Bariummetall (1)

1 、 Grundeinführung

Chinesischer Name:Barium, Englischer Name:Barium, ElementsymbolBaDie Atomzahl 56 in der Periodenzüchter ist ein alkalisches Erdmetallelement der IIA -Gruppe mit einer Dichte von 3,51 g/kubischem Zentimeter, einem Schmelzpunkt von 727 ° C (1000 K, 1341 ° F) und einem Kochpunkt von 1870 ° C (2143 k, 3398 ° F). Barium ist ein alkalisches Erdmetall mit einem silberweißen Glanz mit einer Flammenfarbe aus gelbgrünem, weichem und duktilem.Bariumhat sehr aktive chemische Eigenschaften und kann mit den meisten Nicht-Metalen reagieren.Bariumwurde noch nie als einzelne Substanz in der Natur gefunden.BariumSalze sind bis aufBariumSulfat. Zusätzlich,Metallic Bariumhat eine starke Reduzierbarkeit und kann die meisten Metalloxide, Halogenide und Sulfide reduzieren, um entsprechende Metalle zu erhalten. Der Inhalt vonBariumIn der Kruste beträgt 0,05%und die häufigsten Mineralien in der Natur sind Barite (BariumSulfat) und Witherite (BariumKarbonat). Barium wird in Feldern wie Elektronik, Keramik, Medizin und Erdöl häufig verwendet.

2 、 Die Entdeckung vonBariumund der Entwicklungsstatus von ChinasBariumIndustrie

1. Eine kurze Geschichte der Entdeckung vonBarium

Alkalische Erdmetallsulfide weisen eine Phosphoreszenz auf, was bedeutet, dass sie nach der Lichtbelastung weiterhin Licht im Dunkeln emittieren. Es liegt genau an dieser Eigenschaft, dass dasBariumVerbindungen haben begonnen, Aufmerksamkeit zu erhalten.

Im Jahr 1602 entdeckte V. Casiiorolus, ein Schuhmacher in Bologna, ItalienBariumSulfat emittierte Hell im Dunkeln nach dem Braten mit brennbaren Substanzen. Dieses Phänomen weckte das Interesse europäischer Chemiker. 1774 entdeckte der schwedische Chemiker CW Scheele ein neues Element in Barite, aber er konnte es nicht trennen, nur das Oxid dieses Elements. 1776 isolierte Johan Gottlieb Gahn dieses Oxid in einer ähnlichen Studie. Baryta wurde ursprünglich von Guyton de Morveau als Barote bezeichnet und benannte später Baryta (schwere Erde) von Antoine Lavoizier um. Im Jahr 1808 verwendete der britische Chemiker Humphry Davy Quecksilber als Kathode, Platin als Anode und elektrolysierte Barite (Baso4), um zu produzierenBariumAmalgam. Nach der Destillation zur Entfernung von Quecksilber wurde ein Metall mit geringer Reinheit erhalten und benanntBarium.

Industrieanträge haben auch eine Geschichte von über hundert Jahren

Bereits Mitte des 19. Jahrhunderts begannen die Menschen, Barite zu verwenden (ein wichtiges Mineral zur HerstellungBariumUndBariumVerbindungen) als Füllstoff für Farben. Seit diesem Jahrhundert ist Barite zum Haupt Rohstoff für die Herstellung verschiedener Herstellung gewordenBariumenthält chemische Produkte. Aufgrund seines erheblichen Anteils, stabilen chemischen Eigenschaften und unlöslichem in Wasser und Säuren wurde bereits in den 1920er Jahren Barite als Gewichtungsmittel für Öl- und Gasbohrschlamm verwendet.BariumSulfat wird bei der Herstellung von weißen Pigmenten verwendet und kann als Füllstoff und Farbton für Gummi verwendet werden.

2. Situation von ChinasBariumIndustrie

GemeinsamBariumSalze umfassenBariumSulfat,BariumNitrat, Bariumchlorid,BariumKarbonat,BariumCyanid usw.BariumSalzprodukte werden hauptsächlich in der elektronischen Industrie als Additive für Farbbildrohre und magnetische Materialien verwendet.

Derzeit ist China der weltweit größte Produzent von gewordenBariumSalze. Die globale jährliche Produktionskapazität vonBariumCarbonat ist etwa 900000 Tonnen mit einer Leistung von ca. 700000 Tonnen, während die jährliche Produktionskapazität Chinas etwa 700000 Tonnen beträgt, wobei eine jährliche Leistung von etwa 500000 Tonnen ist, was über 70% der globalen Aussagen ausmachtBariumCarbonatproduktionskapazität und -ausgang. ChinasBariumCarbonatprodukte wurden seit langem in großen Mengen exportiert, und China ist zum weltweit größten Exporteur von gewordenBariumKarbonat.

