Metal de bário (1)

1 、 Introdução básica

Nome chinês:Bário, Nome em inglês:Bário, símbolo do elementoBa, o número atômico 56 na tabela periódica, é um elemento de metal da terra alcalina do grupo IIA com uma densidade de 3,51 g/centímetro cúbico, um ponto de fusão de 727 ° C (1000 K, 1341 ° F) e um ponto de ebulição de 1870 ° C (2143 k, 3398 ° F). O bário é um metal de terra alcalina com um brilho branco prateado, com uma cor de chama de verde amarelo, macio e dúctil.Báriopossui propriedades químicas muito ativas e pode reagir com a maioria dos não metais.Bárionunca foi encontrado como uma única substância na natureza.BárioOs sais são tóxicos, exceto porbáriosulfato. Além disso,Bário metálicotem uma forte redutibilidade e pode reduzir a maioria dos óxidos metálicos, halogenetos e sulfetos para obter metais correspondentes. O conteúdo debárioNa crosta é de 0,05%e os minerais mais comuns na natureza são barita (báriosulfato) e Witherite (báriocarbonato). O bário é amplamente utilizado em campos como eletrônicos, cerâmica, medicina e petróleo.

2 、 A descoberta deBárioe o status de desenvolvimento da ChinaBárioIndústria

1. Uma breve história da descoberta debário

Os sulfetos de metal da terra alcalina exibem fosforescência, o que significa que continuam a emitir luz no escuro por um período de tempo depois de serem expostos à luz. É precisamente por causa dessa característica quebárioOs compostos começaram a receber atenção.

Em 1602, V. Casiorolus, um sapateiro em Bolonha, Itália, descobriu que um barita contendobárioO sulfato emitiu luz no escuro depois de assar -o com substâncias combustíveis. Esse fenômeno despertou o interesse dos químicos europeus. Em 1774, o químico sueco CW Scheele descobriu um novo elemento em Barite, mas ele não conseguiu separá -lo, apenas o óxido desse elemento. Em 1776, Johan Gottlieb Gahn isolou esse óxido em um estudo semelhante. Baryta foi inicialmente referido como Barote por Guyton de Morveau e depois renomeado Baryta (Earth Earth) por Antoine Lavoisier. Em 1808, o químico britânico Humphry Davy usou Mercúrio como cátodo, platina como ânodo e barita eletrolisada (Baso4) para produzirbárioamálgama. Após a destilação para remover o mercúrio, um metal com baixa pureza foi obtido e nomeadobário.

As aplicações industriais também têm um histórico de mais de cem anos

Já em meados do século XIX, as pessoas começaram a usar barita (um importante mineral para produzirbárioebáriocompostos) como um enchimento para tintas. Desde este século, a barita se tornou a principal matéria -prima para fabricar váriosbáriocontendo produtos químicos. Devido à sua proporção significativa, propriedades químicas estáveis ​​e insolúveis em água e ácidos, a barita tem sido usada como agente de ponderação para lama de perfuração de petróleo e gás desde a década de 1920.BárioO sulfato é usado na produção de pigmentos brancos e pode ser usado como enchimento e corante para borracha.

2. Situação da Chinabárioindústria

ComumbárioOs sais incluembáriosulfato,bárionitrato, cloreto de bário,báriocarbonato,báriocianeto, etc.BárioOs produtos de sal são usados ​​principalmente na indústria eletrônica como aditivos para tubos de imagem colorida e materiais magnéticos.

Atualmente, a China se tornou o maior produtor mundial debáriosais. A capacidade de produção anual global debárioO carbonato é de cerca de 900000 toneladas, com uma produção de cerca de 700000 toneladas, enquanto a capacidade anual de produção da China é de cerca de 700.000 toneladas, com uma produção anual de cerca de 500.000 toneladas, representando mais de 70% do globalbárioCapacidade e produção de produção de carbonato. ChinabárioOs produtos de carbonato foram exportados em grandes quantidades há muito tempo, e a China se tornou o maior exportador do mundo debáriocarbonato.

