Barium metaal (1)

1 、 Basisintroductie

Chinese naam:Barium, Engelse naam:Barium, elementsymboolBa, Atomisch nummer 56 in het periodiek systeem, is een IIA -groep alkalisch aardmetaalelement 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 alkalisch aardmetaal met een zilveren witte glans, met een vlamkleur van geelgroen, zacht en ductiel.Bariumheeft zeer actieve chemische eigenschappen en kan reageren met de meeste niet-metalen.Bariumis nooit gevonden als een enkele stof in de natuur.BariumZouten zijn giftig, behalvebariumsulfaat. In aanvulling,metaalbariumHeeft een sterke reduceerbaarheid en kan de meeste metaaloxiden, haliden en sulfiden verminderen om overeenkomstige metalen te verkrijgen. De inhoud vanbariumIn de korst is 0,05%, en de meest voorkomende mineralen in de natuur zijn barite (bariumsulfaat) en wineren (bariumcarbonaat). Barium wordt veel gebruikt in velden zoals elektronica, keramiek, geneeskunde en aardolie.

2 、 De ontdekking vanBariumen de ontwikkelingsstatus van ChinaBariumIndustrie

1. Een korte geschiedenis van de ontdekking vanbarium

Alkalische aardmetalen sulfiden vertonen fosforescentie, wat betekent dat ze een tijdje in het donker licht blijven uitzenden nadat ze aan het licht zijn blootgesteld. Het is precies vanwege dit kenmerk datbariumVerbindingen zijn begonnen aandacht te krijgen.

In 1602 ontdekte V. Casiorolus, een schoenmaker in Bologna, Italië, dat een bariet bevatbariumSulfaat straalde licht uit in het donker na het roosteren met brandbare stoffen. Dit fenomeen wekte het belang van Europese chemici op. In 1774 ontdekte de Zweedse chemicus CW Scheele een nieuw element in Barite, maar hij kon het niet scheiden, alleen het oxide van dat element. In 1776 isoleerde Johan Gottlieb Gahn dit oxide in een soortgelijke studie. Baryta werd aanvankelijk Barote genoemd door Guyton de Morveau en later omgedoopt tot Baryta (Heavy Earth) door Antoine Lavoisier. In 1808 gebruikte de Britse chemicus Humphry Davy Mercurius als de kathode, platina als de anode, en geëlektolyseerde bariet (Baso4) om te producerenbariumamalgaam. Na destillatie om kwik te verwijderen, werd een metaal met een lage zuiverheid verkregen en benoemdbarium.

Industriële toepassingen hebben ook een geschiedenis van meer dan honderd jaar

Al in het midden van de 19e eeuw begonnen mensen Barite te gebruiken (een belangrijk mineraal voor producerenbariumEnbariumVerbindingen) als een vulmiddel voor verf. Sinds deze eeuw is Barite de belangrijkste grondstof geworden voor de productie van verschillendebariummet chemische producten. Vanwege de aanzienlijke verhouding, stabiele chemische eigenschappen en onoplosbaar in water en zuren, is bariet al in de jaren 1920 gebruikt als een gewichtsmiddel voor olie- en gasboringsmodder.BariumSulfaat wordt gebruikt bij de productie van witte pigmenten en kan worden gebruikt als vulmiddel en kleurstof voor rubber.

2. Situatie van Chinabariumindustrie

GewoonbariumZouten omvattenbariumsulfaat,bariumnitraat, bariumchloride,bariumcarbonaat,bariumCyanide, etc.BariumZoutproducten worden voornamelijk gebruikt in de elektronische industrie als additieven voor kleurenficittebuizen en magnetische materialen.

Momenteel is China 's werelds grootste producent vanbariumZouten. De wereldwijde jaarlijkse productiecapaciteit vanbariumCarbonaat is ongeveer 900000 ton, met een output van ongeveer 700000 ton, terwijl de jaarlijkse productiecapaciteit van China ongeveer 700000 ton is, met een jaarlijkse output van ongeveer 500000 ton, goed voor meer dan 70% van de globalebariumCarbonaatproductiecapaciteit en output. ChinabariumCarbonaatproducten zijn al lang in grote hoeveelheden geëxporteerd en China is 's werelds grootste exporteur vanbariumcarbonaat.

