Metal de bário (1)

1. Introdução Básica

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

2. A descoberta deBárioe a situação de desenvolvimento da ChinaBárioIndústria

1. Uma breve história da descoberta debário

Sulfetos de metais alcalino-terrosos exibem fosforescência, o que significa que continuam a emitir luz no escuro por um período de tempo após serem expostos à luz. É justamente por essa característica quebáriocompostos começaram a receber atenção.

Em 1602, V. Casiorolus, sapateiro de Bolonha, Itália, descobriu que uma barita contendobárioo sulfato emitia luz no escuro após ser torrado com substâncias combustíveis. Este fenómeno despertou o interesse dos químicos europeus. Em 1774, o químico sueco CW Scheele descobriu um novo elemento na barita, mas não conseguiu separá-lo, apenas o óxido desse elemento. Em 1776, Johan Gottlieb Gahn isolou este óxido num estudo semelhante. Barita foi inicialmente referida como barote por Guyton de Morveau, e mais tarde renomeada como barita (terra pesada) por Antoine Lavoisier. Em 1808, o químico britânico Humphry Davy usou mercúrio como cátodo, platina como ânodo e barita eletrolisada (BaSO4) para produzirbárioamálgama. Após destilação para remoção do mercúrio, foi obtido um metal de baixa pureza e denominadobário.

As aplicações industriais também têm uma história de mais de cem anos

Já em meados do século XIX, as pessoas começaram a usar barita (um mineral importante para a produção debárioebáriocompostos) como enchimento para tintas. Desde este século, a barita tornou-se a principal matéria-prima para a fabricação de diversosbáriocontendo produtos químicos. Devido à sua proporção significativa, propriedades químicas estáveis ​​e insolúvel em água e ácidos, a barita tem sido usada como agente de aumento de peso para lama de perfuração de petróleo e gás já na década de 1920.Bárioo sulfato é utilizado na produção de pigmentos brancos e pode ser utilizado como carga e corante para borracha.

2. Situação da Chinabárioindústria

Comumbáriosais incluembáriosulfato,bárionitrato, cloreto de bário,báriocarbonato,báriocianeto, etc.Bárioos produtos de sal são usados ​​principalmente na indústria eletrônica como aditivos para tubos de imagem coloridos e materiais magnéticos.

Actualmente, a China tornou-se o maior produtor mundial debáriosais. A capacidade de produção anual global debáriocarbonato é de cerca de 900.000 toneladas, com uma produção de cerca de 700.000 toneladas, enquanto a capacidade de produção anual da China é de cerca de 700.000 toneladas, com uma produção anual de cerca de 500.000 toneladas, representando mais de 70% da produção globalbáriocapacidade de produção e produção de carbonato. da Chinabárioos produtos carbonatados têm sido exportados em grandes quantidades há muito tempo, e a China tornou-se o maior exportador mundial debáriocarbonato.

Os problemas enfrentados pelo desenvolvimento deBárioIndústria de sal na China

Embora a China seja o maior produtor e exportador mundial debáriocarbonato de bário, não é um forte produtor de carbonato de bário. Em primeiro lugar, existem poucosbárioempresas de produção de carbonato na China, e há muito poucas empresas que alcançaram produção em grande escala; Em segundo lugar, a Chinabárioos produtos carbonatados têm uma estrutura única e carecem de produtos de alta tecnologia. Embora algumas fábricas estejam atualmente pesquisando e produzindo produtos de alta purezabáriocarbonato, sua estabilidade é fraca. Para produtos de alta pureza, a China também precisa importar de empresas como Alemanha, Itália e Japão. Além disso, nos últimos anos, alguns países tornaram-se novos exportadores debáriocarbonato, como Rússia, Brasil, Coreia do Sul e México, levando ao excesso de oferta no mercado internacionalbáriomercado de carbonato, que teve um enorme impacto no mercado da Chinabárioindústria carbonática. Os fabricantes estão dispostos a reduzir os preços para sobreviver. Ao mesmo tempo, as empresas exportadoras chinesas também enfrentam investigações anti-dumping provenientes do estrangeiro. Com a melhoria contínua dos requisitos de proteção ambiental, algunsbárioas empresas de produção de sal na China também enfrentam problemas de proteção ambiental. Para promover o desenvolvimento da Chinabárioindústria de sal,bárioas empresas de produção de sal na China devem ter como base a proteção e a segurança ambiental, pesquisar e introduzir continuamente tecnologias avançadas e desenvolver novos produtos que atendam às exigências da época e tenham alto conteúdo tecnológico.

