1、 Pengenalan Asas
nama Cina:Barium, nama Inggeris:Barium, simbol unsurBa, nombor atom 56 dalam jadual berkala, ialah unsur logam alkali tanah kumpulan IIA dengan ketumpatan 3.51 g/cm padu, takat lebur 727 ° C (1000 K, 1341 ° F), dan takat didih 1870 ° C (2143 K, 3398 ° F). Barium adalah logam alkali tanah dengan kilauan putih perak, dengan warna nyala hijau kuning, lembut, dan mulur.Bariummempunyai sifat kimia yang sangat aktif dan boleh bertindak balas dengan kebanyakan bukan logam.Bariumtidak pernah ditemui sebagai bahan tunggal dalam alam semula jadi.Bariumgaram adalah toksik kecuali untukbariumsulfat. Selain itu,barium logammempunyai kebolehurangan yang kuat dan boleh mengurangkan kebanyakan oksida logam, halida, dan sulfida untuk mendapatkan logam yang sepadan. Kandungan daripadabariumdalam kerak ialah 0.05%, dan mineral yang paling biasa di alam adalah barit (bariumsulfat) dan layu (bariumkarbonat). Barium digunakan secara meluas dalam bidang seperti elektronik, seramik, perubatan, dan petroleum.
2、 PenemuanBariumdan Status Pembangunan ChinaBariumindustri
1. Sejarah ringkas penemuanbarium
Sulfida logam tanah beralkali mempamerkan pendarfluor, bermakna ia terus memancarkan cahaya dalam gelap untuk satu tempoh masa selepas terdedah kepada cahaya. Ia adalah tepat kerana ciri ini yangbariumsebatian telah mula mendapat perhatian.
Pada tahun 1602, V. Casiorolus, seorang pembuat kasut di Bologna, Itali, mendapati bahawa barit mengandungibariumsulfat memancarkan cahaya dalam gelap selepas dibakar dengan bahan mudah terbakar. Fenomena ini menimbulkan minat ahli kimia Eropah. Pada tahun 1774, ahli kimia Sweden CW Scheele menemui unsur baru dalam barit, tetapi dia tidak dapat memisahkannya, hanya oksida unsur itu. Pada tahun 1776, Johan Gottlieb Gahn mengasingkan oksida ini dalam kajian yang sama. Baryta pada mulanya dirujuk sebagai barote oleh Guyton de Morveau, dan kemudiannya dinamakan baryta (tanah berat) oleh Antoine Lavoisier. Pada tahun 1808, ahli kimia British Humphry Davy menggunakan merkuri sebagai katod, platinum sebagai anod, dan barit elektrolisis (BaSO4) untuk menghasilkanbariumamalgam. Selepas penyulingan untuk mengeluarkan merkuri, logam dengan ketulenan rendah diperoleh dan dinamakanbarium.
Aplikasi industri juga mempunyai sejarah lebih dari seratus tahun
Seawal pertengahan abad ke-19, orang mula menggunakan barit (mineral penting untuk menghasilkanbariumdanbariumsebatian) sebagai pengisi cat. Sejak abad ini, barit telah menjadi bahan mentah utama untuk pembuatan pelbagaibariummengandungi produk kimia. Oleh kerana bahagiannya yang ketara, sifat kimia yang stabil, dan tidak larut dalam air dan asid, barit telah digunakan sebagai agen pemberat untuk lumpur penggerudian minyak dan gas seawal tahun 1920-an.Bariumsulfat digunakan dalam penghasilan pigmen putih dan boleh digunakan sebagai pengisi dan pewarna untuk getah.
2. Situasi Chinabariumindustri
Biasabariumgaram termasukbariumsulfat,bariumnitrat, barium klorida,bariumkarbonat,bariumsianida, dsb.Bariumproduk garam digunakan terutamanya dalam industri elektronik sebagai bahan tambahan untuk tiub gambar berwarna dan bahan magnet.
Pada masa ini, China telah menjadi pengeluar terbesar di duniabariumgaram. Kapasiti pengeluaran tahunan global bagibariumkarbonat adalah kira-kira 900000 tan, dengan pengeluaran kira-kira 700000 tan, manakala kapasiti pengeluaran tahunan China adalah kira-kira 700000 tan, dengan pengeluaran tahunan kira-kira 500000 tan, menyumbang lebih daripada 70% daripada globalbariumkapasiti pengeluaran dan pengeluaran karbonat. Chinabariumproduk karbonat telah dieksport dalam kuantiti yang banyak untuk masa yang lama, dan China telah menjadi pengeksport terbesar duniabariumkarbonat.
