1、 Osnovni uvod
Kineski naziv:Barij, engleski naziv:Barij, simbol elementaBa, atomski broj 56 u periodičnom sustavu, element je zemnoalkalijskog metala IIA skupine s gustoćom od 3,51 g/kubnom centimetru, talištem od 727 °C (1000 K, 1341 °F) i vrelištem od 1870 °C C (2143 K, 3398 °F). Barij je zemnoalkalijski metal srebrnobijelog sjaja, sa žutozelenom bojom plamena, mekan i duktilan.Barijima vrlo aktivna kemijska svojstva i može reagirati s većinom nemetala.Barijnikada nije pronađena kao jedna tvar u prirodi.Barijsoli su otrovne osimbarijsulfat. Osim toga,metalni barijima jaku reduktivnost i može reducirati većinu metalnih oksida, halogenida i sulfida da bi se dobili odgovarajući metali. Sadržajbariju kori je 0,05%, a najčešći minerali u prirodi su barit (barijsulfat) i witherit (barijkarbonat). Barij se široko koristi u područjima kao što su elektronika, keramika, medicina i nafta.
2、 OtkrićeBariji status razvoja KineBarijIndustrija
1. Kratka povijest otkrićabarij
Sulfidi zemnoalkalijskih metala pokazuju fosforescenciju, što znači da nastavljaju emitirati svjetlost u mraku neko vrijeme nakon što su bili izloženi svjetlu. Upravo zbog te karakteristikebarijspojevi su počeli dobivati pozornost.
Godine 1602., V. Casiorolus, postolar u Bologni, Italija, otkrio je da barit koji sadržibarijsulfat je emitirao svjetlost u mraku nakon prženja sa zapaljivim tvarima. Taj je fenomen pobudio zanimanje europskih kemičara. Godine 1774. švedski kemičar CW Scheele otkrio je novi element u baritu, ali ga nije uspio razdvojiti, već samo oksid tog elementa. Godine 1776. Johan Gottlieb Gahn izolirao je ovaj oksid u sličnoj studiji. Baryta je Guyton de Morveau u početku nazivao barote, a kasnije je Antoine Lavoisier preimenovao u baryta (teška zemlja). Godine 1808. britanski kemičar Humphry Davy upotrijebio je živu kao katodu, platinu kao anodu i elektrolizirani barit (BaSO4) za proizvodnjubarijamalgam. Nakon destilacije radi uklanjanja žive, dobiven je i nazvan metal niske čistoćebarij.
Industrijske primjene također imaju povijest dužu od sto godina
Već sredinom 19. stoljeća ljudi su počeli koristiti barit (važan mineral za proizvodnjubarijibarijspojevi) kao punilo za boje. Od ovog stoljeća barit je postao glavna sirovina za proizvodnju raznihbarijkoji sadrže kemijske proizvode. Zbog svog značajnog udjela, stabilnih kemijskih svojstava i netopivosti u vodi i kiselinama, barit se već 1920-ih koristio kao sredstvo za utezanje isplake za bušenje nafte i plina.Barijsulfat se koristi u proizvodnji bijelih pigmenata i može se koristiti kao punilo i bojilo za gumu.
2. Situacija u Kinibarijindustrija
Uobičajenobarijsoli uključujubarijsulfat,barijnitrat, barijev klorid,barijkarbonat,barijcijanid, itd.Barijproizvodi od soli se uglavnom koriste u elektroničkoj industriji kao dodaci za slikovne cijevi u boji i magnetske materijale.
Trenutno je Kina postala najveći svjetski proizvođačbarijsoli. Globalni godišnji proizvodni kapacitet odbarijkarbonata je oko 900 000 tona, s proizvodnjom od oko 700 000 tona, dok je godišnji kapacitet Kine oko 700 000 tona, s godišnjom proizvodnjom od oko 500 000 tona, što čini više od 70% globalne proizvodnjebarijproizvodni kapacitet i učinak karbonata. Kineskibarijkarbonatni proizvodi se dugo vremena izvoze u velikim količinama, a Kina je postala najveći svjetski izvoznikbarijkarbonat.