Os problemas enfrentados pelo desenvolvimento deBárioIndústria de sal na China

Embora a China seja o maior produtor e exportador do mundobárioCarbonato, não é um forte produtor de carbonato de bário. Em primeiro lugar, existem poucos em larga escalabárioEmpresas de produção de carbonato na China, e existem muito poucas empresas que alcançaram a produção em larga escala; Em segundo lugar, a ChinabárioOs produtos de carbonato têm uma única estrutura e carecem de produtos de alta tecnologia. Embora algumas fábricas estejam atualmente pesquisando e produzindo alta purezabárioCarbonato, sua estabilidade é ruim. Para produtos de alta pureza, a China também precisa importar de empresas como Alemanha, Itália e Japão. Além disso, nos últimos anos, alguns países se tornaram novos exportadores debárioCarbonato, como Rússia, Brasil, Coréia do Sul e México, levando a excesso de oferta no internacionalbáriomercado de carbonato, que teve um enorme impacto na China'sbárioindústria de carbonato. Os fabricantes estão dispostos a reduzir os preços para sobreviver. Ao mesmo tempo, as empresas de exportação chinesas também estão enfrentando investigações antidumping do exterior. Com a melhoria contínua dos requisitos de proteção ambiental, algunsbárioAs empresas de produção de sal na China também estão enfrentando questões de proteção ambiental. Para promover o desenvolvimento da Chinabárioindústria de sal,bárioAs empresas de produção de sal na China devem tomar proteção e segurança ambiental como base, pesquisar continuamente e introduzir tecnologias avançadas e desenvolver novos produtos que atendam aos requisitos do Times e tenham alto conteúdo tecnológico.

Dados de produção e exportação de barita na China

De acordo com dados da Pesquisa Geológica dos Estados Unidos, a produção de Barite na China foi de aproximadamente 41 milhões de toneladas em 2014. Segundo as estatísticas alfandegárias chinesas, de janeiro a dezembro de 2014, a China exportou 92588597 quilos debárioSulfato, um aumento de 0,18% em comparação com o mesmo período do ano passado. O valor cumulativo de exportação foi de 65496598 dólares americanos, um aumento de 20,99% em comparação com o mesmo período do ano passado. O preço da unidade de exportação foi de 0,71 dólares por quilograma, um aumento de 0,12 dólares por quilograma em comparação com o mesmo período do ano passado. Entre eles, em dezembro de 2014, a China exportou 8768648 kg debárioSulfato, um aumento de 8,19% em comparação com o mesmo período do ano passado. O valor da exportação foi de 8385141 dólares americanos, um aumento de 5,1% em comparação com o mesmo período do ano passado.

De acordo com dados alfandegários chineses, em junho de 2015, a China exportou 170000 toneladas debáriosulfato, uma diminuição de 1,7% em comparação com o mesmo período do ano passado; Na primeira metade do ano, o volume cumulativo de exportação foi de 1,12 milhão de toneladas, uma diminuição de 6,8% em comparação com o mesmo período do ano passado; O mesmo valor de exportação diminuiu 5,4% e 9%, respectivamente, em comparação com o mesmo período do ano passado.

3 、 Distribuição e produção de recursos de bário (barita)

1. Distribuição de recursos de bário

O conteúdo debárioNa crosta é de 0,05%, classificando o 14º. Os principais minerais da natureza são barita (báriosulfato baso4) e witherite (bárioCarbonato BacO3). Entre eles, a barita é o mineral mais comum de bário, que é composto porbárioSulfato e ocorre em veias hidrotérmicas de baixa temperatura, como veias de barita de quartzo, veias de barita de fluorita, etc. Toxicite é outra importantebáriocontendo mineral de natureza, além do barita, e seu principal componente ébáriocarbonato.

