde hulpbronnenreserve van 390 miljoen ton erts. Van de provinciale (regionale) distributie van bariet heeft de provincie Guizhou de meeste barietmijnen, goed voor 34% van de totale reserves van het land; Hunan, Guangxi, Gansu, Shaanxi en andere provincies (regio's) staan ​​op de tweede plaats. De bovengenoemde vijf provincies zijn goed voor 80% van de nationale reserves. Het type afzetting is voornamelijk sedimentair en vertegenwoordigt 60% van de totale reserves. Daarnaast zijn er ook laaggecontroleerde (endogenetische), vulkanische sedimentaire, hydrothermische en verweerde (resthelling) typen. De mineralisatieperiode vond voornamelijk plaats in het Paleozoïcum, en barietafzettingen werden ook gevormd tijdens de Sinische en Mesozoïsche Cenozoïcum-periodes.

Kenmerken van de minerale hulpbronnen van bariet in China

Vanuit kwantitatief perspectief worden barietmineralen in China voornamelijk gedistribueerd in de centrale regio; Qua kwaliteit zijn bijna alle rijke mineralen voornamelijk geconcentreerd in Guizhou en Guangxi; Vanuit het perspectief van de omvang van de ertsafzettingen zijn de Chinese barietafzettingen voornamelijk groot en middelgroot. Alleen de twee mijngebieden Guizhou Tianzhu Dahe Bian en Hunan Xinhuang Gongxi zijn goed voor meer dan de helft van de reserves in deze gebieden. Vaak is één enkel bariettype het belangrijkste ertstype, en de verhouding van de minerale samenstelling en de chemische samenstelling is relatief eenvoudig en zuiver, zoals de Hunan Xinhuang Gongxi-barietmijn. Daarnaast zijn er ook grote voorraden co- en aanverwante mineralen die volledig kunnen worden benut.

4, Productieproces van barium

1. Bereiding vanbarium

De productie van metallisch barium in de industrie omvat twee stappen: de productie van bariumoxide en de productie van metallisch barium door thermische metaalreductie (aluminothermische reductie).

(1) Bereiding vanbariumoxyde

Barieterts van hoge kwaliteit vereist eerst handmatige selectie en flotatie, gevolgd door verwijdering van ijzer en silicium om een ​​concentraat te verkrijgen dat meer dan 96% bevatbariumsulfaat. Meng mineraalpoeder met een deeltjesgrootte van minder dan 20 mesh en steenkool- of petroleumcokespoeder in een gewichtsverhouding van 4:1 en calcineer bij 1100 ℃ in een galmoven.Bariumsulfaat wordt gereduceerd tot bariumsulfide (algemeen bekend als “zwarte as”), dat wordt uitgeloogd met heet water om een ​​oplossing van bariumsulfide te verkrijgen. Om bariumsulfide om te zetten in bariumcarbonaatprecipitatie is het noodzakelijk natriumcarbonaat toe te voegen of kooldioxide in de waterige bariumsulfide-oplossing te brengen. Meng bariumcarbonaat met koolstofpoeder en calcineer bij een temperatuur boven 800 ℃ om bariumoxide te verkrijgen. Opgemerkt moet worden dat bariumoxide oxideert om bariumperoxide te vormen bij 500-700 ℃, en bariumperoxide kan ontleden ombariumoxide bij 700-800 ℃. Om de productie van bariumperoxide te voorkomen, moeten de gecalcineerde producten daarom worden gekoeld of geblust onder bescherming met inert gas.

(2) Productie vanbarium metaaldoor middel van een aluminothermische reductiemethode

Er zijn twee reacties voor de aluminiumreductie vanbariumoxide vanwege verschillende ingrediënten:

6BaO+2Al → 3BaO • Al2O3+3Ba ↑

Ofwel: 4BaO+2Al → BaO • Al2O3+3Ba ↑

Bij temperaturen variërend van 1000 tot 1200 ℃ produceren deze twee reacties heel weinigbarium, dus het is noodzakelijk om een ​​vacuümpomp te gebruiken om continu over te brengenbariumdamp uit de reactiezone naar de condensatiezone zodat de reactie continu naar rechts verloopt. Het residu na de reactie is giftig en kan alleen na behandeling worden weggegooid.

2. Bereiding van gewone bariumverbindingen

(1) Bereidingswijze vanbariumcarbonaat

① Carbonisatiemethode

De carbonisatiemethode omvat hoofdzakelijk het mengen van bariet en steenkool in een bepaalde verhouding, het vermalen ervan in een roterende oven en het roosteren en reduceren ervan bij 1100-1200 ℃ om een ​​smelt van bariumsulfide te verkrijgen. Kooldioxide wordt in de holte gebrachtbariumsulfide-oplossing voor carbonisatie, en de verkregenbariumcarbonaatslurry wordt onderworpen aan ontzwavelingswassing en vacuümfiltratie. Vervolgens wordt het gedroogd en geplet bij 300 ℃ om het eindproduct van bariumcarbonaat te verkrijgen. Deze methode wordt door de meeste fabrikanten toegepast vanwege het eenvoudige proces en de lage kosten.

② Complexe ontledingsmethode

Het eindproduct vanbariumcarbonaat kan worden verkregen door de dubbele ontledingsreactie tussen bariumsulfide en ammoniumcarbonaat, of door de reactie tussen bariumchloride en kaliumcarbonaat. Het resulterende product wordt vervolgens gewassen, gefilterd, gedroogd, enz.

③ Toxische zware petrochemische wet

Het giftige zware ertspoeder wordt gereageerd met ammoniumzout om oplosbaar materiaal te genererenbariumzout en ammoniumcarbonaat worden gerecycled voor gebruik. De oplosbarebariumzout wordt toegevoegd aan ammoniumcarbonaat om geraffineerd bariumcarbonaat neer te slaan, dat wordt gefilterd en gedroogd om een ​​eindproduct te produceren. Bovendien kan de verkregen moederloog worden gerecycled en hergebruikt.

(2) Bereidingswijze vanbariumtitaneren

① Vastefasemethode

Bariumtitanaat kan worden bereid door calcinerenbariumcarbonaat en titaniumdioxide, dat met elk ander materiaal kan worden gedoteerd.

② Coprecipitatiemethode

Oplossenbariumchloride en titaniumtetrachloride in een mengsel van gelijke stoffen, verwarm tot 70 ° C en laat dan oxaalzuur vallen om een ​​neerslag van gehydrateerd te verkrijgenbariumtitanaat [BaTiO (C2O4) 2-4H2O]. Wassen, drogen en vervolgens pyrolyse om bariumtitanaat te verkrijgen.

(3) Bereidingswijze vanbariumchloride

Het productieproces vanbariumchloride omvat voornamelijk de zoutzuurmethode,bariumcarbonaatmethode, calciumchloridemethode en magnesiumchloridemethode volgens verschillende methoden of grondstoffen.

① Zoutzuurmethode.

②Bariumcarbonaat methode. Gemaakt van verdorde steen (bariumcarbonaat) als grondstof.

③ Calciumchloridemethode. Het reduceren van een mengsel van bariet en calciumchloride met koolstof.

Daarnaast is er de magnesiumchloridemethode. Bereid door te behandelenbariumsulfide met magnesiumchloride.