Problemi s kojima se suočava razvojBarijIndustrija soli u Kini
Iako je Kina najveći svjetski proizvođač i izvoznikbarijkarbonata, nije jak proizvođač barijevog karbonata. Prvo, postoji nekoliko velikih razmjerabarijpoduzeća za proizvodnju karbonata u Kini, a vrlo je malo poduzeća koja su postigla proizvodnju velikih razmjera; Drugo, Kinabarijkarbonatni proizvodi imaju jedinstvenu strukturu i nedostaju im proizvodi visoke tehnologije. Iako neke tvornice trenutno istražuju i proizvode visoke čistoćebarijkarbonat, njegova stabilnost je loša. Za proizvode visoke čistoće, Kina također mora uvoziti iz tvrtki kao što su Njemačka, Italija i Japan. Osim toga, posljednjih su godina neke zemlje postale novi izvoznicibarijkarbonata, kao što su Rusija, Brazil, Južna Koreja i Meksiko, što dovodi do prekomjerne ponude na međunarodnom tržištubarijtržište karbonata, koje je imalo veliki utjecaj na kineskobarijkarbonatna industrija. Proizvođači su spremni smanjiti cijene kako bi preživjeli. U isto vrijeme, kineska izvozna poduzeća također se suočavaju s antidampinškim istragama iz inozemstva. Uz stalno poboljšanje zahtjeva zaštite okoliša, nekibarijpoduzeća za proizvodnju soli u Kini također se suočavaju s problemima zaštite okoliša. U cilju promicanja razvoja Kinebarijindustrija soli,barijpoduzeća za proizvodnju soli u Kini trebaju uzeti zaštitu okoliša i sigurnost kao temelj, kontinuirano istraživati i uvoditi napredne tehnologije te razvijati nove proizvode koji zadovoljavaju zahtjeve vremena i imaju visok tehnološki sadržaj.
Podaci o proizvodnji i izvozu barita u Kini
Prema podacima Geološkog instituta Sjedinjenih Država, proizvodnja barita u Kini iznosila je približno 41 milijun tona u 2014. Prema kineskoj carinskoj statistici, od siječnja do prosinca 2014. Kina je izvezla 92588597 kilogramabarijsulfata, što je povećanje od 0,18% u odnosu na isto razdoblje prošle godine. Kumulativna vrijednost izvoza iznosila je 65496598 američkih dolara, što je povećanje od 20,99% u odnosu na isto razdoblje prošle godine. Izvozna jedinična cijena iznosila je 0,71 američkih dolara po kilogramu, što je povećanje od 0,12 američkih dolara po kilogramu u odnosu na isto razdoblje prošle godine. Od toga je u prosincu 2014. Kina izvezla 8768648 kilogramabarijsulfata, što je povećanje od 8,19% u odnosu na isto razdoblje prošle godine. Izvoz je iznosio 8385141 američkih dolara, što je povećanje od 5,1% u odnosu na isto razdoblje prošle godine.
Prema podacima kineske carine, u lipnju 2015. Kina je izvezla 170 000 tonabarijsulfata, smanjenje od 1,7% u odnosu na isto razdoblje prethodne godine; U prvom polugodištu kumulativni obujam izvoza iznosio je 1,12 milijuna tona, što je smanjenje od 6,8% u odnosu na isto razdoblje prošle godine; Isti iznos izvoza manji je za 5,4% odnosno 9% u odnosu na isto razdoblje prošle godine.
3、 Distribucija i proizvodnja resursa barija (barita).
1. Distribucija izvora barija
Sadržajbariju kori je 0,05%, zauzima 14. mjesto. Glavni minerali u prirodi su barit (barijsulfat BaSO4) i witherit (barijkarbonat BaCO3). Među njima je barit najčešći mineral barija koji se sastoji odbarijsulfata i javlja se u hidrotermalnim venama niske temperature, kao što su kvarcne baritne žile, fluoritne baritne žile, itd. Toksicit je još jedan važanbarijsadrži mineral u prirodi, pored barita, a njegova glavna komponenta jebarijkarbonat.
Prema podacima Geološkog instituta Sjedinjenih Država iz 2015., globalni resurs barita iznosi približno 2 milijarde tona, od čega je 740 milijuna tona dokazano. Globalne rezerve barita iznose 350 milijuna tona. Kina je zemlja s najvećim izvorima barita. Ostale zemlje s bogatim izvorima barita uključuju Kazahstan, Tursku, Indiju, Tajland, Sjedinjene Države i Meksiko. Poznati izvori barita u svijetu uključuju Westman Land u Ujedinjenom Kraljevstvu, Felsbonne u Rumunjskoj, Saksoniju u Njemačkoj, Tianzhu u Guizhouu, Heifenggou u Gansuu, Gongxi u Hunanu, Liulin u Hubeiju, Xiangzhou u Guangxiu i Shuiping u Shaanxiju.
