Bariumekstraktionsproces

(1) Fremstilling af bariumoxid 

Barytmalm af høj kvalitet skal først udvælges i hånden og flydes, hvorefter jern og silicium fjernes for at opnå et koncentrat, der indeholder mere end 96% bariumsulfat. Malmpulveret med en partikelstørrelse på mindre end 20 mesh blandes med kul- eller petroleumkokspulver i et vægtforhold på 4:1 og ristes ved 1100 ℃ i en efterklangsovn. Bariumsulfatet reduceres til bariumsulfid (almindeligvis kendt som "sort aske"), og den opnåede bariumsulfidopløsning udvaskes med varmt vand. For at omdanne bariumsulfid til bariumkarbonatudfældning skal natriumkarbonat eller kuldioxid tilsættes den vandige bariumsulfidopløsning. Bariumoxid kan opnås ved at blande bariumkarbonat med kulpulver og kalcinere det ved over 800 ℃. Det skal bemærkes, at bariumoxid oxideres til bariumperoxid ved 500-700 ℃, og bariumperoxid kan nedbrydes til bariumoxid ved 700-800 ℃. For at undgå produktion af bariumperoxid skal det kalcinerede produkt derfor afkøles eller bratkøles under beskyttelse af inert gas. 

(2) Aluminotermisk reduktionsmetode til fremstilling af metallisk barium 

På grund af forskellige ingredienser er der to reaktioner med aluminiumreducerende bariumoxid:

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑

Eller: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

Ved 1000-1200 ℃ producerer disse to reaktioner meget lidt barium, så en vakuumpumpe er nødvendig for kontinuerligt at overføre bariumdampen fra reaktionszonen til kondensationszonen, så reaktionen kan fortsætte mod højre. Resten efter reaktionen er giftig og skal behandles, før den kan bortskaffes.

Fremstilling af almindelige bariumforbindelser 

(1) Fremstillingsmetode for bariumcarbonat 

① Karboniseringsmetode

Karboniseringsmetoden involverer hovedsageligt blanding af baryt og kul i en bestemt mængde, knusning i en roterovn og kalcinering og reduktion ved 1100-1200 ℃ for at opnå en bariumsulfidsmelte. Kuldioxid indføres i bariumsulfidopløsningen til karbonisering, og reaktionen er som følger:

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

Den opnåede bariumkarbonatopslæmning afsvovles, vaskes og vakuumfiltreres, og tørres derefter og knuses ved 300 ℃ for at opnå et færdigt bariumkarbonatprodukt. Denne metode er enkel i processen og billig, så den anvendes af de fleste producenter.

② Dobbelt nedbrydningsmetode

Bariumsulfid og ammoniumcarbonat gennemgår en dobbelt nedbrydningsreaktion, og reaktionen er som følger:

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

Eller bariumchlorid reagerer med kaliumcarbonat, og reaktionen er som følger:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

Produktet fra reaktionen vaskes, filtreres, tørres osv. derefter for at opnå et færdigt bariumcarbonatprodukt.

③ Bariumkarbonatmetode

Bariumkarbonatpulver reageres med ammoniumsalt for at danne opløseligt bariumsalt, og ammoniumkarbonat genbruges. Opløseligt bariumsalt tilsættes ammoniumkarbonat for at udfælde raffineret bariumkarbonat, som filtreres og tørres for at fremstille det færdige produkt. Derudover kan den opnåede moderlud genbruges. Reaktionen 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 udvindes ved kalcinering af bariumcarbonat og titandioxid, og andre materialer kan dopes ind i det. Reaktionen er som følger:

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

② Samudfældningsmetode

Bariumchlorid og titantetrachlorid blandes og opløses i lige store mængder, opvarmes til 70 °C, og derefter tilsættes oxalsyre dråbevis for at opnå hydreret bariumtitanyloxalat [BaTiO(C2O4)2•4H2O]-bundfald, som vaskes, tørres og derefter pyrolyseres for at opnå bariumtitanat. Reaktionen er som følger:

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

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

Efter piskning af metatitansyren tilsættes en bariumchloridopløsning, og derefter tilsættes ammoniumcarbonat under omrøring for at danne et sampræcipitat af bariumcarbonat og metatitansyre, som kalcineres for at opnå produktet. Reaktionen er som følger:

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

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O 

(3) Fremstilling af bariumchlorid 

Produktionsprocessen for bariumchlorid omfatter hovedsageligt saltsyremetoden, bariumcarbonatmetoden, calciumchloridmetoden og magnesiumchloridmetoden i henhold til de forskellige metoder eller råmaterialer.

① Saltsyremetode. Når bariumsulfid behandles med saltsyre, er hovedreaktionen:

BaS+2HCI=BaCl2+H2S↑+Q