Bariummetal (1)

1, Grundlæggende introduktion

Kinesisk navn:Barium, engelsk navn:Barium, element symbolBa, atomnummer 56 i det periodiske system, er et jordalkalimetalelement fra IIA-gruppen med en massefylde på 3,51 g/kubikcentimeter, et smeltepunkt på 727 ° C (1000 K, 1341 ° F) og et kogepunkt på 1870 ° C (2143 K, 3398°F).Barium er et jordalkalimetal med en sølvhvid glans, med en flammefarve af gulgrøn, blød og duktil.Bariumhar meget aktive kemiske egenskaber og kan reagere med de fleste ikke-metaller.Bariumer aldrig blevet fundet som et enkelt stof i naturen.Bariumsalte er giftige undtagenbariumsulfat.Ud over,metallisk bariumhar en stærk reducerbarhed og kan reducere de fleste metaloxider, halogenider og sulfider for at opnå tilsvarende metaller.Indholdet afbariumi skorpen er 0,05%, og de mest almindelige mineraler i naturen er baryt (bariumsulfat) og witherite (bariumkarbonat).Barium er meget udbredt inden for områder som elektronik, keramik, medicin og petroleum.

2、 Opdagelsen afBariumog Kinas udviklingsstatusBariumIndustri

1.En kort historie om opdagelsen afbarium

Jordalkalimetalsulfider udviser phosphorescens, hvilket betyder, at de fortsætter med at udsende lys i mørke i en periode efter at være blevet udsat for lys.Det er netop på grund af denne egenskab, atbariumforbindelser er begyndt at få opmærksomhed.

I 1602 opdagede V. Casiorolus, en skomager i Bologna, Italien, at en baryt indeholdendebariumsulfat udsendte lys i mørke efter ristning af det med brændbare stoffer.Dette fænomen vakte europæiske kemikeres interesse.I 1774 opdagede den svenske kemiker CW Scheele et nyt grundstof i baryt, men han var ude af stand til at adskille det, kun oxidet af dette grundstof.I 1776 isolerede Johan Gottlieb Gahn dette oxid i en lignende undersøgelse.Baryta blev oprindeligt omtalt som barote af Guyton de Morveau, og senere omdøbt til baryta (tung jord) af Antoine Lavoisier.I 1808 brugte den britiske kemiker Humphry Davy kviksølv som katode, platin som anode og elektrolyseret baryt (BaSO4) til at producerebariumamalgam.Efter destillation for at fjerne kviksølv blev et metal med lav renhed opnået og navngivetbarium.

Industrielle applikationer har også en historie på over hundrede år

Så tidligt som i midten af ​​det 19. århundrede begyndte folk at bruge baryt (et vigtigt mineral til at producerebariumogbariumforbindelser) som fyldstof til maling.Siden dette århundrede er baryt blevet det vigtigste råmateriale til fremstilling af forskelligebariumindeholdende kemiske produkter.På grund af dens betydelige andel, stabile kemiske egenskaber og uopløselig i vand og syrer er baryt blevet brugt som vægtningsmiddel til olie- og gasboremudder allerede i 1920'erne.Bariumsulfat bruges til fremstilling af hvide pigmenter og kan bruges som fyldstof og farvestof til gummi.

2. Kinas situationbariumindustri

almindeligebariumsalte omfatterbariumsulfat,bariumnitrat, bariumchlorid,bariumkarbonat,bariumcyanid osv.Bariumsaltprodukter anvendes hovedsageligt i den elektroniske industri som tilsætningsstoffer til farvebilledrør og magnetiske materialer.

På nuværende tidspunkt er Kina blevet verdens største producent afbariumsalte.Den globale årlige produktionskapacitet påbariumcarbonat er omkring 900000 tons, med en produktion på omkring 700000 tons, mens Kinas årlige produktionskapacitet er omkring 700000 tons, med en årlig produktion på omkring 500000 tons, der tegner sig for over 70% af den globalebariumkarbonatproduktionskapacitet og output.Kinasbariumkarbonatprodukter er blevet eksporteret i store mængder i lang tid, og Kina er blevet verdens største eksportør afbariumkarbonat.