Masalah Yang Dihadapi Oleh PembangunanBariumIndustri Garam di China
Walaupun China adalah pengeluar dan pengeksport terbesar di duniabariumkarbonat, ia bukan pengeluar barium karbonat yang kuat. Pertama, terdapat beberapa skala besarbariumperusahaan pengeluaran karbonat di China, dan terdapat sangat sedikit perusahaan yang telah mencapai pengeluaran berskala besar; Kedua, Chinabariumproduk karbonat mempunyai struktur tunggal dan kekurangan produk berteknologi tinggi. Walaupun beberapa kilang sedang meneliti dan menghasilkan ketulenan tinggibariumkarbonat, kestabilannya adalah lemah. Untuk produk ketulenan tinggi, China juga perlu mengimport daripada syarikat seperti Jerman, Itali dan Jepun. Di samping itu, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, beberapa negara telah menjadi pengeksport barubariumkarbonat, seperti Rusia, Brazil, Korea Selatan dan Mexico, yang membawa kepada lebihan bekalan di peringkat antarabangsabariumpasaran karbonat, yang telah memberi impak yang besar kepada Chinabariumindustri karbonat. Pengilang sanggup menurunkan harga untuk terus hidup. Pada masa yang sama, perusahaan eksport China juga menghadapi siasatan anti lambakan dari luar negara. Dengan peningkatan berterusan keperluan perlindungan alam sekitar, beberapabariumperusahaan pengeluaran garam di China juga menghadapi isu perlindungan alam sekitar. Dalam usaha untuk menggalakkan pembangunan Chinabariumindustri garam,bariumperusahaan pengeluaran garam di China harus mengambil perlindungan dan keselamatan alam sekitar sebagai asas, menyelidik secara berterusan dan memperkenalkan teknologi termaju, dan membangunkan produk baharu yang memenuhi keperluan zaman dan mempunyai kandungan teknologi tinggi.
Data Pengeluaran dan Eksport Barit di China
Menurut data Kajian Geologi Amerika Syarikat, pengeluaran barit di China adalah kira-kira 41 juta tan pada 2014. Menurut statistik kastam China, dari Januari hingga Disember 2014, China mengeksport 92588597 kilogrambariumsulfat, meningkat 0.18% berbanding tempoh yang sama tahun lalu. Nilai eksport terkumpul ialah 65496598 dolar AS, meningkat 20.99% berbanding tempoh yang sama tahun lepas. Harga seunit eksport ialah 0.71 dolar AS sekilogram, meningkat 0.12 dolar AS sekilogram berbanding tempoh yang sama tahun lalu. Antaranya, pada Disember 2014, China mengeksport 8768648 kilogrambariumsulfat, meningkat 8.19% berbanding tempoh yang sama tahun lalu. Jumlah eksport ialah 8385141 dolar AS, meningkat 5.1% berbanding tempoh yang sama tahun lepas.
Menurut data kastam China, pada Jun 2015, China mengeksport 170000 tanbariumsulfat, penurunan sebanyak 1.7% berbanding tempoh yang sama tahun lepas; Pada separuh pertama tahun, volum eksport terkumpul ialah 1.12 juta tan, penurunan sebanyak 6.8% berbanding tempoh yang sama tahun lepas; Jumlah eksport yang sama masing-masing menurun sebanyak 5.4% dan 9% berbanding tempoh yang sama tahun lepas.
3、 Pengedaran dan Pengeluaran Sumber Barium (Barite).
1. Pengagihan sumber barium
Kandungan daripadabariumdalam kerak ialah 0.05%, kedudukan ke-14. Mineral utama dalam alam adalah barit (bariumsulfat BaSO4) dan layu (bariumkarbonat BaCO3). Antaranya, barit adalah mineral barium yang paling biasa, yang terdiri daripadabariumsulfat dan berlaku dalam urat hidroterma suhu rendah, seperti urat barit kuarza, urat barit fluorit, dan lain-lain. Toksik adalah satu lagi utamabariummengandungi mineral dalam alam semula jadi, sebagai tambahan kepada barit, dan komponen utamanya ialahbariumkarbonat.
Menurut data dari Kajian Geologi Amerika Syarikat pada 2015, sumber barit global adalah kira-kira 2 bilion tan, di mana 740 juta tan terbukti. Rizab barit global ialah 350 juta tan. China adalah negara yang mempunyai sumber barit yang paling banyak. Negara lain yang mempunyai sumber barit yang kaya termasuk Kazakhstan, Türkiye, India, Thailand, Amerika Syarikat dan Mexico. Sumber barit yang terkenal di dunia termasuk Westman Land di UK, Felsbonne di Romania, Saxony di Jerman, Tianzhu di Guizhou, Heifenggou di Gansu, Gongxi di Hunan, Liulin di Hubei, Xiangzhou di Guangxi dan Shuiping di Shaanxi.
