Bariummetall (1)

1、 Grundlegende Einführung

Chinesischer Name:Barium, Englischer Name:Barium, ElementsymbolBa, Ordnungszahl 56 im Periodensystem, ist ein Erdalkalimetallelement der IIA-Gruppe mit einer Dichte von 3,51 g/Kubikzentimeter, einem Schmelzpunkt von 727 °C (1000 K, 1341 °F) und einem Siedepunkt von 1870 ° C (2143 K, 3398 °F). Barium ist ein Erdalkalimetall mit silberweißem Glanz und gelbgrüner Flammenfarbe, weich und duktil.Bariumhat sehr aktive chemische Eigenschaften und kann mit den meisten Nichtmetallen reagieren.Bariumwurde nie als einzelne Substanz in der Natur gefunden.BariumSalze sind giftig, außerBariumSulfat. Zusätzlich,metallisches 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 Baryt (BariumSulfat) und Witherit (BariumKarbonat). Barium wird häufig in Bereichen wie Elektronik, Keramik, Medizin und Erdöl verwendet.

2、 Die Entdeckung vonBariumund der Entwicklungsstand ChinasBariumIndustrie

1. Eine kurze Geschichte der Entdeckung vonBarium

Erdalkalimetallsulfide weisen Phosphoreszenz auf, das heißt, sie emittieren im Dunkeln noch eine Zeit lang Licht, nachdem sie Licht ausgesetzt wurden. Gerade wegen dieser Eigenschaft ist es soBariumVerbindungen haben begonnen, Aufmerksamkeit zu erregen.

Im Jahr 1602 entdeckte V. Casiorolus, ein Schuhmacher in Bologna, Italien, dass ein Baryt enthältBariumSulfat emittierte im Dunkeln Licht, nachdem es mit brennbaren Substanzen geröstet wurde. Dieses Phänomen weckte das Interesse europäischer Chemiker. Im Jahr 1774 entdeckte der schwedische Chemiker CW Scheele ein neues Element im Baryt, konnte es jedoch nicht trennen, sondern nur das Oxid dieses Elements. Im Jahr 1776 isolierte Johan Gottlieb Gahn dieses Oxid in einer ähnlichen Studie. Baryta wurde ursprünglich von Guyton de Morveau als Barote bezeichnet und später von Antoine Lavoisier in Baryta (schwere Erde) umbenannt. Im Jahr 1808 verwendete der britische Chemiker Humphry Davy Quecksilber als Kathode, Platin als Anode und elektrolysierten Baryt (BaSO4) zur HerstellungBariumAmalgam. Nach der Destillation zur Entfernung von Quecksilber wurde ein Metall mit geringer Reinheit erhalten und benanntBarium.

Auch industrielle Anwendungen haben eine über hundertjährige Geschichte

Bereits Mitte des 19. Jahrhunderts begann man, Baryt (ein wichtiges Mineral zur Herstellung) zu verwendenBariumUndBariumVerbindungen) als Füllstoff für Farben. Seit diesem Jahrhundert ist Baryt zum Hauptrohstoff für die Herstellung verschiedener Arten gewordenBariumchemische Produkte enthalten. Aufgrund seines erheblichen Anteils, seiner stabilen chemischen Eigenschaften und seiner Unlöslichkeit in Wasser und Säuren wurde Baryt bereits in den 1920er Jahren als Beschwerungsmittel für Öl- und Gasbohrschlämme verwendet.BariumSulfat wird bei der Herstellung von Weißpigmenten verwendet und kann als Füllstoff und Farbstoff für Gummi verwendet werden.

2. Situation ChinasBariumIndustrie

GemeinsamBariumSalze umfassenBariumSulfat,BariumNitrat, Bariumchlorid,BariumKarbonat,BariumZyanid usw.BariumSalzprodukte werden hauptsächlich in der Elektronikindustrie als Zusatzstoffe für Farbbildröhren und magnetische Materialien verwendet.

Derzeit ist China der weltweit größte Produzent vonBariumSalze. Die weltweite jährliche Produktionskapazität vonBariumDie Menge an Karbonat beträgt etwa 900.000 Tonnen, die Produktion beträgt etwa 700.000 Tonnen, während Chinas jährliche Produktionskapazität etwa 700.000 Tonnen und die jährliche Produktion etwa 500.000 Tonnen beträgt, was über 70 % der weltweiten Produktion ausmachtBariumKarbonatproduktionskapazität und -produktion. ChinasBariumKarbonatprodukte werden seit langem in großen Mengen exportiert und China ist zum weltweit größten Exporteur gewordenBariumKarbonat.