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 grootschaligebariumCarbonaatproductie-ondernemingen in China, en er zijn maar weinig ondernemingen die grootschalige productie hebben bereikt; Ten tweede, die van ChinabariumCarbonaatproducten hebben een enkele structuur en missen hightech-producten. Hoewel sommige fabrieken momenteel onderzoek doen en hoge zuiverheid producerenbariumCarbonaat, de stabiliteit is slecht. Voor hoogzuivere producten moet China ook importeren van bedrijven zoals Duitsland, Italië en Japan. Bovendien zijn sommige landen in de afgelopen jaren nieuwe exporteurs geworden vanbariumCarbonaat, zoals Rusland, Brazilië, Zuid -Korea en Mexico, wat leidt tot overaanbod in de internationalebariumCarbonaatmarkt, die een enorme impact heeft gehad op die van ChinabariumCarbonaatindustrie. Fabrikanten zijn bereid de prijzen te verlagen om te overleven. Tegelijkertijd worden Chinese exportbedrijven ook geconfronteerd met antidumpingonderzoek uit het buitenland. Met de voortdurende verbetering van de eisen van het milieubescherming, sommigebariumZoutproductie -ondernemingen in China worden ook geconfronteerd met problemen met milieubescherming. Om de ontwikkeling van China te bevorderenbariumzoutindustrie,bariumZoutproductie -ondernemingen in China moeten milieubescherming en veiligheid als stichting beschouwen, continu onderzoek en geavanceerde technologieën invoeren en nieuwe producten ontwikkelen die voldoen aan de vereisten van de tijd en een hoge technologische inhoud hebben.

Productie- en exportgegevens van Barite in China

Volgens gegevens van het Geological Survey van de Verenigde Staten bedroeg de productie van Barite in China ongeveer 41 miljoen ton in 2014. Volgens Chinese douanestatistieken, van januari tot december 2014, exporteerde China 92588597 kilogram vanbariumSulfaat, een toename van 0,18% in vergelijking met dezelfde periode vorig jaar. De cumulatieve exportwaarde was 65496598 US dollar, een stijging van 20,99% vergeleken met dezelfde periode vorig jaar. De prijs van de exporteenheid was 0,71 dollar per kilogram, een stijging van 0,12 dollar per kilogram in vergelijking met dezelfde periode vorig jaar. Onder hen exporteerde China in december 2014 8768648 kilogram vanbariumSulfaat, een toename van 8,19% in vergelijking met dezelfde periode vorig jaar. Het exportbedrag was 8385141 Amerikaanse dollars, een stijging van 5,1% vergeleken met dezelfde periode vorig jaar.

Volgens Chinese douanegegevens exporteerde China in juni 2015 170000 ton vanbariumSulfaat, een afname van 1,7% vergeleken met dezelfde periode vorig jaar; In de eerste helft van het jaar was het cumulatieve exportvolume 1,12 miljoen ton, een afname van 6,8% vergeleken met dezelfde periode vorig jaar; Hetzelfde exportbedrag daalde met respectievelijk 5,4% en 9% vergeleken met dezelfde periode vorig jaar.

3 、 Distributie en productie van barium (barite) bronnen

1. Distributie van bariumbronnen

De inhoud vanbariumIn de korst is 0,05%, op de 14e plaats. De belangrijkste mineralen in de natuur zijn barite (bariumSulfaat Baso4) en Witherite (bariumCarbonaat BACO3). Onder hen is Barite het meest voorkomende mineraal van barium, dat is samengesteldbariumSulfaat en komt voor in hydrothermische aderen op lage temperatuur, zoals kwartsbarietaders, fluorietbarietaders, enz. Toxiciet is een andere belangrijkebariummet mineraal van aard, naast bariet, en zijn hoofdcomponent isbariumcarbonaat.

