Bariumutvinningsprosess

(1) Fremstilling av bariumoksid 

Høykvalitets baryttmalm må først håndplukkes og flytes, og deretter fjernes jern og silisium for å oppnå et konsentrat som inneholder mer enn 96 % bariumsulfat. Malmpulveret med en partikkelstørrelse på mindre enn 20 mesh blandes med kull- eller petroleumskokspulver i et vektforhold på 4:1 og ristes ved 1100 ℃ i en etterklangsovn. Bariumsulfatet reduseres til bariumsulfid (vanligvis kjent som "svartaske"), og den oppnådde bariumsulfidløsningen utvaskes med varmt vann. For å omdanne bariumsulfid til bariumkarbonatutfelling, må natriumkarbonat eller karbondioksid tilsettes den vandige bariumsulfidløsningen. Bariumoksid kan oppnås ved å blande bariumkarbonat med karbonpulver og kalsinere det ved over 800 ℃. Det skal bemerkes at bariumoksid oksideres for å danne bariumperoksid ved 500–700 ℃, og bariumperoksid kan dekomponeres for å danne bariumoksid ved 700–800 ℃. For å unngå produksjon av bariumperoksid må derfor det kalsinerte produktet avkjøles eller bråkjøles under beskyttelse av inert gass. 

(2) Aluminotermisk reduksjonsmetode for å produsere metallisk barium 

På grunn av forskjellige ingredienser er det to reaksjoner med aluminiumreduserende bariumoksid:

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑

Eller: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

Ved 1000–1200 ℃ produserer disse to reaksjonene svært lite barium, så en vakuumpumpe er nødvendig for kontinuerlig å overføre bariumdampen fra reaksjonssonen til kondensasjonssonen slik at reaksjonen kan fortsette å gå mot høyre. Restene etter reaksjonen er giftige og må behandles før de kan kastes.

Fremstilling av vanlige bariumforbindelser 

(1) Fremstillingsmetode for bariumkarbonat 

① Karboniseringsmetode

Karboniseringsmetoden innebærer hovedsakelig å blande barytt og kull i en viss mengde, knuse dem i en roterovn og kalsinere og redusere dem ved 1100-1200 ℃ for å oppnå en bariumsulfidsmelte. Karbondioksid introduseres i bariumsulfidløsningen for karbonisering, og reaksjonen er som følger:

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

Den oppnådde bariumkarbonatoppslemmingen avsvovles, vaskes og vakuumfiltreres, og tørkes deretter og knuses ved 300 ℃ for å oppnå et ferdig bariumkarbonatprodukt. Denne metoden er enkel i prosessen og rimelig, så den brukes av de fleste produsenter.

② Dobbel dekomponeringsmetode

Bariumsulfid og ammoniumkarbonat gjennomgår dobbel dekomponeringsreaksjon, og reaksjonen er som følger:

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

Eller bariumklorid reagerer med kaliumkarbonat, og reaksjonen er som følger:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

Produktet som oppnås fra reaksjonen vaskes deretter, filtreres, tørkes osv. for å oppnå et ferdig bariumkarbonatprodukt.

③ Bariumkarbonatmetode

Bariumkarbonatpulver reageres med ammoniumsalt for å generere løselig bariumsalt, og ammoniumkarbonat resirkuleres. Løselig bariumsalt tilsettes ammoniumkarbonat for å utfelle raffinert bariumkarbonat, som filtreres og tørkes for å lage det ferdige produktet. I tillegg kan den oppnådde moderluten resirkuleres. Reaksjonen er som følger:

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

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

Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O 

(2) Fremstillingsmetode for bariumtitanat 

① Fastfasemetode

Bariumtitanat kan utvinnes ved kalsinering av bariumkarbonat og titandioksid, og andre materialer kan dopes inn i det. Reaksjonen er som følger:

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

② Samutfellingsmetode

Bariumklorid og titantetraklorid blandes og løses opp i like mengder, varmes opp til 70 °C, og deretter tilsettes oksalsyre dråpevis for å oppnå hydrert bariumtitanyloksalat [BaTiO(C2O4)2•4H2O]-bunnfall, som vaskes, tørkes og deretter pyrolyseres for å oppnå bariumtitanat. Reaksjonen er som følger:

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

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

Etter at metatitansyren er pisket, tilsettes en bariumkloridløsning, og deretter tilsettes ammoniumkarbonat under omrøring for å danne et kopresipitat av bariumkarbonat og metatitansyre, som kalsineres for å oppnå produktet. Reaksjonen er som følger:

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

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O 

(3) Fremstilling av bariumklorid 

Produksjonsprosessen for bariumklorid omfatter hovedsakelig saltsyremetoden, bariumkarbonatmetoden, kalsiumkloridmetoden og magnesiumkloridmetoden i henhold til de forskjellige metodene eller råmaterialene.

① Saltsyremetoden. Når bariumsulfid behandles med saltsyre, er hovedreaksjonen:

BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑+Q