Dados de produção e exportação de barita na China

Segundo dados do Serviço Geológico dos Estados Unidos, a produção de barita na China foi de aproximadamente 41 milhões de toneladas em 2014. Segundo estatísticas alfandegárias chinesas, de janeiro a dezembro de 2014, a China exportou 92588597 quilos debáriosulfato, um aumento de 0,18% em relação ao mesmo período do ano passado. O valor acumulado das exportações foi de 6.549.6598 dólares americanos, um aumento de 20,99% em relação ao mesmo período do ano passado. O preço unitário de exportação foi de 0,71 dólares por quilograma, um aumento de 0,12 dólares por quilograma em relação ao mesmo período do ano passado. Entre eles, em dezembro de 2014, a China exportou 8.768.648 quilogramas debáriosulfato, um aumento de 8,19% em relação ao mesmo período do ano passado. O valor exportado foi de 8.385.141 dólares americanos, um aumento de 5,1% em relação ao mesmo período do ano passado.

De acordo com dados alfandegários chineses, em junho de 2015, a China exportou 170.000 toneladas debáriosulfato, queda de 1,7% em relação ao mesmo período do ano passado; No primeiro semestre do ano, o volume acumulado de exportações foi de 1,12 milhão de toneladas, uma redução de 6,8% em relação ao mesmo período do ano anterior; 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%, ocupando a 14ª posição. Os principais minerais da natureza são a barita (báriosulfato BaSO4) e witherita (báriocarbonato BaCO3). Entre eles, a barita é o mineral mais comum do bário, que é composto porbáriosulfato e ocorre em veios hidrotermais de baixa temperatura, como veios de barita de quartzo, veios de barita fluorita, etc.báriocontendo natureza mineral, além da barita, e seu principal componente ébáriocarbonato.

Segundo dados do Serviço Geológico dos Estados Unidos de 2015, o recurso global de barita é de aproximadamente 2 bilhões de toneladas, das quais 740 milhões de toneladas são comprovadas. As reservas globais de barita são de 350 milhões de toneladas. A China é o país com os recursos de barita mais abundantes. Outros países com ricos recursos de barita incluem Cazaquistão, Turquia, Índia, Tailândia, Estados Unidos e México. Fontes famosas de barita 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.

Segundo dados do Serviço Geológico dos Estados Unidos em 2015, a produção global de barita foi de 9,23 milhões de toneladas em 2013 e aumentou para 9,26 milhões de toneladas em 2014. Em 2014, a China foi o maior produtor de barita, com uma produção de 4,1 milhões de toneladas. , respondendo por aproximadamente 44,3% da produção total global. Índia, Marrocos e Estados Unidos ocupam o segundo, terceiro e quarto lugar, respectivamente, com produção de 1,6 milhão de toneladas, 1 milhão de toneladas e 720.000 toneladas.

2. Distribuição deBárioRecursos na China

A China é rica embáriorecursos minerais, com uma reserva total prevista de mais de 1 bilhão de toneladas. Além disso, o teor do minério de bário é relativamente elevado e as suas reservas e produção estão atualmente em primeiro lugar no mundo. O mais comumbáriocontendo mineral na natureza é a barita. A reserva global de barita 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 ocupando o primeiro lugar no mundo.

