Процес на екстракция на барий

(1) Приготвяне на бариев оксид 

Висококачествената баритова руда първо трябва да бъде ръчно селектирана и флотирана, след което желязото и силицийът се отстраняват, за да се получи концентрат, съдържащ над 96% бариев сулфат. Рудният прах с размер на частиците по-малък от 20 меша се смесва с въглищен или нефтен коксов прах в тегловно съотношение 4:1 и се изпича при 1100℃ в ревербераторна пещ. Бариевият сулфат се редуцира до бариев сулфид (известен като "черна пепел") и полученият разтвор на бариев сулфид се излужва с гореща вода. За да се превърне бариевият сулфид в утайка от бариев карбонат, към водния разтвор на бариев сулфид е необходимо да се добави натриев карбонат или въглероден диоксид. Бариевият оксид може да се получи чрез смесване на бариев карбонат с въглероден прах и калциниране при температура над 800℃. Трябва да се отбележи, че бариевият оксид се окислява до бариев пероксид при 500-700℃, а бариевият пероксид може да се разложи до бариев оксид при 700-800℃. Следователно, за да се избегне производството на бариев пероксид, калцинираният продукт трябва да се охлади или закали под защитата на инертен газ. 

(2) Алуминотермичен метод за редукция за получаване на метален барий 

Поради различните съставки, има две реакции на редукция на бариев оксид с алуминий:

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑

Или: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

При 1000-1200℃, тези две реакции произвеждат много малко барий, така че е необходима вакуумна помпа, която непрекъснато да прехвърля бариевите пари от реакционната зона към кондензационната зона, така че реакцията да може да продължи да протича надясно. Остатъкът след реакцията е токсичен и трябва да бъде третиран, преди да може да бъде изхвърлен.

Приготвяне на обичайни бариеви съединения 

(1) Метод за приготвяне на бариев карбонат 

① Метод на карбонизация

Методът на карбонизация включва главно смесване на барит и въглища в определено съотношение, раздробяването им във въртяща се пещ, калцинирането и редуцирането им при 1100-1200℃, за да се получи стопилка от бариев сулфид. В разтвора на бариев сулфид се въвежда въглероден диоксид за карбонизация и реакцията е следната:

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

Получената суспензия от бариев карбонат се десулфурира, промива и филтрира във вакуум, след което се суши и раздробява при 300℃, за да се получи готов продукт от бариев карбонат. Този метод е лесен за изпълнение и евтин, така че се използва от повечето производители.

② Метод на двойно разлагане

Бариевият сулфид и амониевият карбонат претърпяват двойно разлагане и реакцията е следната:

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

Или бариевият хлорид реагира с калиев карбонат и реакцията е следната:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

Продуктът, получен от реакцията, след това се промива, филтрира, суши и др., за да се получи готов продукт от бариев карбонат.

③ Метод с бариев карбонат

Прахът от бариев карбонат реагира с амониева сол, за да се получи разтворима бариева сол, а амониевият карбонат се рециклира. Разтворимата бариева сол се добавя към амониевия карбонат, за да се утаи рафиниран бариев карбонат, който се филтрира и суши, за да се получи крайният продукт. Освен това, полученият матернен разтвор може да се рециклира. Реакцията е следната:

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

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

Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O 

(2) Метод за приготвяне на бариев титанат 

① Метод с твърда фаза

Бариевият титанат може да се получи чрез калциниране на бариев карбонат и титанов диоксид, като в него могат да се добавят всякакви други материали. Реакцията е следната:

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

② Метод на съвместно утаяване

Бариевият хлорид и титановият тетрахлорид се смесват и разтварят в равни количества, нагряват се до 70°C, след което се добавя на капки оксалова киселина, за да се получи хидратирана утайка от бариев титанил оксалат [BaTiO(C2O4)2•4H2O], която се промива, суши и след това пиролизира, за да се получи бариев титанат. Реакцията е следната:

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

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

След разбиване на метатитановата киселина се добавя разтвор на бариев хлорид, а след това се добавя амониев карбонат при разбъркване, за да се образува копреципитат от бариев карбонат и метатитанова киселина, който се калцинира, за да се получи продуктът. Реакцията е следната:

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

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O 

(3) Приготвяне на бариев хлорид 

Производственият процес на бариев хлорид включва главно метод със солна киселина, метод със бариев карбонат, метод със калциев хлорид и метод със магнезиев хлорид, в зависимост от различните методи или суровини.

① Метод със солна киселина. Когато бариевият сулфид се третира със солна киселина, основната реакция е:

BaS+2HCI=BaCl2+H2S↑+Q