Proceso de extracción de bario

(1) Preparación de óxido de bario 

El mineral de barita de alta calidad debe seleccionarse manualmente y flotarse, y luego se eliminan el hierro y el silicio para obtener un concentrado con más del 96 % de sulfato de bario. El polvo de mineral, con un tamaño de partícula inferior a 20 mesh, se mezcla con polvo de carbón o coque de petróleo en una proporción de 4:1 y se tuesta a 1100 °C en un horno de reverbero. El sulfato de bario se reduce a sulfuro de bario (comúnmente conocido como "ceniza negra") y la solución de sulfuro de bario obtenida se lixivia con agua caliente. Para convertir el sulfuro de bario en carbonato de bario precipitado, se añade carbonato de sodio o dióxido de carbono a la solución acuosa de sulfuro de bario. El óxido de bario se puede obtener mezclando carbonato de bario con polvo de carbón y calcinándolo a más de 800 °C. Cabe señalar que el óxido de bario se oxida para formar peróxido de bario a 500-700 °C, y el peróxido de bario puede descomponerse para formar óxido de bario a 700-800 °C. Por lo tanto, para evitar la producción de peróxido de bario, el producto calcinado debe enfriarse o templarse bajo la protección de un gas inerte. 

(2) Método de reducción aluminotérmica para producir bario metálico 

Debido a los diferentes ingredientes, hay dos reacciones de reducción de óxido de bario por aluminio:

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba ↑

O: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

A 1000-1200 °C, estas dos reacciones producen muy poco bario, por lo que se necesita una bomba de vacío para transferir continuamente el vapor de bario desde la zona de reacción a la zona de condensación, de modo que la reacción pueda continuar hacia la derecha. El residuo resultante es tóxico y debe tratarse antes de desecharse.

Preparación de compuestos comunes de bario 

(1) Método de preparación de carbonato de bario 

① Método de carbonización

El método de carbonización consiste principalmente en mezclar barita y carbón en una proporción determinada, triturarlos en un horno rotatorio y calcinarlos y reducirlos a 1100-1200 °C para obtener una masa fundida de sulfuro de bario. Se introduce dióxido de carbono en la solución de sulfuro de bario para la carbonización, y la reacción es la siguiente:

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

La suspensión de carbonato de bario obtenida se desulfuriza, se lava y se filtra al vacío, y luego se seca y tritura a 300 °C para obtener un producto final de carbonato de bario. Este método es sencillo y económico, por lo que es adoptado por la mayoría de los fabricantes.

② Método de doble descomposición

El sulfuro de bario y el carbonato de amonio experimentan una reacción de doble descomposición, y la reacción es la siguiente:

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

O bien el cloruro de bario reacciona con carbonato de potasio, y la reacción es la siguiente:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

El producto obtenido de la reacción se lava luego, se filtra, se seca, etc. para obtener un producto terminado de carbonato de bario.

③ Método del carbonato de bario

El polvo de carbonato de bario se hace reaccionar con sal de amonio para generar sal de bario soluble, y el carbonato de amonio se recicla. La sal de bario soluble se añade al carbonato de amonio para precipitar el carbonato de bario refinado, que se filtra y se seca para obtener el producto final. Además, las aguas madres obtenidas pueden reciclarse. La reacción es la siguiente:

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

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

Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O 

(2) Método de preparación de titanato de bario 

① Método de fase sólida

El titanato de bario se puede obtener calcinando carbonato de bario y dióxido de titanio, y se le puede añadir cualquier otro material. La reacción es la siguiente:

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2 ↑

② Método de coprecipitación

Se mezclan cloruro de bario y tetracloruro de titanio, se disuelven en cantidades iguales, se calientan a 70 °C y se añade ácido oxálico gota a gota para obtener un precipitado de titanil oxalato de bario hidratado [BaTiO(C₂O₄)₂·4H₂O]. Este precipitado se lava, se seca y se piroliza para obtener titanato de bario. La reacción es la siguiente:

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

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

Tras batir el ácido metatitánico, se añade una solución de cloruro de bario y, a continuación, carbonato de amonio bajo agitación para generar un coprecipitado de carbonato de bario y ácido metatitánico, que se calcina para obtener el producto. La reacción es la siguiente:

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

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2 ↑ + H2O 

(3) Preparación de cloruro de bario 

El proceso de producción de cloruro de bario incluye principalmente el método del ácido clorhídrico, el método del carbonato de bario, el método del cloruro de calcio y el método del cloruro de magnesio según los diferentes métodos o materias primas.

1. Método del ácido clorhídrico. Al tratar el sulfuro de bario con ácido clorhídrico, la reacción principal es:

BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑+Q