Die Probleme der Entwicklung vonBariumSalzindustrie in China

Obwohl China der weltweit größte Produzent und Exporteur von istBariumCarbonat, es ist kein starker Hersteller von Bariumcarbonat. Erstens gibt es nur wenige groß anBariumCarbonatproduktionsunternehmen in China, und es gibt nur sehr wenige Unternehmen, die eine groß angelegte Produktion erreicht haben. Zweitens ChinasBariumCarbonatprodukte haben eine einzelne Struktur und fehlen High-Tech-Produkte. Obwohl einige Fabriken derzeit hohe Püren recherchieren und produzierenBariumCarbonat, seine Stabilität ist schlecht. Für hochpurige Produkte muss China auch von Unternehmen wie Deutschland, Italien und Japan importieren. Darüber hinaus sind in den letzten Jahren einige Länder zu neuen Exporteuren von gewordenBariumCarbonat wie Russland, Brasilien, Südkorea und Mexiko, was zu Überangebot im Internationalen führtBariumCarbonatmarkt, der einen enormen Einfluss auf Chinas hatteBariumCarbonatindustrie. Hersteller sind bereit, die Preise zu senken, um zu überleben. Gleichzeitig stehen chinesische Exportunternehmen auch gegen Antidumping-Untersuchungen aus dem Ausland. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Anforderungen des Umweltschutzes einige einigeBariumSalzproduktionsunternehmen in China stehen ebenfalls vor Umweltschutzproblemen. Um die Entwicklung von Chinas zu fördernBariumSalzindustrie,BariumSalzproduktionsunternehmen in China sollten den Umweltschutz und die Sicherheit als Fundament einnehmen, fortschrittliche Technologien kontinuierlich recherchieren und einführen und neue Produkte entwickeln, die den Anforderungen der Zeit erfüllen und einen hohen technologischen Inhalt haben.

Produktions- und Exportdaten von Barite in China

Nach Angaben der United States Geological Survey betrug die Produktion von Barite in China im Jahr 2014 rund 41 Millionen Tonnen. Laut chinesischen Zollstatistik exportierte China von Januar bis Dezember 2014 92585977 Kilogramm vonBariumSulfat, ein Anstieg von 0,18% gegenüber dem gleichen Zeitraum des Vorjahres. Der kumulative Exportwert betrug 65496598 US -Dollar, ein Anstieg von 20,99% gegenüber dem gleichen Zeitraum des Vorjahres. Der Preis der Exporteinheit betrug 0,71 US -Dollar pro Kilogramm, ein Anstieg von 0,12 US -Dollar pro Kilogramm gegenüber dem gleichen Zeitraum des Vorjahres. Unter ihnen exportierte China im Dezember 2014 8768648 Kilogramm vonBariumSulfat, ein Anstieg von 8,19% gegenüber dem gleichen Zeitraum des Vorjahres. Der Exportbetrag betrug 8385141 US -Dollar, ein Anstieg von 5,1% gegenüber dem Vorjahreszeitraum.

Laut chinesischen Zolldaten exportierte China im Juni 2015 170000 Tonnen vonBariumSulfat, ein Rückgang von 1,7% gegenüber dem gleichen Zeitraum des Vorjahres; In der ersten Jahreshälfte betrug das kumulative Exportvolumen 1,12 Millionen Tonnen, ein Rückgang von 6,8% gegenüber dem gleichen Zeitraum des Vorjahres. Die gleiche Exportmenge nahm um 5,4% bzw. 9% im Vergleich zum gleichen Zeitraum des Vorjahres zurück.

3 、 Verbreitung und Produktion von Barium (Barite) -Ressourcen

1. Verteilung von Bariumressourcen

Der Inhalt vonBariumIn der Kruste beträgt 0,05%, was den 14. Platz belegt. Die Hauptmineralien in der Natur sind Barite (BariumSulfat Baso4) und Witherite (BariumCarbonat Baco3). Unter ihnen ist Barite das häufigste Mineral von Barium, das ausBariumSulfat und tritt in niedrigen hydrothermalen Venen mit niedriger Temperatur aufBariumEnthaltende mineralische Natur zusätzlich zu Barite, und seine Hauptkomponente istBariumKarbonat.

Nach Angaben der United States Geological Survey im Jahr 2015 beträgt die globale Barite -Ressource ungefähr 2 Milliarden Tonnen, von denen 740 Millionen Tonnen nachgewiesen werden. Die globalen Barite -Reserven sind 350 Millionen Tonnen. China ist das Land mit den am häufigsten vorkommenden Barite -Ressourcen. Andere Länder mit reichhaltigen Barite -Ressourcen sind Kasachstan, Türkiye, Indien, Thailand, die Vereinigten Staaten und Mexiko. Zu den berühmten Barite -Quellen der Welt zählen Westman Land in Großbritannien, Felsbonne in Rumänien, Sachsen in Deutschland, Tianzhu in Guizhou, Heifenggou in Gansu, Gongxi in Hunan, Liulin in Hubei, Xiangzhou in Guangxi und Shuiping in Shaanxi.