Prema podacima Geološkog instituta Sjedinjenih Država iz 2015., globalna proizvodnja barita iznosila je 9,23 milijuna tona u 2013. i povećala se na 9,26 milijuna tona u 2014. U 2014. Kina je bila najveći proizvođač barita, s proizvodnjom od 4,1 milijuna tona , što čini približno 44,3% ukupne svjetske proizvodnje. Indija, Maroko i Sjedinjene Države zauzimaju drugo, treće i četvrto mjesto s proizvodnjom od 1,6 milijuna tona, 1 milijun tona i 720 000 tona.
2. DistribucijaBarijResursi u Kini
Kina je bogatabarijresursi rude, s predviđenim ukupnim rezervama od preko 1 milijarde tona. Štoviše, sadržaj barijeve rude je relativno visok, a njene rezerve i proizvodnja trenutno su na prvom mjestu u svijetu. Najčešćibarijmineral koji sadrži u prirodi je barit. Globalne rezerve barita iznose 350 milijuna tona, dok rezerve barita u Kini iznose 100 milijuna tona, što čini približno 29% ukupnih svjetskih rezervi i zauzima prvo mjesto u svijetu.
Prema podacima u “Istraživanju područja glavne koncentracije minerala i resursnog potencijala kineskih rudnika barita” (Chemical Mineral Geology, 2010.), Kina je bogata resursima barita, raspoređenih u 24 provincije (regije) diljem zemlje, s rezervama i rangiranjem proizvodnje prvi u svijetu. U Kini postoji 195 rudarskih područja s dokazanim rezervama, s ukupnim potvrđenim rezervama resursa od 390 milijuna tona rude. Od provincijske (regionalne) raspodjele barita, provincija Guizhou ima najviše rudnika barita, što čini 34% ukupnih rezervi zemlje; Hunan, Guangxi, Gansu, Shaanxi i druge pokrajine (regije) zauzimaju drugo mjesto. Gore navedenih pet provincija čini 80% nacionalnih rezervi. Vrsta ležišta je uglavnom sedimentna i čini 60% ukupnih rezervi. Osim toga, postoje i kontrolirani slojevi (endogenetski), vulkanski sedimentni, hidrotermalni i vremenski (preostali nagib) tipovi. Razdoblje mineralizacije bilo je uglavnom u eri paleozoika, a naslage barita formirane su i tijekom sinijskog i mezozojskog kenozojskog razdoblja.
Karakteristike mineralnih resursa barita u Kini
Iz kvantitativne perspektive, minerali barita u Kini uglavnom su raspoređeni u središnjoj regiji; Što se tiče stupnja, gotovo svi bogati minerali uglavnom su koncentrirani u Guizhou i Guangxi; Iz perspektive razmjera ležišta rude, kineska nalazišta barita su uglavnom velika i srednja. Samo dva rudarska područja Guizhou Tianzhu Dahe Bian i Hunan Xinhuang Gongxi čine više od polovice rezervi u tim područjima. Često je jedna vrsta barita glavna vrsta rude, a mineralni sastav i omjer kemijskog sastava relativno su jednostavni i čisti, kao što je rudnik barita Hunan Xinhuang Gongxi. Osim toga, postoje i velike rezerve ko- i pratećih minerala koje je moguće sveobuhvatno iskoristiti.
4、 Proces proizvodnje barija
1. Priprema odbarij
Proizvodnja metalnog barija u industriji uključuje dva koraka: proizvodnju barijevog oksida i proizvodnju metalnog barija toplinskom redukcijom metala (aluminotermna redukcija).