Menurut data Kajian Geologi Amerika Syarikat pada 2015, pengeluaran barit global ialah 9.23 juta tan pada 2013 dan meningkat kepada 9.26 juta tan pada 2014. Pada 2014, China merupakan pengeluar barit terbesar, dengan pengeluaran 4.1 juta tan. , menyumbang kira-kira 44.3% daripada jumlah pengeluaran global. India, Maghribi, dan Amerika Syarikat masing-masing menduduki tempat kedua, ketiga dan keempat, dengan pengeluaran 1.6 juta tan, 1 juta tan, dan 720000 tan.
2. PengagihanBariumSumber di China
China kaya denganbariumsumber bijih, dengan jumlah rizab yang diramalkan melebihi 1 bilion tan. Selain itu, gred bijih barium agak tinggi, dan rizab dan pengeluarannya kini berada di kedudukan pertama di dunia. Yang paling biasabariummengandungi mineral secara semula jadi adalah barit. Rizab barit global ialah 350 juta tan, manakala rizab barit di China ialah 100 juta tan, menyumbang kira-kira 29% daripada jumlah rizab global dan kedudukan pertama di dunia.
Menurut data dalam “Penerokaan Kawasan Tumpuan Mineral Utama dan Potensi Sumber Lombong Barit China” (Geologi Mineral Kimia, 2010), China kaya dengan sumber barit, diedarkan di 24 wilayah (wilayah) di seluruh negara, dengan rizab dan kedudukan pengeluaran pertama di dunia. Terdapat 195 kawasan perlombongan dengan rizab terbukti di China, dengan jumlah rizab sumber yang disahkan sebanyak 390 juta tan bijih. Daripada taburan barit wilayah (serantau), Wilayah Guizhou mempunyai lombong barit yang paling banyak, menyumbang 34% daripada jumlah rizab negara; Hunan, Guangxi, Gansu, Shaanxi dan wilayah (wilayah) lain mendapat tempat kedua. Lima wilayah di atas menyumbang 80% daripada rizab negara. Jenis deposit terutamanya sedimen, menyumbang 60% daripada jumlah rizab. Selain itu, terdapat juga jenis terkawal lapisan (endogenetik), sedimen gunung berapi, hidroterma, dan terluluhawa (cerunan sisa). Tempoh mineralisasi adalah terutamanya dalam era Paleozoik, dan deposit barit juga terbentuk semasa tempoh Cenozoic Sinian dan Mesozoik.
Ciri-ciri Sumber Mineral Barit di China
Dari perspektif kuantitatif, mineral barit di China diedarkan terutamanya di kawasan tengah; Dari segi gred, hampir semua mineral kaya tertumpu terutamanya di Guizhou dan Guangxi; Dari perspektif skala deposit bijih, deposit barit China kebanyakannya besar dan bersaiz sederhana. Hanya dua kawasan perlombongan Guizhou Tianzhu Dahe Bian dan Hunan Xinhuang Gongxi menyumbang lebih separuh daripada rizab di kawasan ini. Selalunya, jenis barit tunggal adalah jenis bijih utama, dan komposisi mineral dan nisbah komposisi kimia agak mudah dan tulen, seperti lombong barit Hunan Xinhuang Gongxi. Di samping itu, terdapat juga rizab besar co dan mineral berkaitan yang boleh digunakan secara menyeluruh.
4、 Proses pengeluaran barium
1. Penyediaanbarium
Pengeluaran barium logam dalam industri merangkumi dua langkah: pengeluaran barium oksida dan pengeluaran barium logam melalui pengurangan haba logam (pengurangan aluminotermik).
(1) Penyediaanbariumoksida
Bijih barit berkualiti tinggi terlebih dahulu memerlukan pemilihan dan pengapungan manual, diikuti dengan penyingkiran besi dan silikon untuk mendapatkan pekat yang mengandungi lebih daripada 96%bariumsulfat. Campurkan serbuk mineral dengan saiz zarah kurang daripada 20 mesh dan serbuk arang batu atau kok petroleum dalam nisbah berat 4:1, dan kalsin pada 1100 ℃ dalam relau berkumandang.Bariumsulfat dikurangkan kepada barium sulfida (biasanya dikenali sebagai "abu hitam"), yang dilarutkan dengan air panas untuk mendapatkan larutan barium sulfida. Untuk menukar barium sulfida kepada pemendakan barium karbonat, adalah perlu untuk menambah natrium karbonat atau memasukkan karbon dioksida ke dalam larutan akueus barium sulfida. Campurkan barium karbonat dengan serbuk karbon dan kalsin pada suhu di atas 800 ℃ untuk mendapatkan barium oksida. Perlu diingatkan bahawa barium oksida teroksida untuk membentuk barium peroksida pada 500-700 ℃, dan barium peroksida boleh terurai untuk membentukbariumoksida pada 700-800 ℃. Oleh itu, untuk mengelak daripada menghasilkan barium peroksida, produk yang dikalsinkan perlu disejukkan atau dipadamkan di bawah perlindungan gas lengai.