Nach Angaben der United States Geological Survey im Jahr 2015 betrug die globale Produktion von Barite im Jahr 2013 9,23 Millionen Tonnen und stieg 2014 auf 9,26 Millionen Tonnen. 2014 war China der größte Produzent von Barite mit einer Produktion von 4,1 Millionen Tonnen, was einer Produktion von rund 44,3% der globalen Gesamtproduktion ausmachte. Indien, Marokko und die Vereinigten Staaten belegen den zweiten, dritten und vierten Platz mit 1,6 Millionen Tonnen, 1 Million Tonnen und 720000 Tonnen.

2. Verteilung vonBariumRessourcen in China

China ist reich anBariumErzressourcen mit einer vorhergesagten Gesamtreserve von über 1 Milliarde Tonnen. Darüber hinaus ist die Grad von Bariumerz relativ hoch und seine Reserven und Produktion werden derzeit in der Welt an erster Stelle stehen. Am häufigstenBariumMineralische Natur enthält Barite. Die weltweite Barite -Reserve beträgt 350 Millionen Tonnen, während die Barite -Reserve in China 100 Millionen Tonnen beträgt, was ungefähr 29% der gesamten globalen Reserve ausmacht und die erste in der Welt rangiert.

Laut den Daten in „Erkundung der Hauptbereitungsbereiche der Mineralkonzentration und des Ressourcenpotentials der Chinas Barite -Minen“ (Chemical Mineral Geology, 2010) ist China reich an Barite -Ressourcen, die in 24 Provinzen (Regionen) landesweit verteilt sind, wobei die Reserven und die Produktionsrankie zuerst in der Welt sind. In China gibt es 195 Bergbaugebiete mit nachgewiesenen Reserven mit einer insgesamt bestätigten Ressourcenreserve von 390 Millionen Tonnen Erz. Aus der Provinzverteilung von Barite hat die Provinz Guizhou die meisten Barite -Minen, die 34% der Gesamtreserven des Landes ausmachen. Hunan, Guangxi, Gansu, Shaanxi und andere Provinzen (Regionen) belegen den zweiten Platz. Die obigen fünf Provinzen machen 80% der nationalen Reserven aus. Der Ablagertyp ist hauptsächlich sedimentär und macht 60% der gesamten Reserven aus. Darüber hinaus gibt es auch schicht kontrollierte (endogenetische), vulkanische sedimentäre, hydrothermale und verwitterte (Restneigung). Die Mineralisierungsperiode lag hauptsächlich in der paläozoischen Ära, und während der Sinian- und Mesozoikum -Kenozoikum -Perioden wurden auch Bariterablagerungen gebildet.

Merkmale von Barite -Mineralressourcen in China

Aus quantitativer Perspektive sind Barite -Mineralien in China hauptsächlich in der zentralen Region verteilt. In Bezug auf die Klasse konzentrieren sich fast alle reichen Mineralien hauptsächlich auf Guizhou und Guangxi. Aus der Sicht der Erzablagerungsskala sind Chinas Barite-Einlagen hauptsächlich groß und mittelgroß. Nur die beiden Bergbaugebiete von Guizhou Tianzhu Dahe Bian und Hunan Xinhuang Gongxi machen mehr als die Hälfte der Reserven in diesen Gebieten aus. Oft ist ein einzelner Baritentyp der Haupterztyp, und das Verhältnis von Mineralzusammensetzungen und chemischer Zusammensetzung ist relativ einfach und rein, wie die Hunan Xinhuang Gongxi Barite Mine. Darüber hinaus gibt es große Reserven von CO und zugehörigen Mineralien, die umfassend genutzt werden können.

4 、 Produktionsprozess von Barium

1. Vorbereitung vonBarium

Die Produktion von metallischem Barium in der Industrie umfasst zwei Schritte: die Produktion von Bariumoxid und die Produktion von metallischem Barium durch metallthermische Reduktion (Aluminothermen Reduktion).

(1) Vorbereitung vonBariumOxid

Hochwertiges Bariteerz benötigt zuerst eine manuelle Auswahl und Flotation, gefolgt von Eisen- und Siliziumentfernung, um ein Konzentrat mit mehr als 96% zu erhaltenBariumSulfat. Mineralpulver mit einer Partikelgröße von weniger als 20 mesh und Kohle- oder Erdöl -Koks -Pulver in einem Gewichtsverhältnis von 4: 1 mischen und bei 1100 ℃ in einem Nachhallofen eine Kalzinformation.BariumSulfat wird auf Bariumsulfid reduziert (allgemein als „schwarze Asche“ bezeichnet), das mit heißem Wasser ausgelaugt wird, um eine Lösung von Bariumsulfid zu erhalten. Um Bariumsulfid in Bariumcarbonatausfällung umzuwandeln, müssen Natriumcarbonat oder Kohlendioxid in die wässrige Bariumsulfidlösung eingeführt werden. Mischen Sie Bariumcarbonat mit Kohlenstoffpulver und Kalzin, um Bariumoxid zu erhalten. Es ist zu beachtenBariumOxid bei 700-800 ℃. Um die Herstellung von Bariumperoxid zu vermeiden, müssen die kalzinierten Produkte daher unter inerter Gasschutz abgekühlt oder gelöscht werden.

