Процес екстракції барію

Приготування барію

Промислова підготовкаметалевий барійвключає два етапи: отримання оксиду барію та отримання металевого барію шляхом термічного відновлення металу (алюмінотермічне відновлення).

Продукт Барій
Номер CAS 7647-17-8
Номер партії 16121606 Кількість: 100,00 кг
Дата виробництва: 16 грудня 2016 р. Дата тестування: 16 грудня 2016 р.
Тестовий елемент, % Результати Тестовий елемент, % Результати
Ba >99,92% Sb <0,0005
Be <0,0005 Ca 0,015
Na <0,001 Sr 0,045
Mg 0,0013 Ti <0,0005
Al 0,017 Cr <0,0005
Si 0,0015 Mn 0,0015
K <0,001 Fe <0,001
As <0,001 Ni <0,0005
Sn <0,0005 Cu <0,0005
 
Стандарт тестування Be, Na та інші 16 елементів: ICP-MS 

Ca, Sr: ICP-AES

Ба: TC-TIC

Висновок:

Відповідність корпоративному стандарту

Барій-металевий-

(1) Приготування оксиду барію 

Високоякісну баритову руду спочатку потрібно відібрати вручну та флотувати, а потім видалити залізо та кремній для отримання концентрату, що містить понад 96% сульфату барію. Порошок руди з розміром частинок менше 20 меш змішують з порошком вугілля або нафтового коксу у ваговому співвідношенні 4:1 та обпалюють при температурі 1100℃ у відбивній печі. Сульфат барію відновлюють до сульфіду барію (широко відомого як "чорна зола"), а отриманий розчин сульфіду барію вилуговують гарячою водою. Для перетворення сульфіду барію на осад карбонату барію до водного розчину сульфіду барію потрібно додати карбонат натрію або вуглекислий газ. Оксид барію можна отримати, змішуючи карбонат барію з вуглецевим порошком та прожарюючи його при температурі понад 800℃. Слід зазначити, що оксид барію окислюється до пероксиду барію при 500-700℃, а пероксид барію може розкладатися до оксиду барію при 700-800℃. Тому, щоб уникнути утворення пероксиду барію, кальцинований продукт необхідно охолоджувати або гасити під захистом інертного газу. 

(2) Алюмінотермічний метод відновлення для отримання металевого барію 

Через різні інгредієнти існують дві реакції відновлення оксиду барію алюмінієм:

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑

Або: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

При температурі 1000-1200℃ ці дві реакції утворюють дуже мало барію, тому для безперервного переміщення парів барію із зони реакції до зони конденсації потрібен вакуумний насос, щоб реакція могла продовжуватися вправо. Залишок після реакції є токсичним і потребує обробки перед утилізацією.

Приготування поширених сполук барію 

(1) Спосіб приготування карбонату барію 

① Метод карбонізації

Метод карбонізації в основному включає змішування бариту та вугілля в певній пропорції, їх подрібнення в обертовій печі, прожарювання та відновлення при температурі 1100-1200℃ для отримання розплаву сульфіду барію. Для карбонізації в розчин сульфіду барію вводять вуглекислий газ, а реакція відбувається наступним чином:

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

Отриману суспензію карбонату барію десульфурують, промивають та фільтрують у вакуумі, а потім сушать та подрібнюють при температурі 300℃ для отримання готового продукту карбонату барію. Цей метод простий у процесі та низьковитратний, тому його використовує більшість виробників.

② Метод подвійного розкладання

Сульфід барію та карбонат амонію піддаються реакції подвійного розкладання, і реакція відбувається наступним чином:

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

Або хлорид барію реагує з карбонатом калію, і реакція відбувається наступним чином:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

Продукт, отриманий в результаті реакції, потім промивають, фільтрують, сушать тощо, щоб отримати готовий продукт карбонату барію.