Volgens gegevens van de United States Geological Survey in 2015 is de Global Barite Resource ongeveer 2 miljard ton, waarvan 740 miljoen ton bewezen. De Global Barite Reserves zijn 350 miljoen ton. China is het land met de meest voorkomende baritische middelen. Andere landen met rijke barite -middelen zijn Kazachstan, Türkiye, India, Thailand, de Verenigde Staten en Mexico. Beroemde bronnen van bariet in de wereld zijn Westman Land in het VK, 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 in 2015 bedroeg de wereldwijde productie van Barite 9,23 miljoen ton in 2013 en steeg in 2014 tot 9,26 miljoen ton. In 2014 was China de grootste producent van Barite, met een productie van 4,1 miljoen ton, goed voor ongeveer 44,3% van de wereldwijde totale productie. India, Marokko en de Verenigde Staten rangschikken respectievelijk tweede, derde en vierde, met productie van 1,6 miljoen ton, 1 miljoen ton en 720000 ton.

2. Verdeling vanBariumMiddelen in China

China is rijk aanbariumErtsbronnen, met een voorspelde totale reserve van meer dan 1 miljard ton. Bovendien is de graad van bariumerts relatief hoog en zijn de reserves en productie ervan momenteel op de eerste plaats ter wereld. De meest voorkomendebariumHet bevatten van mineraal van aard is barite. De wereldwijde reserve van Barite is 350 miljoen ton, terwijl de reserve van Barite in China 100 miljoen ton is, goed voor ongeveer 29% van de totale wereldwijde reserve en op de eerste plaats in de wereld.

Volgens de gegevens in "verkenning van de belangrijkste minerale concentratiegebieden en het resourcepotentieel van de Chinese barietmijnen" (Chemical Mineral Geology, 2010), is China rijk aan baritische middelen, verspreid in 24 provincies (regio's) landelijk, met reserves en productie -rangorde eerste ter wereld. Er zijn 195 mijngebieden met bewezen reserves in China, met een totale bevestigde resource reserve van 390 miljoen ton erts. Uit de provinciale (regionale) verdeling van Barite heeft de provincie Guizhou de meeste baritische mijnen, goed voor 34% van de totale reserves van het land; Hunan, Guangxi, Gansu, Shaanxi en andere provincies (regio's) nemen de tweede plaats in. De bovenstaande vijf provincies zijn goed voor 80% van de nationale reserves. Het afzettingstype is voornamelijk sedimentair, goed voor 60% van de totale reserves. Bovendien zijn er ook met laaggestuurde (endogenetische), vulkanische sedimentaire, hydrothermische en verweerde (resterende helling) types. De mineralisatieperiode was voornamelijk in het Paleozoïsche tijdperk en barietafzettingen werden ook gevormd tijdens de Sinian en Mesozoïsche Cenozoïsche periodes.

Kenmerken van Barite Mineral Resources in China

Vanuit een kwantitatief perspectief worden barite -mineralen in China voornamelijk verdeeld in de centrale regio; Qua cijfer zijn bijna alle rijke mineralen voornamelijk geconcentreerd in Guizhou en Guangxi; Vanuit het perspectief van de erts depositoschaal zijn de barietdeposito's van China voornamelijk groot en middelgroot. Alleen de twee mijngebieden van Guizhou Tianzhu Dahe Bian en Hunan Xinhuang Gongxi zijn goed voor meer dan de helft van de reserves in deze gebieden. Vaak is een enkel bariettype van het belangrijkste ertstype en zijn de verhouding minerale samenstelling en chemische samenstelling relatief eenvoudig en puur, zoals de Hunan Xinhuang Gongxi Barite -mijn. Bovendien zijn er ook grote reserves van CO en bijbehorende mineralen die volledig kunnen worden gebruikt.

4 、 Productieproces van barium

1. Voorbereiding vanbarium

De productie van metaalbarium in de industrie omvat twee stappen: de productie van bariumoxide en de productie van metaalbarium door metalen thermische reductie (aluminotherme reductie).