De acordo com os dados de “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 de barita, distribuídos 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 confirmada de 390 milhões de toneladas de minério. Da distribuição provincial (regional) de barita, a província de Guizhou possui o maior número de minas de barita, respondendo por 34% das reservas totais 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 jazida é principalmente sedimentar, respondendo por 60% do total das reservas. Além disso, existem também tipos de camadas controladas (endogenéticas), sedimentares vulcânicas, hidrotérmicas e intemperizadas (inclinação residual). O período de mineralização ocorreu principalmente na era Paleozóica, e depósitos de barita também foram formados durante os períodos Cenozóico Siniano e Mesozóico.

Características dos recursos minerais de barita na China

Do ponto de vista quantitativo, os minerais de barita na China estão distribuídos principalmente na região central; Em termos de teor, quase todos os minerais ricos estão concentrados principalmente em Guizhou e Guangxi; Do ponto de vista da escala dos depósitos de minério, os depósitos de barita da China são principalmente de grande e médio porte. Apenas as duas áreas mineiras de Guizhou Tianzhu Dahe Bian e Hunan Xinhuang Gongxi representam mais de metade das reservas nestas áreas. Freqüentemente, um único tipo de barita é o principal tipo de minério, e a composição mineral e a proporção da composição química são relativamente simples e puras, como a mina de barita Hunan Xinhuang Gongxi. Além disso, existem também 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 compreende duas etapas: a produção de óxido de bário e a produção de bário metálico por redução térmica do metal (redução aluminotérmica).

(1) Preparação debárioóxido

O minério de barita de alta qualidade requer primeiro seleção manual e flotação, seguida pela remoção de ferro e silício para obter um concentrado contendo mais de 96%báriosulfato. Misture pó mineral com tamanho de partícula inferior a 20 mesh e pó de carvão ou coque de petróleo em uma proporção de peso de 4:1 e calcine a 1100 ℃ em um forno reverberatório.Bárioo sulfato é reduzido a sulfeto de bário (comumente conhecido como “cinza negra”), 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 calcine 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 a 700-800 ℃. Portanto, para evitar a produção de peróxido de bário, os produtos calcinados precisam ser resfriados ou temperados sob proteção de gás inerte.

(2) Produção debário metálicopelo método de redução aluminotérmica

Existem duas reações para a redução do alumínio embárioóxido devido a diferentes ingredientes:

6BaO+2Al → 3BaO • Al2O3+3Ba ↑

Ou: 4BaO+2Al → BaO • Al2O3+3Ba ↑

Em temperaturas variando de 1.000 a 1.200 ℃, essas duas reações produzem muito poucobário, por isso é necessário usar uma bomba de vácuo para transferir continuamentebáriovapor da zona de reação para a 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 comuns de bário

(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 torrando-os e reduzindo-os a 1100-1200 ℃ para obter o derretimento de sulfeto de bário. O dióxido de carbono é introduzido nobáriosolução de sulfeto para carbonização, e o obtidobárioa pasta de carbonato é submetida a lavagem de dessulfuração e filtração a vácuo. Em seguida, é seco e triturado 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 dupla decomposição 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 reage com sal de amônio para gerar solúvelbáriosal e carbonato de amônio são reciclados para uso. O solúvelbárioo sal é adicionado ao carbonato de amônio para precipitar o 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 de fase sólida

Báriotitanato pode ser preparado por calcinaçãobáriocarbonato e dióxido de titânio, que podem ser dopados com qualquer outro material.

② Método de coprecipitação

Dissolverbáriocloreto e tetracloreto de titânio em uma mistura de substâncias iguais, aquecer a 70 ° C e, em seguida, soltar ácido oxálico para obter um precipitado de hidratadobáriotitanato [BaTiO (C2O4) 2-4H2O]. Lavar, secar e depois pirólise para obter titanato de bário.

(3) Método de preparação debáriocloreto

O processo de produção debáriocloreto inclui principalmente método de 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 do carbonato. Feito de pedra murcha (carbonato de bário) como matéria-prima.

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

Além disso, existe o método do cloreto de magnésio. Preparado tratandobáriosulfeto com cloreto de magnésio.