De acordo com dados da Pesquisa Geológica dos Estados Unidos em 2015, o Recurso Global de Barite é de aproximadamente 2 bilhões de toneladas, das quais 740 milhões de toneladas são comprovadas. As reservas globais de barita são 350 milhões de toneladas. A China é o país com os recursos barita mais abundantes. Outros países com ricos recursos de barita incluem o Cazaquistão, Türkiye, Índia, Tailândia, Estados Unidos e México. Fontes famosas de Barite no mundo incluem Westman Land, no Reino Unido, Felsbonne, na Romênia, Saxônia, na Alemanha, Tianzhu em Guizhou, Heifenggou em Gansu, Gongxi em Hunan, Liulin em Hubei, Xiangzhou em Guangxi e Shuiping em Shaanxi.

De acordo com dados da Pesquisa Geológica dos Estados Unidos em 2015, a produção global de Barite foi de 9,23 milhões de toneladas em 2013 e aumentou para 9,26 milhões de toneladas em 2014. Em 2014, a China foi a maior produtora de barita, com uma produção de 4,1 milhões de toneladas, representando aproximadamente 44,3% da produção total global. Índia, Marrocos e Estados Unidos ficam em segundo, terceiro e quarto, respectivamente, com produção de 1,6 milhão de toneladas, 1 milhão de toneladas e 720000 toneladas.

2. Distribuição deBárioRecursos na China

China é rica embárioRecursos de minério, com uma reserva total prevista de mais de 1 bilhão de toneladas. Além disso, o grau de minério de bário é relativamente alto e suas reservas e produção estão atualmente classificadas em primeiro lugar no mundo. O mais comumbáriocontendo mineral de natureza é barita. A Reserva Global de Barite é de 350 milhões de toneladas, enquanto a reserva de barita na China é de 100 milhões de toneladas, representando aproximadamente 29% da reserva global total e classificando primeiro no mundo.

De acordo com os dados da “exploração das principais áreas de concentração mineral e potencial de recursos das minas de barita da China” (Chemical Mineral Geology, 2010), a China é rica em recursos barita, distribuída em 24 províncias (regiões) em todo o país, com reservas e classificação de produção primeiro no mundo. Existem 195 áreas de mineração com reservas comprovadas na China, com uma reserva total de recursos confirmados de 390 milhões de toneladas de minério. A partir da distribuição provincial (regional) da barita, a província de Guizhou tem o maior número de minas barita, representando 34% do total de reservas do país; Hunan, Guangxi, Gansu, Shaanxi e outras províncias (regiões) ficam em segundo lugar. As cinco províncias acima representam 80% das reservas nacionais. O tipo de depósito é principalmente sedimentar, representando 60% do total de reservas. Além disso, também existem tipos de camada controlada (endogenética), sedimentar vulcânica, hidrotérmica e intemperizada (inclinação residual). O período de mineralização foi principalmente na era paleozóica, e os depósitos de barita também foram formados durante os períodos cenozóicos siníacos e mesozóicos.

Características dos recursos minerais de barita na China

De uma perspectiva quantitativa, os minerais de barita na China são distribuídos principalmente na região central; Em termos de grau, quase todos os minerais ricos estão concentrados principalmente em Guizhou e Guangxi; Do ponto de vista da escala de depósito de minério, os depósitos de barita da China são principalmente grandes e médios. Apenas as duas áreas de mineração de Guizhou Tianzhu Dahe Bian e Hunan Xinhuang Gongxi são responsáveis ​​por mais da metade das reservas nessas áreas. Freqüentemente, um único tipo de barita é o principal tipo de minério, e a composição mineral e a taxa de composição química são relativamente simples e puras, como a mina de barita Hunan Xinhuang gongxi. Além disso, também existem grandes reservas de CO e minerais associados que podem ser utilizados de forma abrangente.

4 、 Processo de produção de bário

1. Preparação debário

A produção de bário metálico na indústria inclui duas etapas: a produção de óxido de bário e a produção de bário metálico através de redução térmica metálica (redução de aluminotérmica).