(1) Priprema odbarijoksid
Visokokvalitetna baritna ruda prvo zahtijeva ručnu selekciju i flotaciju, nakon čega slijedi uklanjanje željeza i silicija kako bi se dobio koncentrat koji sadrži više od 96%barijsulfat. Pomiješajte mineralni prah s veličinom čestica manjom od 20 mesh i prah ugljena ili naftnog koksa u težinskom omjeru 4:1 i kalcinirajte na 1100 ℃ u reverberacijskoj peći.Barijsulfat se reducira u barijev sulfid (općenito poznat kao "crni pepeo"), koji se ispire vrućom vodom kako bi se dobila otopina barijevog sulfida. Da bi se barijev sulfid pretvorio u taloženje barijeva karbonata, potrebno je dodati natrijev karbonat ili unijeti ugljikov dioksid u vodenu otopinu barijevog sulfida. Pomiješajte barijev karbonat s ugljičnim prahom i kalcinirajte na iznad 800 ℃ kako biste dobili barijev oksid. Treba napomenuti da barijev oksid oksidira u barijev peroksid na 500-700 ℃, a barijev peroksid se može razgraditi ubarijoksid na 700-800 ℃. Stoga, kako bi se izbjegla proizvodnja barijevog peroksida, kalcinirane proizvode treba ohladiti ili prigušiti pod zaštitom od inertnog plina.
(2) Proizvodnjametalni barijmetodom aluminotermne redukcije
Postoje dvije reakcije redukcije aluminijabarijoksid zbog različitih sastojaka:
6BaO+2Al → 3BaO • Al2O3+3Ba ↑
Ili: 4BaO+2Al → BaO • Al2O3+3Ba ↑
Na temperaturama u rasponu od 1000 do 1200 ℃, ove dvije reakcije proizvode vrlo malobarij, pa je potrebno koristiti vakuum pumpu za kontinuirani prijenosbarijpare iz reakcijske zone u kondenzacijsku zonu kako bi se reakcija kontinuirano odvijala udesno. Ostatak nakon reakcije je toksičan i može se odbaciti tek nakon obrade.
2. Priprava uobičajenih barijevih spojeva
(1) Metoda pripremebarijkarbonat
① Metoda karbonizacije
Metoda karbonizacije uglavnom uključuje miješanje barita i ugljena u određenom omjeru, njihovo drobljenje u rotacijskoj peći te njihovo prženje i redukciju na 1100-1200 ℃ kako bi se dobila talina barijevog sulfida. Ugljični dioksid se uvodi ubarijotopina sulfida za karbonizaciju, a dobivenibarijkarbonatna kaša se podvrgava desulfurizaciji, pranju i vakuumskoj filtraciji. Zatim se suši i drobi na 300 ℃ kako bi se dobio gotov proizvod barij karbonata. Ovu metodu prihvaća većina proizvođača zbog jednostavnog postupka i niske cijene.
② Metoda složene dekompozicije
Konačni proizvod odbarijkarbonat se može dobiti reakcijom dvostrukog razlaganja između barijevog sulfida i amonijevog karbonata ili reakcijom između barijevog klorida i kalijevog karbonata. Dobiveni proizvod se zatim ispere, filtrira, osuši itd.
③ Zakon o toksičnim i teškim petrokemijama
Otrovni prah teške rude reagira s amonijevom soli kako bi se stvorila topljivabarijsoli, a amonijev karbonat se reciklira za upotrebu. Topljivibarijsol se dodaje amonijevom karbonatu da se istaloži rafinirani barijev karbonat, koji se filtrira i suši da bi se dobio gotov proizvod. Osim toga, dobivena matična tekućina može se reciklirati i ponovno upotrijebiti.
(2) Način pripremebarijtitanat
① Metoda čvrste faze
Barijtitanat se može pripremiti kalciniranjembarijkarbonat i titanijev dioksid, koji se može dopirati bilo kojim drugim materijalom.
② Metoda koprecipitacije
Otopitibarijklorid i titan tetraklorid u smjesi jednakih tvari, zagrijte na 70 ° C, a zatim kapnite oksalnu kiselinu da dobijete talog hidratiziranogbarijtitanat [BaTiO (C2O4) 2-4H2O]. Isprati, osušiti i zatim podvrgnuti pirolizi kako bi se dobio barijev titanat.
(3) Način pripremebarijklorid
Proces proizvodnjebarijklorid uglavnom uključuje metodu klorovodične kiseline,barijkarbonatna metoda, metoda kalcijevog klorida i metoda magnezijevog klorida prema različitim metodama ili sirovinama.
① Metoda klorovodične kiseline.
②Barijkarbonatna metoda. Izrađen od osušenog kamena (barijev karbonat) kao sirovina.
③ Metoda kalcijevog klorida. Redukcija smjese barita i kalcijevog klorida ugljikom.
Osim toga, postoji metoda magnezijevog klorida. Pripremljeno tretiranjembarijsulfid s magnezijevim kloridom.
Vrijeme objave: 1. studenog 2023