(2) Pengeluaranlogam bariumdengan kaedah pengurangan aluminotermik
Terdapat dua tindak balas untuk pengurangan aluminium bagibariumoksida kerana bahan yang berbeza:
6BaO+2Al → 3BaO • Al2O3+3Ba ↑
Atau: 4BaO+2Al → BaO • Al2O3+3Ba ↑
Pada suhu antara 1000 hingga 1200 ℃, kedua-dua tindak balas ini menghasilkan sangat sedikitbarium, jadi perlu menggunakan pam vakum untuk memindahkan secara berterusanbariumwap dari zon tindak balas ke zon pemeluwapan supaya tindak balas diteruskan secara berterusan ke kanan. Sisa selepas tindak balas adalah toksik dan hanya boleh dibuang selepas rawatan.
2. Penyediaan sebatian barium biasa
(1) Kaedah penyediaanbariumkarbonat
① Kaedah pengkarbonan
Kaedah pengkarbonan terutamanya melibatkan mencampurkan barit dan arang batu dalam perkadaran tertentu, menghancurkannya ke dalam relau berputar, dan memanggang dan mengurangkannya pada 1100-1200 ℃ untuk mendapatkan barium sulfida cair. Karbon dioksida dimasukkan ke dalambariumlarutan sulfida untuk pengkarbonan, dan yang diperolehibariumbuburan karbonat tertakluk kepada pencucian penyahsulfuran dan penapisan vakum. Kemudian, ia dikeringkan dan dihancurkan pada 300 ℃ untuk mendapatkan produk barium karbonat siap. Kaedah ini diguna pakai oleh kebanyakan pengeluar kerana prosesnya yang mudah dan kos yang rendah.
② Kaedah penguraian kompleks
Produk akhir daripadabariumkarbonat boleh didapati melalui tindak balas penguraian berganda antara barium sulfida dan ammonium karbonat, atau dengan tindak balas antara barium klorida dan kalium karbonat. Produk yang dihasilkan kemudiannya dibasuh, ditapis, dikeringkan, dsb.
③ Undang-undang Petrokimia Berat Toksik
Serbuk bijih berat toksik bertindak balas dengan garam ammonium untuk menghasilkan larutbariumgaram, dan ammonium karbonat dikitar semula untuk digunakan. Yang larutbariumgaram ditambah kepada ammonium karbonat untuk memendakan barium karbonat yang ditapis, yang ditapis dan dikeringkan untuk menghasilkan produk siap. Selain itu, minuman keras ibu yang diperolehi boleh dikitar semula dan digunakan semula.
(2) Kaedah penyediaanbariumtitanate
① Kaedah fasa pepejal
Bariumtitanat boleh disediakan dengan pengkalsinanbariumkarbonat dan titanium dioksida, yang boleh didop dengan mana-mana bahan lain.
② Kaedah kopresipitasi
Larutkanbariumklorida dan titanium tetraklorida dalam campuran bahan yang sama, panaskan hingga 70 ° C, dan kemudian jatuhkan asid oksalik untuk mendapatkan mendakan terhidratbariumtitanat [BaTiO (C2O4) 2-4H2O]. Basuh, keringkan, dan kemudian pirolisis untuk mendapatkan barium titanate.
(3) Kaedah penyediaanbariumklorida
Proses pengeluaranbariumklorida terutamanya termasuk kaedah asid hidroklorik,bariumkaedah karbonat, kaedah kalsium klorida, dan kaedah magnesium klorida mengikut kaedah atau bahan mentah yang berbeza.
① Kaedah asid hidroklorik.
②Bariumkaedah karbonat. Diperbuat daripada batu layu (barium karbonat) sebagai bahan mentah.
③ Kaedah kalsium klorida. Mengurangkan campuran barit dan kalsium klorida dengan karbon.
Di samping itu, terdapat kaedah magnesium klorida. Disediakan dengan merawatbariumsulfida dengan magnesium klorida.
Masa siaran: Nov-01-2023