(1) Preparação debárioóxido

O minério de barita de alta qualidade requer primeiro seleção e flotação manual, seguida de remoção de ferro e silício para obter um concentrado contendo mais de 96%báriosulfato. Misture o pó mineral com um tamanho de partícula menor que 20 malha e carvão ou pó de coque petrolífero em uma proporção de peso de 4: 1 e calcine a 1100 ℃ em um forno reverberatório.BárioO sulfato é reduzido ao sulfeto de bário (comumente conhecido como "cinza preta"), que é lixiviado com água quente para obter uma solução de sulfeto de bário. Para converter o sulfeto de bário em precipitação de carbonato de bário, é necessário adicionar carbonato de sódio ou introduzir dióxido de carbono na solução aquosa de sulfeto de bário. Misture carbonato de bário com pó de carbono e calcina acima de 800 ℃ para obter óxido de bário. Deve-se notar que o óxido de bário oxida para formar peróxido de bário a 500-700 ℃, e o peróxido de bário pode se decompor para formarbárioÓxido em 700-800 ℃. Portanto, para evitar a produção de peróxido de bário, os produtos calcinados precisam ser resfriados ou extintos sob proteção de gás inerte.

(2) Produção deMetal de báriopor método de redução de aluminotérmica

Existem duas reações para a redução de alumínio debárioóxido devido a diferentes ingredientes:

6bao+2al → 3bao • Al2O3+3ba ↑

Ou: 4bao+2al → bao • al2o3+3ba ↑

Em temperaturas que variam de 1000 a 1200 ℃, essas duas reações produzem muito poucobário, por isso é necessário usar uma bomba de vácuo para transferir continuamentebárioVapor da zona de reação à zona de condensação para que a reação prossiga continuamente para a direita. O resíduo após a reação é tóxico e só pode ser descartado após o tratamento.

2. Preparação de compostos de bário comum

(1) Método de preparação debáriocarbonato

① Método de carbonização

O método de carbonização envolve principalmente a mistura de barita e carvão em uma certa proporção, esmagando-os em um forno rotativo e assando e reduzindo-os em 1100-1200 ℃ para obter derretimento de sulfeto de bário. Dióxido de carbono é introduzido nobáriosolução de sulfeto para carbonização e o obtidobárioA pasta de carbonato é submetida a lavagem de dessulfurização e filtração a vácuo. Em seguida, é seco e esmagado a 300 ℃ para obter o produto acabado de carbonato de bário. Este método é adotado pela maioria dos fabricantes devido ao seu processo simples e baixo custo.

② Método de decomposição complexa

O produto final debárioO carbonato pode ser obtido pela reação de decomposição dupla entre sulfeto de bário e carbonato de amônio, ou pela reação entre cloreto de bário e carbonato de potássio. O produto resultante é então lavado, filtrado, seco, etc.

③ Lei petroquímica pesada tóxica

O pó de minério pesado tóxico é reagido com sal de amônio para gerar solúvelbárioO sal e o carbonato de amônio são reciclados para uso. O solúvelbárioO sal é adicionado ao carbonato de amônio para precipitar carbonato de bário refinado, que é filtrado e seco para produzir um produto acabado. Além disso, o licor mãe obtido pode ser reciclado e reutilizado.

(2) Método de preparação debárioTitanato

① Método da fase sólida

BárioTitanato pode ser preparado calcinandobárioCarbonato e dióxido de titânio, que podem ser dopados com qualquer outro material.

② Método de coprecipitação

DissolverbárioTetracloreto de cloreto e titânio em uma mistura de substâncias iguais, calor a 70 ° C e depois soltar ácido oxálico para obter um precipitado de hidratadobárioTitanato [Batio (C2O4) 2-4H2O]. Lave, seque e depois pirólise para obter titanato de bário.

(3) Método de preparação debáriocloreto

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

① Método do ácido clorídrico.

②BárioMétodo de carbonato. Feito de pedra murcha (carbonato de bário) como matéria -prima.

③ Método de cloreto de cálcio. Reduzindo uma mistura de barita e cloreto de cálcio com carbono.

Além disso, existe o método de cloreto de magnésio. Preparado pelo tratamentobáriosulfeto com cloreto de magnésio.