Die Probleme bei der Entwicklung vonBariumSalzindustrie in China

Obwohl China der weltweit größte Produzent und Exporteur von istBariumCarbonat, es ist kein starker Produzent von Bariumcarbonat. Erstens gibt es nur wenige großeBariumCarbonatproduktionsunternehmen in China, und es gibt nur sehr wenige Unternehmen, die eine Produktion in großem Maßstab erreicht haben; Zweitens ChinasBariumCarbonatprodukte haben eine einheitliche Struktur und es fehlen High-Tech-Produkte. Allerdings forschen und produzieren derzeit einige Fabriken hochreinBariumCarbonat, seine Stabilität ist schlecht. Für hochreine Produkte muss China auch von Unternehmen wie Deutschland, Italien und Japan importieren. Darüber hinaus sind einige Länder in den letzten Jahren zu neuen Exporteuren gewordenBariumKarbonat, wie Russland, Brasilien, Südkorea und Mexiko, was zu einem Überangebot auf internationaler Ebene führtBariumKarbonatmarkt, der große Auswirkungen auf China hatteBariumKarbonatindustrie. Um zu überleben, sind die Hersteller bereit, die Preise zu senken. Gleichzeitig sind chinesische Exportunternehmen auch mit Antidumpinguntersuchungen aus dem Ausland konfrontiert. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Umweltschutzanforderungen, einigeBariumAuch Salzproduktionsunternehmen in China stehen vor Umweltschutzproblemen. Um die Entwicklung Chinas zu fördernBariumSalzindustrie,BariumSalzproduktionsunternehmen in China sollten Umweltschutz und Sicherheit als Grundlage nehmen, kontinuierlich fortschrittliche Technologien erforschen und einführen und neue Produkte entwickeln, die den Anforderungen der Zeit entsprechen und einen hohen technologischen Inhalt haben.

Produktions- und Exportdaten von Baryt in China

Nach Angaben des United States Geological Survey betrug die Produktion von Baryt in China im Jahr 2014 etwa 41 Millionen Tonnen. Laut chinesischer Zollstatistik exportierte China von Januar bis Dezember 2014 92588597 Kilogramm BarytBariumSulfat, ein Anstieg von 0,18 % im Vergleich zum Vorjahreszeitraum. Der kumulierte Exportwert betrug 65496598 US-Dollar, ein Anstieg von 20,99 % im Vergleich zum Vorjahreszeitraum. Der Exportstückpreis betrug 0,71 US-Dollar pro Kilogramm, ein Anstieg um 0,12 US-Dollar pro Kilogramm im Vergleich zum Vorjahreszeitraum. Davon exportierte China im Dezember 2014 8768648 KilogrammBariumSulfat, ein Anstieg von 8,19 % im Vergleich zum Vorjahreszeitraum. Die Exportmenge betrug 8385141 US-Dollar, ein Anstieg von 5,1 % im Vergleich zum Vorjahreszeitraum.

Nach Angaben des chinesischen Zolls exportierte China im Juni 2015 170.000 TonnenBariumSulfat, ein Rückgang von 1,7 % im Vergleich zum Vorjahreszeitraum; Im ersten Halbjahr betrug das kumulierte Exportvolumen 1,12 Millionen Tonnen, ein Rückgang von 6,8 % im Vergleich zum Vorjahreszeitraum; Die gleiche Exportmenge ging im Vergleich zum Vorjahreszeitraum um 5,4 % bzw. 9 % zurück.

3、 Vertrieb und Produktion von Barium (Baryt)-Ressourcen

1. Verteilung der Bariumressourcen

Der Inhalt vonBariumin der Kruste beträgt 0,05 % und liegt damit auf Platz 14. Die wichtigsten Mineralien in der Natur sind Baryt (BariumSulfat BaSO4) und Witherit (BariumCarbonat BaCO3). Unter ihnen ist Baryt das häufigste Mineral, aus dem Barium bestehtBariumSulfat und kommt in hydrothermalen Erzgängen mit niedriger Temperatur vor, wie z. B. Quarz-Baryt-Erzgängen, Fluorit-Baryt-Erzgängen usw. Toxicit ist ein weiterer wichtiger StoffBariumEnthält in der Natur neben Baryt auch Mineralien und ist sein HauptbestandteilBariumKarbonat.

Nach Angaben des United States Geological Survey aus dem Jahr 2015 beträgt die weltweite Barytressource etwa 2 Milliarden Tonnen, wovon 740 Millionen Tonnen nachgewiesen sind. Die weltweiten Barytreserven betragen 350 Millionen Tonnen. China ist das Land mit den größten Barytvorkommen. Weitere Länder mit reichen Barytvorkommen sind Kasachstan, Türkei, Indien, Thailand, die Vereinigten Staaten und Mexiko. Berühmte Barytquellen auf der Welt sind Westman Land im Vereinigten Königreich, 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 des United States Geological Survey aus dem Jahr 2015 betrug die weltweite Produktion von Baryt im Jahr 2013 9,23 Millionen Tonnen und stieg 2014 auf 9,26 Millionen Tonnen. Im Jahr 2014 war China mit einer Produktion von 4,1 Millionen Tonnen der größte Barytproduzent , was etwa 44,3 % der weltweiten Gesamtproduktion ausmacht. Indien, Marokko und die Vereinigten Staaten liegen mit einer Produktion von 1,6 Millionen Tonnen, 1 Million Tonnen und 720.000 Tonnen an zweiter, dritter und vierter Stelle.

