Processo de Extração de Bário

(1) Preparação de óxido de bário 

O minério de barita de alta qualidade deve ser primeiramente selecionado e flotado manualmente, e então o ferro e o silício são removidos para obter um concentrado contendo mais de 96% de sulfato de bário. O pó de minério com granulometria inferior a 20 mesh é misturado com carvão ou pó de coque de petróleo na proporção de 4:1 e ustulado a 1100°C em um forno reverberatório. O sulfato de bário é reduzido a sulfeto de bário (comumente conhecido como "cinza preta"), e a solução de sulfeto de bário obtida é lixiviada com água quente. Para converter o sulfeto de bário em carbonato de bário precipitado, é necessário adicionar carbonato de sódio ou dióxido de carbono à solução aquosa de sulfeto de bário. O óxido de bário pode ser obtido misturando-se carbonato de bário com pó de carbono e calcinando-o a temperaturas acima de 800°C. Deve-se observar que o óxido de bário é oxidado para formar peróxido de bário a 500-700°C, e o peróxido de bário pode ser decomposto para formar óxido de bário a 700-800°C. Portanto, para evitar a produção de peróxido de bário, o produto calcinado precisa ser resfriado ou temperado sob a proteção de gás inerte. 

(2) Método de redução aluminotérmica para produção de bário metálico 

Devido aos diferentes ingredientes, há duas reações de redução do óxido de bário com alumínio:

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑

Ou: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

A 1000-1200°C, essas duas reações produzem muito pouco bário, sendo necessária uma bomba de vácuo para transferir continuamente o vapor de bário da zona de reação para a zona de condensação, de modo que a reação possa prosseguir para o correto. O resíduo após a reação é tóxico e precisa ser tratado antes de ser descartado.

Preparação de compostos de bário comuns 

(1) Método de preparação de carbonato de bário 

① Método de carbonização

O método de carbonização envolve principalmente a mistura de barita e carvão em uma determinada proporção, sua trituração em um forno rotativo e sua calcinação e redução a 1100-1200°C para obter uma fusão de sulfeto de bário. O dióxido de carbono é introduzido na solução de sulfeto de bário para a carbonização, e a reação ocorre da seguinte forma:

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

A pasta de carbonato de bário obtida é dessulfurada, lavada e filtrada a vácuo, sendo então seca e triturada a 300°C para obter um produto final de carbonato de bário. Este método é simples e de baixo custo, sendo adotado pela maioria dos fabricantes.

② Método de decomposição dupla

O sulfeto de bário e o carbonato de amônio sofrem dupla reação de decomposição, e a reação é a seguinte:

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

Ou o cloreto de bário reage com o carbonato de potássio, e a reação é a seguinte:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

O produto obtido da reação é então lavado, filtrado, seco, etc. para obter um produto final de carbonato de bário.

③ Método do carbonato de bário

O pó de carbonato de bário reage com sal de amônio para gerar sal de bário solúvel, e o carbonato de amônio é reciclado. O sal de bário solúvel é adicionado ao carbonato de amônio para precipitar o carbonato de bário refinado, que é filtrado e seco para formar o produto final. Além disso, o licor-mãe obtido pode ser reciclado. A reação ocorre da seguinte forma:

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

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

Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O 

(2) Método de preparação do titanato de bário 

① Método da fase sólida

O titanato de bário pode ser obtido pela calcinação de carbonato de bário e dióxido de titânio, e qualquer outro material pode ser dopado. A reação é a seguinte:

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

② Método de coprecipitação

Cloreto de bário e tetracloreto de titânio são misturados e dissolvidos em quantidades iguais, aquecidos a 70 °C e, em seguida, ácido oxálico é adicionado gota a gota para obter o precipitado hidratado de oxalato de titanila de bário [BaTiO(C2O4)2•4H2O], que é lavado, seco e, em seguida, pirolisado para obter o titanato de bário. A reação é a seguinte:

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

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

Após a coagulação do ácido metatitânico, adiciona-se uma solução de cloreto de bário e, em seguida, adiciona-se carbonato de amônio, sob agitação, para gerar um coprecipitado de carbonato de bário e ácido metatitânico, que é calcinado para obter o produto. A reação é a seguinte:

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

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O 

(3) Preparação de cloreto de bário 

O processo de produção de cloreto de bário inclui principalmente o método do ácido clorídrico, o método do carbonato de bário, o método do cloreto de cálcio e o método do cloreto de magnésio, de acordo com os diferentes métodos ou matérias-primas.

① Método do ácido clorídrico. Quando o sulfeto de bário é tratado com ácido clorídrico, a principal reação é:

BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑+Q