De problemer, som udviklingen afBariumSaltindustrien i Kina

Selvom Kina er verdens største producent og eksportør afbariumcarbonat, er det ikke en stærk producent af bariumcarbonat.For det første er der få i stor skalabariumkarbonatproduktionsvirksomheder i Kina, og der er meget få virksomheder, der har opnået storskalaproduktion;For det andet Kinasbariumkarbonatprodukter har en enkelt struktur og mangler højteknologiske produkter.Selvom nogle fabrikker i øjeblikket forsker og producerer høj renhedbariumcarbonat, dets stabilitet er dårlig.For produkter med høj renhed skal Kina også importere fra virksomheder som Tyskland, Italien og Japan.Derudover er nogle lande i de senere år blevet nye eksportører afbariumcarbonat, såsom Rusland, Brasilien, Sydkorea og Mexico, hvilket fører til overudbud i det internationalebariumkarbonatmarkedet, hvilket har haft stor indflydelse på Kinasbariumkarbonatindustrien.Producenter er villige til at sænke priserne for at overleve.Samtidig står kinesiske eksportvirksomheder også over for antidumpingundersøgelser fra udlandet.Med den løbende forbedring af miljøbeskyttelseskravene, noglebariumsaltproduktionsvirksomheder i Kina står også over for miljøbeskyttelsesproblemer.For at fremme udviklingen af ​​Kinasbariumsaltindustrien,bariumsaltproduktionsvirksomheder i Kina bør tage miljøbeskyttelse og sikkerhed som grundlag, løbende forske og indføre avancerede teknologier og udvikle nye produkter, der opfylder tidens krav og har et højt teknologisk indhold.

Produktions- og eksportdata for baryt i Kina

Ifølge data fra United States Geological Survey var produktionen af ​​baryt i Kina cirka 41 millioner tons i 2014. Ifølge kinesisk toldstatistik eksporterede Kina fra januar til december 2014 92588597 kilogrambariumsulfat, en stigning på 0,18 % i forhold til samme periode sidste år.Den kumulerede eksportværdi var 65496598 amerikanske dollars, en stigning på 20,99% i forhold til samme periode sidste år.Eksportenhedsprisen var 0,71 US-dollars per kilogram, en stigning på 0,12 US-dollars per kilogram sammenlignet med samme periode sidste år.Blandt dem eksporterede Kina i december 2014 8768648 kgbariumsulfat, en stigning på 8,19% i forhold til samme periode sidste år.Eksportmængden var på 8385141 amerikanske dollars, en stigning på 5,1% i forhold til samme periode sidste år.

Ifølge kinesiske tolddata eksporterede Kina i juni 2015 170000 tonsbariumsulfat, et fald på 1,7% sammenlignet med samme periode sidste år;I første halvår var den kumulative eksportmængde på 1,12 mio. tons, et fald på 6,8% i forhold til samme periode sidste år;Den samme eksportmængde faldt med henholdsvis 5,4 % og 9 % i forhold til samme periode sidste år.

3、 Distribution og produktion af bariumressourcer

1. Fordeling af bariumressourcer

Indholdet afbariumi skorpen er 0,05%, rangering 14.De vigtigste mineraler i naturen er baryt (bariumsulfat BaSO4) og witherite (bariumcarbonat BaCO3).Blandt dem er baryt det mest almindelige mineral af barium, som er sammensat afbariumsulfat og forekommer i lavtemperatur-hydrotermiske vener, såsom kvartsbarytårer, fluoritbarytårer osv. Toxicite er en anden vigtigbariumindeholder mineral i naturen, foruden baryt, og dets hovedbestanddel erbariumkarbonat.

Ifølge data fra United States Geological Survey i 2015 er den globale barytressource cirka 2 milliarder tons, hvoraf 740 millioner tons er bevist.De globale barytreserver er på 350 millioner tons.Kina er det land med de mest rigelige barytressourcer.Andre lande med rige barytressourcer omfatter Kasakhstan, Türkiye, Indien, Thailand, USA og Mexico.Berømte kilder til baryt i verden omfatter Westman Land i Storbritannien, Felsbonne i Rumænien, Sachsen i Tyskland, Tianzhu i Guizhou, Heifenggou i Gansu, Gongxi i Hunan, Liulin i Hubei, Xiangzhou i Guangxi og Shuiping i Shaanxi.