2. Verteilung vonBariumRessourcen in China

China ist reich anBariumErzressourcen mit einer prognostizierten Gesamtreserve von über 1 Milliarde Tonnen. Darüber hinaus ist der Bariumerzgehalt relativ hoch und seine Reserven und Produktion stehen derzeit weltweit an erster Stelle. Am häufigstenBariumDas in der Natur enthaltene Mineral ist Baryt. Die globale Barytreserve beträgt 350 Millionen Tonnen, während die Barytreserve in China 100 Millionen Tonnen beträgt, was etwa 29 % der gesamten globalen Reserve ausmacht und weltweit an erster Stelle steht.

Den Daten in „Exploration of the Main Mineral Concentration Areas and Resource Potential of China's Barite Mines“ (Chemical Mineral Geology, 2010) zufolge ist China reich an Barytressourcen, verteilt auf 24 Provinzen (Regionen) im ganzen Land, mit Reserven und Produktionsrang der erste auf der Welt. In China gibt es 195 Bergbaugebiete mit nachgewiesenen Reserven, mit einer bestätigten Gesamtressourcenreserve von 390 Millionen Tonnen Erz. Von der provinziellen (regionalen) Verteilung von Baryt verfügt die Provinz Guizhou über die meisten Barytminen, die 34 % der gesamten Reserven des Landes ausmachen; Hunan, Guangxi, Gansu, Shaanxi und andere Provinzen (Regionen) belegen den zweiten Platz. Auf die oben genannten fünf Provinzen entfallen 80 % der nationalen Reserven. Der Lagerstättentyp ist hauptsächlich sedimentärer Art und macht 60 % der Gesamtreserven aus. Darüber hinaus gibt es auch schichtgesteuerte (endogenetische), vulkanische Sediment-, hydrothermale und verwitterte (Resthangneigungs-)Typen. Die Mineralisierungsperiode fand hauptsächlich im Paläozoikum statt, und Barytvorkommen wurden auch während des Siniums und des Mesozoikums gebildet.

Eigenschaften von Baryt-Mineralressourcen in China

Aus quantitativer Sicht sind Barytmineralien in China hauptsächlich in der Zentralregion verteilt; Was den Gehalt angeht, sind fast alle reichen Mineralien hauptsächlich in Guizhou und Guangxi konzentriert; Aus der Perspektive der Größe der Erzlagerstätten sind Chinas Barytvorkommen hauptsächlich groß und mittelgroß. Allein die beiden Bergbaugebiete Guizhou Tianzhu Dahe Bian und Hunan Xinhuang Gongxi machen mehr als die Hälfte der Reserven in diesen Gebieten aus. Oft ist ein einzelner Baryttyp der Haupterztyp, und die Mineralzusammensetzung und das Verhältnis der chemischen Zusammensetzung sind relativ einfach und rein, wie zum Beispiel in der Barytmine Hunan Xinhuang Gongxi. Darüber hinaus gibt es auch große Reserven an Co- und Begleitmineralien, die umfassend genutzt werden können.

4、 Herstellungsprozess von Barium

1. Vorbereitung vonBarium

Die Herstellung von metallischem Barium in der Industrie umfasst zwei Schritte: die Herstellung von Bariumoxid und die Herstellung von metallischem Barium durch thermische Metallreduktion (aluminothermische Reduktion).

(1) Vorbereitung vonBariumOxid

Hochwertiges Schwerspaterz erfordert zunächst eine manuelle Selektion und Flotation, gefolgt von der Entfernung von Eisen und Silizium, um ein Konzentrat mit mehr als 96 % zu erhalten.BariumSulfat. Mischen Sie Mineralpulver mit einer Partikelgröße von weniger als 20 Mesh und Kohle- oder Petrolkokspulver im Gewichtsverhältnis 4:1 und kalzinieren Sie es bei 1100 °C in einem Flammofen.BariumSulfat wird zu Bariumsulfid (allgemein bekannt als „schwarze Asche“) reduziert, das mit heißem Wasser ausgelaugt wird, um eine Lösung von Bariumsulfid zu erhalten. Um Bariumsulfid in eine Bariumcarbonatfällung umzuwandeln, ist es notwendig, der wässrigen Bariumsulfidlösung Natriumcarbonat zuzusetzen oder Kohlendioxid einzuführen. Mischen Sie Bariumcarbonat mit Kohlenstoffpulver und kalzinieren Sie es bei über 800 °C, um Bariumoxid zu erhalten. Es ist zu beachten, dass Bariumoxid bei 500–700 °C zu Bariumperoxid oxidiert und sich Bariumperoxid unter Bildung von Bariumperoxid zersetzen kannBariumOxid bei 700-800 ℃. Um die Bildung von Bariumperoxid zu vermeiden, müssen die kalzinierten Produkte daher unter Inertgasschutz gekühlt oder abgeschreckt werden.