(1) Voorbereiding vanbariumoxyde

Barieterts van hoge kwaliteit vereist eerst handmatige selectie en flotatie, gevolgd door ijzer- en siliciumverwijdering om een ​​concentraat te verkrijgen dat meer dan 96% bevatbariumsulfaat. Meng mineraal poeder met een deeltjesgrootte minder dan 20 mesh en kolen- of petroleum cola -poeder in een gewichtsverhouding van 4: 1, en calcine bij 1100 ℃ in een galmoven.BariumSulfaat wordt gereduceerd tot bariumsulfide (algemeen bekend als "zwarte as"), die is uitgeloogd met heet water om een ​​oplossing van bariumsulfide te verkrijgen. Om bariumsulfide om te zetten in bariumcarbonaatprecipitatie, is het noodzakelijk om natriumcarbonaat toe te voegen of koolstofdioxide in de waterige oplossing van de bariumsulfide te introduceren. Meng bariumcarbonaat met koolstofpoeder en calcine bij meer dan 800 ℃ om bariumoxide te verkrijgen. Opgemerkt moet worden dat bariumoxide oxideert om bariumperoxide te vormen bij 500-700 ℃, en bariumperoxide kan ontleden om te vormenbariumoxide bij 700-800 ℃. Daarom moeten de Calcined Products om bariumperoxide te voorkomen, worden gekoeld of onderbroken onder inert gasbescherming.

(2) productie vanbariummetaaldoor aluminotherme reductiemethode

Er zijn twee reacties voor aluminium reductie vanbariumOxide als gevolg van verschillende ingrediënten:

6bao+2al → 3bao • AL2O3+3BA ↑

Of: 4bao+2al → Bao • al2o3+3ba ↑

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

2. Bereiding van gemeenschappelijke bariumverbindingen

(1) Bereidingsmethode vanbariumcarbonaat

① carbonisatiemethode

De carbonisatiemethode omvat voornamelijk het mengen van bariet en steenkool in een bepaald deel, ze verpletteren in een roterende oven en het roosteren en reduceren van 1100-1200 ℃ om bariumsulfidesmelt te verkrijgen. Koolstofdioxide wordt geïntroduceerd in debariumsulfide -oplossing voor carbonisatie en de verkregenbariumCarbonaatslurry wordt onderworpen aan desulfurisatie wassen en vacuümfiltratie. Vervolgens wordt het gedroogd en verpletterd bij 300 ℃ om het afgewerkte bariumcarbonaatproduct te verkrijgen. Deze methode wordt door de meeste fabrikanten overgenomen 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 Giftige zware petrochemische wet

Het giftige zware ertspoeder wordt gereageerd met ammoniumzout om oplosbaar 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 moedervloeistof worden gerecycled en hergebruikt.

(2) Bereidingsmethode vanbariumtitaneren

① methode voor vaste fase

BariumTitanaat kan worden voorbereid door te berekenenbariumCarbonaat- en titaniumdioxide, dat kan worden gedoteerd met ander materiaal.

② Coprecipitatiemethode

Oplossenbariumchloride en titaniumtetrachloride in een mengsel van gelijke stoffen, warmte tot 70 ° C en laat vervolgens oxaalzuur laten vallen om een ​​neerslag van gehydrateerd te verkrijgenbariumTitanate [Batio (C2O4) 2-4H2O]. Was, droog en vervolgens pyrolyse om bariumtitanaat te verkrijgen.

(3) Bereidingsmethode vanbariumchloride

Het productieproces vanbariumChloride omvat voornamelijk zoutzuurmethode,bariumCarbonaatmethode, calciumchloridemethode en magnesiumchloridemethode volgens verschillende methoden of grondstoffen.

① Methode van zoutzuur.

②BariumCarbonaatmethode. Gemaakt van verdorde steen (bariumcarbonaat) als grondstof.

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

Bovendien is er de magnesiumchloridemethode. Bereid door te behandelenbariumSulfide met magnesiumchloride.