(2) Produktion vonBariummetallnach Aluminotherm -Reduktionsmethode

Es gibt zwei Reaktionen auf die Aluminiumreduktion vonBariumOxid aufgrund unterschiedlicher Zutaten:

6bao+2al → 3bao • AL2O3+3BA ↑

Oder: 4bao+2al → bao • al2o3+3ba ↑

Bei Temperaturen im Bereich von 1000 bis 1200 ° C erzeugen diese beiden Reaktionen sehr wenigBariumDaher ist es notwendig, eine Vakuumpumpe zu verwenden, um kontinuierlich zu übertragenBariumDampf von der Reaktionszone zur Kondensationszone, damit die Reaktion kontinuierlich nach rechts fortgesetzt werden kann. Der Rückstand nach der Reaktion ist giftig und kann erst nach der Behandlung verworfen werden.

2. Herstellung gemeinsamer Bariumverbindungen

(1) Vorbereitungsmethode vonBariumKarbonat

① Karbonisierungsmethode

Bei der Karbonisierungsmethode wird hauptsächlich Baritme und Kohle in einem bestimmten Verhältnis gemischt, sie in einen Rotationsofen zerkleinert und sie bei 1100-1200 ° C rösten und reduziert, um Bariumsulfidschmelze zu erhalten. Kohlendioxid wird in die eingeführtBariumSulfidlösung für die Karbonisierung und die erhalteneBariumCarbonatschlamm wird einer Entschwefelungswäsche und Vakuumfiltration ausgesetzt. Dann wird es bei 300 ° C getrocknet und zerkleinert, um das fertige Bariumcarbonatprodukt zu erhalten. Diese Methode wird von den meisten Herstellern aufgrund ihres einfachen Prozesses und ihrer niedrigen Kosten angewendet.

② Komplexen Zersetzungsmethode

Das Endprodukt vonBariumCarbonat kann durch die Doppel -Zersetzungsreaktion zwischen Bariumsulfid und Ammoniumcarbonat oder durch die Reaktion zwischen Bariumchlorid und Kaliumcarbonat erhalten werden. Das resultierende Produkt wird dann gewaschen, gefiltert, getrocknet usw.

③ Giftiges schweres petrochemisches Recht

Das giftige schwere Erzpulver wird mit Ammoniumsalz umgesetzt, um löslich zu erzeugenBariumSalz und Ammoniumcarbonat werden zur Verwendung recycelt. Das LöslicheBariumAmmoniumcarbonat wird Salz zugesetzt, um raffiniertes Bariumcarbonat auszufällen, das gefiltert und getrocknet wird, um ein fertiges Produkt herzustellen. Darüber hinaus kann der erhaltene Mutterlauge recycelt und wiederverwendet werden.

(2) Vorbereitungsmethode vonBariumTitanat

① Methode mit Festphasen

BariumTitanat kann durch Kalkinieren erstellt werdenBariumCarbonat und Titandioxid, die mit jedem anderen Material dotiert werden können.

② Coprecipitation -Methode

LösenBariumChlorid und Titantetrachlorid in einer Mischung aus gleichen Substanzen, Wärme auf 70 ° C und dann Oxalsäure fallen, um einen Niederschlag von Hydratisierten zu erhaltenBariumTitanat [Batio (C2O4) 2-4H2O]. Waschen, Trocknen und dann Pyrolyse, um Bariumtitanat zu erhalten.

(3) Vorbereitungsmethode vonBariumChlorid

Der Produktionsprozess vonBariumChlorid enthält hauptsächlich Hydrochlorsäuremethode,BariumCarbonatmethode, Calciumchloridmethode und Magnesiumchloridmethode gemäß verschiedenen Methoden oder Rohstoffen.

① Hydrochlorsäuremethode.

②BariumCarbonatmethode. Hergestellt aus verdorbenem Stein (Bariumcarbonat) als Rohstoff.

③ Calciumchloridmethode. Reduzierung einer Mischung aus Barite und Kalziumchlorid mit Kohlenstoff.

Darüber hinaus gibt es die Magnesiumchloridmethode. Durch Behandlung vorbereitetBariumSulfid mit Magnesiumchlorid.