Ifølge data fra United States Geological Survey i 2015 var den globale produktion af baryt 9,23 millioner tons i 2013 og steg til 9,26 millioner tons i 2014. I 2014 var Kina den største producent af baryt med en produktion på 4,1 millioner tons 44,3 % af den globale samlede produktion.Indien, Marokko og USA rangerer henholdsvis anden, tredje og fjerde med en produktion på 1,6 millioner tons, 1 million tons og 720000 tons.

2. Fordeling afBariumRessourcer i Kina

Kina er rig påbariummalmressourcer med en forventet samlet reserve på over 1 milliard tons.Desuden er kvaliteten af ​​bariummalm relativt høj, og dens reserver og produktion er i øjeblikket rangeret først i verden.Den mest almindeligebariumindeholdende mineral i naturen er baryt.Den globale reserve af baryt er 350 millioner tons, mens reserven af ​​baryt i Kina er 100 millioner tons, hvilket tegner sig for cirka 29% af den samlede globale reserve og rangerer først i verden.

Ifølge data i "Udforskning af de vigtigste mineralkoncentrationsområder og ressourcepotentiale i Kinas barytminer" (Chemical Mineral Geology, 2010), er Kina rig på barytressourcer, fordelt i 24 provinser (regioner) landsdækkende med reserver og produktionsrangering først i verden.Der er 195 mineområder med dokumenterede reserver i Kina, med en samlet bekræftet ressourcereserve på 390 millioner tons malm.Fra den provinsielle (regionale) fordeling af baryt har Guizhou-provinsen de fleste barytminer, der tegner sig for 34% af landets samlede reserver;Hunan, Guangxi, Gansu, Shaanxi og andre provinser (regioner) indtager andenpladsen.Ovenstående fem provinser tegner sig for 80% af de nationale reserver.Aflejringstypen er hovedsageligt sedimentær og udgør 60 % af de samlede reserver.Derudover er der også lagkontrollerede (endogenetiske), vulkanske sedimentære, hydrotermiske og forvitrede (resthældninger) typer.Mineraliseringsperioden var hovedsageligt i den palæozoiske æra, og barytaflejringer blev også dannet under de siniske og mesozoiske cenozoiske perioder.

Karakteristika for barytmineralressourcer i Kina

Fra et kvantitativt perspektiv er barytmineraler i Kina hovedsageligt fordelt i den centrale region;Med hensyn til kvalitet er næsten alle rige mineraler hovedsageligt koncentreret i Guizhou og Guangxi;Fra perspektivet af malmforekomster er Kinas barytforekomster hovedsageligt store og mellemstore.Kun de to mineområder Guizhou Tianzhu Dahe Bian og Hunan Xinhuang Gongxi tegner sig for mere end halvdelen af ​​reserverne i disse områder.Ofte er en enkelt baryttype den vigtigste malmtype, og mineralsammensætningen og kemiske sammensætningsforhold er relativt enkle og rene, såsom Hunan Xinhuang Gongxi barytminen.Derudover er der også store reserver af co og tilhørende mineraler, der kan udnyttes i vid udstrækning.

4、 Produktionsproces af barium

1. Udarbejdelse afbarium

Produktionen af ​​metallisk barium i industrien omfatter to trin: produktion af bariumoxid og produktion af metallisk barium gennem termisk metalreduktion (aluminiumtermisk reduktion).

