Процес екстракције баријума

(1) Припрема баријум оксида 

Висококвалитетна баритна руда мора се прво ручно одабрати и флотирати, а затим се уклањају гвожђе и силицијум да би се добио концентрат који садржи више од 96% баријум сулфата. Прах руде са величином честица мањом од 20 меша се меша са угљем или прахом петролног кокса у тежинском односу 4:1 и пече на 1100℃ у ревербераторној пећи. Баријум сулфат се редукује до баријум сулфида (обично познат као „црни пепео“), а добијени раствор баријум сулфида се излужује врућом водом. Да би се баријум сулфид претворио у талог баријум карбоната, потребно је додати натријум карбонат или угљен-диоксид у водени раствор баријум сулфида. Баријум оксид се може добити мешањем баријум карбоната са угљеничним прахом и калцинацијом на температури изнад 800℃. Треба напоменути да се баријум оксид оксидује да би се формирао баријум пероксид на 500-700℃, а баријум пероксид се може разложити да би се формирао баријум оксид на 700-800℃. Стога, да би се избегло стварање баријум пероксида, калцинисани производ треба охладити или угасити под заштитом инертног гаса. 

(2) Алуминотермичка редукција за производњу металног баријума 

Због различитих састојака, постоје две реакције редуковања баријум оксида алуминијумом:

6БаО+2Ал→3БаО•Ал2О3+3Ба↑

Или: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

На 1000-1200℃, ове две реакције производе врло мало баријума, тако да је потребна вакуум пумпа за континуирано преношење баријумске паре из зоне реакције у зону кондензације како би реакција могла да се одвија удесно. Остатак након реакције је токсичан и потребно га је третирати пре него што се може одложити.

Припрема уобичајених једињења баријума 

(1) Метода припреме баријум карбоната 

① Метода карбонизације

Метода карбонизације углавном подразумева мешање барита и угља у одређеној пропорцији, њихово дробљење у ротационој пећи и калцинацију и редукцију на 1100-1200℃ да би се добио растоп баријум сулфида. Угљен-диоксид се уводи у раствор баријум сулфида ради карбонизације, а реакција је следећа:

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

Добијена суспензија баријум карбоната се десумпорише, пере и вакуумски филтрира, а затим суши и дроби на 300℃ да би се добио готов производ баријум карбоната. Ова метода је једноставна у процесу и јефтина, па је усваја већина произвођача.

② Метода двоструке декомпозиције

Баријум сулфид и амонијум карбонат подлежу двострукој реакцији разлагања, а реакција је следећа:

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

Или баријум хлорид реагује са калијум карбонатом, а реакција је следећа:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

Производ добијен реакцијом се затим пере, филтрира, суши итд. да би се добио готов производ баријум карбоната.

③ Метода са баријум карбонатом

Прах баријум карбоната реагује са амонијум сољу да би се добила растворљива баријумова со, а амонијум карбонат се рециклира. Растворљива баријумова со се додаје амонијум карбонату да би се исталожио рафинисани баријум карбонат, који се филтрира и суши да би се добио готов производ. Поред тога, добијена матична течност се може рециклирати. Реакција је следећа:

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

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

Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O 

(2) Метода припреме баријум титаната 

① Метода чврсте фазе

Баријум титанат се може добити калцинацијом баријум карбоната и титанијум диоксида, а могу се у њега додати и други материјали. Реакција је следећа:

ТиО2 + БаЦО3 = БаТиО3 + ЦО2↑

② Метода копреципитације

Баријум хлорид и титанијум тетрахлорид се мешају и растварају у једнаким количинама, загревају на 70°C, а затим се кап по кап додаје оксална киселина да би се добио хидратисани талог баријум титанил оксалата [BaTiO(C2O4)2•4H2O], који се пере, суши, а затим пиролизује да би се добио баријум титанат. Реакција је следећа:

БаЦл2 + ТиЦл4 + 2Х2Ц2О4 + 5Х2О = БаТиО(Ц2О4)2•4Х2О↓ + 6ХЦл

БаТиО(Ц2О4)2•4Х2О = БаТиО3 + 2ЦО2↑ + 2ЦО↑ + 4Х2О

Након мућења метатитанске киселине, додаје се раствор баријум хлорида, а затим се уз мешање додаје амонијум карбонат да би се створио копреципитат баријум карбоната и метатитанске киселине, који се калцинише да би се добио производ. Реакција је следећа:

БаЦл2 + (НХ4)2ЦО3 = БаЦО3 + 2НХ4Цл

Х2ТиО3 + БаЦО3 = БаТиО3 + ЦО2↑ + Х2О 

(3) Припрема баријум хлорида 

Процес производње баријум хлорида углавном обухвата метод хлороводоничне киселине, метод баријум карбоната, метод калцијум хлорида и метод магнезијум хлорида према различитим методама или сировинама.

① Метода са хлороводоничном киселином. Када се баријум сулфид третира хлороводоничном киселином, главна реакција је:

BaS+2HCI=BaCl2+H2S↑+Q