(2) Produktion vonBariummetalldurch aluminothermische Reduktionsmethode

Es gibt zwei Reaktionen zur Aluminiumreduktion vonBariumOxid aufgrund unterschiedlicher Inhaltsstoffe:

6BaO+2Al → 3BaO • Al2O3+3Ba ↑

Oder: 4BaO+2Al → BaO • Al2O3+3Ba ↑

Bei Temperaturen zwischen 1000 und 1200 °C produzieren diese beiden Reaktionen nur sehr wenigBariumDaher muss zur kontinuierlichen Übertragung eine Vakuumpumpe verwendet werdenBariumDampf aus der Reaktionszone in die Kondensationszone leiten, damit die Reaktion kontinuierlich nach rechts ablaufen kann. Der Rückstand nach der Reaktion ist giftig und kann erst nach der Behandlung entsorgt werden.

2. Herstellung gängiger Bariumverbindungen

(1) Herstellungsmethode vonBariumKarbonat

① Karbonisierungsmethode

Bei der Karbonisierungsmethode werden hauptsächlich Schwerspat und Kohle in einem bestimmten Verhältnis gemischt, in einem Drehrohrofen zerkleinert und bei 1100–1200 °C geröstet und reduziert, um eine Bariumsulfidschmelze zu erhalten. Kohlendioxid wird in das eingeleitetBariumSulfidlösung zur Karbonisierung und das erhaltene ErgebnisBariumDie Carbonataufschlämmung wird einer Entschwefelungswäsche und einer Vakuumfiltration unterzogen. Anschließend wird es bei 300 °C getrocknet und zerkleinert, um das fertige Bariumcarbonatprodukt zu erhalten. Aufgrund des einfachen Prozesses und der geringen Kosten wird diese Methode von den meisten Herstellern übernommen.

② Komplexe Zerlegungsmethode

Das Endprodukt vonBariumCarbonat kann durch die doppelte Zersetzungsreaktion zwischen Bariumsulfid und Ammoniumcarbonat oder durch die Reaktion zwischen Bariumchlorid und Kaliumcarbonat gewonnen werden. Das resultierende Produkt wird dann gewaschen, filtriert, getrocknet usw.

③ Gesetz über giftige schwere Petrochemikalien

Das giftige schwere Erzpulver wird mit Ammoniumsalz umgesetzt, um lösliches Produkt zu erzeugenBariumSalz und Ammoniumcarbonat werden zur Verwendung recycelt. Das LöslicheBariumDem Ammoniumcarbonat wird Salz zugesetzt, um raffiniertes Bariumcarbonat auszufällen, das filtriert und getrocknet wird, um ein fertiges Produkt herzustellen. Darüber hinaus kann die gewonnene Mutterlauge recycelt und wiederverwendet werden.

(2) Herstellungsmethode vonBariumTitanat

① Festphasenmethode

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

② Kopräzipitationsmethode

LösenBariumChlorid und Titantetrachlorid in einer Mischung gleicher Substanzen auf 70 ° C erhitzen und dann Oxalsäure tropfen lassen, um einen hydratisierten Niederschlag zu erhaltenBariumTitanat [BaTiO (C2O4) 2-4H2O]. Waschen, trocknen und anschließend pyrolysieren, um Bariumtitanat zu erhalten.

(3) Herstellungsverfahren vonBariumChlorid

Der Produktionsprozess vonBariumChlorid umfasst hauptsächlich die Salzsäuremethode,BariumCarbonat-Methode, Calciumchlorid-Methode und Magnesiumchlorid-Methode nach verschiedenen Methoden oder Rohstoffen.

① Salzsäure-Methode.

②BariumCarbonat-Methode. Hergestellt aus verwelktem Stein (Bariumcarbonat) als Rohmaterial.

③ Calciumchlorid-Methode. Reduzieren einer Mischung aus Baryt und Calciumchlorid mit Kohlenstoff.

Darüber hinaus gibt es die Magnesiumchlorid-Methode. Durch Behandlung vorbereitetBariumSulfid mit Magnesiumchlorid.