(1) Udarbejdelse afbariumoxid

Barytmalm af høj kvalitet kræver først manuel udvælgelse og flotation, efterfulgt af fjernelse af jern og silicium for at opnå et koncentrat, der indeholder mere end 96 %bariumsulfat.Bland mineralpulver med en partikelstørrelse på mindre end 20 mesh og kul- eller petroleumskokspulver i et vægtforhold på 4:1, og kalcinér ved 1100 ℃ i en efterklangsovn.Bariumsulfat reduceres til bariumsulfid (almindeligvis kendt som "sort aske"), som udvaskes med varmt vand for at opnå en opløsning af bariumsulfid.For at omdanne bariumsulfid til bariumcarbonatudfældning er det nødvendigt at tilsætte natriumcarbonat eller indføre kuldioxid i den vandige bariumsulfidopløsning.Bland bariumcarbonat med kulstofpulver og kalcinér ved over 800 ℃ for at opnå bariumoxid.Det skal bemærkes, at bariumoxid oxiderer og danner bariumperoxid ved 500-700 ℃, og bariumperoxid kan nedbrydes til dannelsebariumoxid ved 700-800 ℃.For at undgå at producere bariumperoxid skal de kalcinerede produkter derfor afkøles eller bratkøles under beskyttelse mod inert gas.

(2) Produktion afbarium metalved aluminotermisk reduktionsmetode

Der er to reaktioner for aluminium reduktion afbariumoxid på grund af forskellige ingredienser:

6BaO+2Al → 3BaO • Al2O3+3Ba ↑

Eller: 4BaO+2Al → BaO • Al2O3+3Ba ↑

Ved temperaturer fra 1000 til 1200 ℃ producerer disse to reaktioner meget lidtbarium, så det er nødvendigt at bruge en vakuumpumpe til kontinuerligt at overførebariumdamp fra reaktionszonen til kondensationszonen for at reaktionen kan forløbe kontinuerligt til højre.Resten efter reaktionen er giftig og kan kun kasseres efter behandling.

2. Fremstilling af almindelige bariumforbindelser

(1) Fremstillingsmetode forbariumkarbonat

① Karboniseringsmetode

Karboniseringsmetoden involverer hovedsageligt at blande baryt og kul i en vis mængde, knuse dem i en roterende ovn og riste og reducere dem ved 1100-1200 ℃ for at opnå bariumsulfidsmeltning.Kuldioxid indføres ibariumsulfidopløsning til carbonisering, og den opnåedebariumcarbonatopslæmning udsættes for afsvovlingsvask og vakuumfiltrering.Derefter tørres og knuses den ved 300 ℃ for at opnå det færdige bariumcarbonatprodukt.Denne metode er vedtaget af de fleste producenter på grund af dens enkle proces og lave omkostninger.

② Kompleks nedbrydningsmetode

Det endelige produkt afbariumcarbonat kan opnås ved den dobbelte nedbrydningsreaktion mellem bariumsulfid og ammoniumcarbonat, eller ved reaktionen mellem bariumchlorid og kaliumcarbonat.Det resulterende produkt vaskes, filtreres, tørres osv.

③ Toksisk tung petrokemisk lov

Det giftige tunge malmpulver omsættes med ammoniumsalt for at danne opløseligtbariumsalt, og ammoniumcarbonat genbruges til brug.Det opløseligebariumsalt tilsættes ammoniumcarbonat for at udfælde raffineret bariumcarbonat, som filtreres og tørres for at fremstille et færdigt produkt.Derudover kan den opnåede moderlud genbruges og genbruges.

(2) Fremstillingsmetode forbariumtitanat

① Fast-fase metode

Bariumtitanat kan fremstilles ved kalcineringbariumcarbonat og titaniumdioxid, som kan dopes med et hvilket som helst andet materiale.

② Samudfældningsmetode

Opløsebariumchlorid og titantetrachlorid i en blanding af lige store stoffer, opvarm til 70 ° C, og dråbe derefter oxalsyre for at opnå et bundfald af hydreretbariumtitanat [BaTiO (C2O4) 2-4H2O].Vask, tør og pyrolyse for at opnå bariumtitanat.

(3) Fremstillingsmetode forbariumchlorid

Produktionsprocessen afbariumchlorid omfatter hovedsageligt saltsyremetoden,bariumcarbonatmetode, calciumchloridmetode og magnesiumchloridmetode i henhold til forskellige metoder eller råmaterialer.

① Saltsyremetode.

②Bariumkarbonat metode.Fremstillet af visne sten (bariumcarbonat) som råmateriale.

③ Calciumchloridmetode.Reduktion af en blanding af baryt og calciumchlorid med kulstof.

Derudover er der magnesiumklorid-metoden.Forberedt ved at behandlebariumsulfid med magnesiumchlorid.