③ Метод з карбонатом барію

Порошок карбонату барію реагує з сіллю амонію для утворення розчинної солі барію, а карбонат амонію переробляється. Розчинну сіль барію додають до карбонату амонію для осадження очищеного карбонату барію, який фільтрують та сушать для отримання готового продукту. Крім того, отриманий матковий розчин можна переробляти. Реакція відбувається наступним чином:

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

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

Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O 

(2) Спосіб приготування титанату барію 

① Твердофазний метод

Титанат барію можна отримати шляхом прожарювання карбонату барію та діоксиду титану, а також до нього можна додавати будь-які інші матеріали. Реакція відбувається наступним чином:

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

② Метод співосадження

Хлорид барію та тетрахлорид титану змішують та розчиняють у рівних кількостях, нагрівають до 70°C, а потім краплями додають щавлеву кислоту для отримання гідратованого осаду титаніл оксалату барію [BaTiO(C2O4)2•4H2O], який промивають, сушать, а потім піролізують для отримання титанату барію. Реакція відбувається наступним чином:

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

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

Після збивання метатитанової кислоти додають розчин хлориду барію, а потім при перемішуванні додають карбонат амонію для утворення спільного осаду карбонату барію та метатитанової кислоти, який прожарюють для отримання продукту. Реакція відбувається наступним чином:

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

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O 

(3) Приготування хлориду барію 

Процес виробництва хлориду барію в основному включає метод із соляною кислотою, метод із карбонатом барію, метод із хлоридом кальцію та метод із хлоридом магнію відповідно до різних методів або сировини.

① Метод із соляною кислотою. При обробці сульфіду барію соляною кислотою основна реакція полягає в наступному:

BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑+Q

Технологічна схема виробництва хлориду барію солянокислотним методом

②Метод з карбонатом барію. Виготовлений з карбонату барію (барію карбонат) як сировини, основні реакції такі:

BaCO3+2HCl=BaCl2+CO2↑+H2O

③Метод карбонізації

Технологічна схема виробництва хлориду барію солянокислотним методом

Вплив барію на здоров'я людини

Як барій впливає на здоров'я?

Барій не є необхідним елементом для організму людини, але він має великий вплив на здоров'я людини. Барій може потрапляти в організм під час видобутку, плавки, виробництва та використання барієвих сполук. Барій та його сполуки можуть потрапляти в організм через дихальні шляхи, травний тракт та пошкоджену шкіру. Професійне отруєння барієм переважно спричиняється вдиханням, що трапляється внаслідок нещасних випадків під час виробництва та використання; непрофесійне отруєння барієм переважно спричиняється проковтуванням через травний тракт, здебільшого внаслідок випадкового проковтування; рідкі розчинні сполуки барію можуть всмоктуватися через пошкоджену шкіру. Гостре отруєння барієм здебільшого спричиняється випадковим проковтуванням.

Медичне використання

(1) Рентгенографія барієвої муки

Рентгенографія з барієвим шротом, також відома як барієва рентгенографія травного тракту, – це метод дослідження, в якому використовується сульфат барію як контрастна речовина для виявлення уражень травного тракту під впливом рентгенівського випромінювання. Рентгенографія з барієвим шротом – це пероральне вживання контрастних речовин, а медичний сульфат барію, який використовується як контрастна речовина, нерозчинний у воді та ліпідах і не абсорбується слизовою оболонкою шлунково-кишкового тракту, тому він практично нетоксичний для людини.

Медична галузь

Залежно від потреб клінічної діагностики та лікування, рентгенографію шлунково-кишкового тракту з барієвою шротом можна розділити на рентгенографію верхніх відділів шлунково-кишкового тракту з барієвою шротом, рентгенографію всього шлунково-кишкового тракту з барієвою шротом, рентгенографію товстої кишки з барієвою шротом та рентгенографію тонкої кишки з барієвою шротом.

Отруєння барієм

Шляхи впливу 

Барій може піддаватися впливубарійпід час видобутку, плавки та виробництва барію. Крім того, барій та його сполуки широко використовуються. До поширених токсичних солей барію належать карбонат барію, хлорид барію, сульфід барію, нітрат барію та оксид барію. Деякі предмети щоденного вжитку також містять барій, такі як сульфід барію в препаратах для видалення волосся. Деякі засоби боротьби зі шкідниками сільського господарства або родентициди також містять розчинні солі барію, такі як хлорид барію та карбонат барію.


Час публікації: 15 січня 2025 р.