Bario Metal (1)

1. Introducción básica

Nombre chino:Bario, nombre en inglés:Bario, símbolo del elementoBa, número atómico 56 en la tabla periódica, es un elemento metálico alcalinotérreo del grupo IIA con una densidad de 3,51 g/centímetro cúbico, un punto de fusión de 727 °C (1000 K, 1341 °F) y un punto de ebullición de 1870 ° C (2143 K, 3398 °F). El bario es un metal alcalinotérreo con un brillo blanco plateado, con un color de llama verde amarillento, suave y dúctil.BarioTiene propiedades químicas muy activas y puede reaccionar con la mayoría de los no metales.BarioNunca se ha encontrado como una sola sustancia en la naturaleza.BarioLas sales son tóxicas exceptobariosulfato. Además,bario metálicotiene una fuerte reducibilidad y puede reducir la mayoría de los óxidos, haluros y sulfuros metálicos para obtener los metales correspondientes. el contenido debarioen la corteza es del 0,05%, y los minerales más comunes en la naturaleza son la barita (bariosulfato) y witherita (bariocarbonato). El bario se utiliza ampliamente en campos como la electrónica, la cerámica, la medicina y el petróleo.

2 、 El descubrimiento deBarioy el estado de desarrollo de ChinaBarioIndustria

1. Una breve historia del descubrimiento debario

Los sulfuros de metales alcalinotérreos exhiben fosforescencia, lo que significa que continúan emitiendo luz en la oscuridad durante un período de tiempo después de haber sido expuestos a la luz. Es precisamente por esta característica quebarioLos compuestos han comenzado a recibir atención.

En 1602, V. Casiorolus, un zapatero de Bolonia, Italia, descubrió que una barita que conteníabarioEl sulfato emitía luz en la oscuridad después de tostarlo con sustancias combustibles. Este fenómeno despertó el interés de los químicos europeos. En 1774, el químico sueco CW Scheele descubrió un nuevo elemento en la barita, pero no pudo separarlo, sólo el óxido de ese elemento. En 1776, Johan Gottlieb Gahn aisló este óxido en un estudio similar. Guyton de Morveau se refirió inicialmente a barita como barote, y luego Antoine Lavoisier la rebautizó como barita (tierra pesada). En 1808, el químico británico Humphry Davy utilizó mercurio como cátodo, platino como ánodo y barita electrolizada (BaSO4) para producirbarioamalgama. Después de una destilación para eliminar el mercurio, se obtuvo un metal de baja pureza al que se denominóbario.

Las aplicaciones industriales también tienen una historia de más de cien años

Ya a mediados del siglo XIX, la gente empezó a utilizar barita (un mineral importante para producirbarioybariocompuestos) como relleno para pinturas. Desde este siglo, la barita se ha convertido en la principal materia prima para la fabricación de diversosbarioque contengan productos químicos. Debido a su proporción significativa, propiedades químicas estables e insoluble en agua y ácidos, la barita se ha utilizado como agente de peso para lodos de perforación de petróleo y gas ya en la década de 1920.BarioEl sulfato se utiliza en la producción de pigmentos blancos y puede usarse como carga y colorante para caucho.

2. Situación de Chinabarioindustria

Comúnbariolas sales incluyenbariosulfato,barionitrato, cloruro de bario,bariocarbonato,bariocianuro, etcBarioLos productos de sal se utilizan principalmente en la industria electrónica como aditivos para tubos de imágenes en color y materiales magnéticos.

En la actualidad, China se ha convertido en el mayor productor mundial debariosales. La capacidad de producción anual global debarioEl carbonato es de unas 900.000 toneladas, con una producción de unas 700.000 toneladas, mientras que la capacidad de producción anual de China es de unas 700.000 toneladas, con una producción anual de unas 500.000 toneladas, lo que representa más del 70% de la producción mundial.bariocapacidad de producción y producción de carbonatos. ChinabarioLos productos de carbonato se han exportado en grandes cantidades durante mucho tiempo y China se ha convertido en el mayor exportador mundial debariocarbonato.

Los problemas que enfrenta el desarrollo deBarioIndustria de la sal en China

Aunque China es el mayor productor y exportador mundial debariocarbonato, no es un gran productor de carbonato de bario. En primer lugar, hay pocas empresas de gran escalabarioempresas de producción de carbonato en China, y hay muy pocas empresas que hayan logrado una producción a gran escala; En segundo lugar, ChinabarioLos productos carbonatados tienen una estructura única y carecen de productos de alta tecnología. Aunque algunas fábricas están investigando y produciendo actualmentebariocarbonato, su estabilidad es pobre. Para productos de alta pureza, China también necesita importar de empresas como Alemania, Italia y Japón. Además, en los últimos años algunos países se han convertido en nuevos exportadores debariocarbonato, como Rusia, Brasil, Corea del Sur y México, lo que lleva a un exceso de oferta en el mercado internacional.bariomercado de carbonatos, que ha tenido un enorme impacto en la economía de China.barioindustria del carbonato. Los fabricantes están dispuestos a reducir los precios para sobrevivir. Al mismo tiempo, las empresas exportadoras chinas también se enfrentan a investigaciones antidumping desde el exterior. Con la mejora continua de los requisitos de protección ambiental, algunosbarioLas empresas productoras de sal en China también enfrentan problemas de protección ambiental. Para promover el desarrollo de Chinabarioindustria de la sal,barioLas empresas de producción de sal en China deben tomar como base la protección y la seguridad del medio ambiente, investigar e introducir continuamente tecnologías avanzadas y desarrollar nuevos productos que cumplan con los requisitos de los tiempos y tengan un alto contenido tecnológico.

Datos de producción y exportación de barita en China

Según datos del Servicio Geológico de Estados Unidos, la producción de barita en China fue de aproximadamente 41 millones de toneladas en 2014. Según las estadísticas aduaneras chinas, de enero a diciembre de 2014, China exportó 92588597 kilogramos debariosulfato, un aumento del 0,18% respecto al mismo periodo del año pasado. El valor acumulado de las exportaciones fue de 6.5496598 dólares estadounidenses, un aumento del 20,99% en comparación con el mismo período del año pasado. El precio unitario de exportación fue de 0,71 dólares estadounidenses por kilogramo, un aumento de 0,12 dólares estadounidenses por kilogramo en comparación con el mismo período del año pasado. Entre ellos, en diciembre de 2014, China exportó 8768648 kilogramos debariosulfato, un aumento del 8,19% respecto al mismo periodo del año pasado. El monto de las exportaciones fue de 8.385.141 dólares estadounidenses, un aumento del 5,1% en comparación con el mismo período del año pasado.

Según datos de las aduanas chinas, en junio de 2015, China exportó 170.000 toneladas debariosulfato, un descenso del 1,7% respecto al mismo periodo del año pasado; En el primer semestre del año, el volumen acumulado de exportaciones fue de 1,12 millones de toneladas, una disminución del 6,8% respecto al mismo período del año pasado; El mismo monto de exportación disminuyó un 5,4% y un 9% respectivamente en comparación con el mismo período del año pasado.

3 、 Distribución y producción de recursos de bario (barita)

1. Distribución de recursos de bario.

el contenido debarioen la corteza es del 0,05%, ubicándose en el puesto 14. Los principales minerales de la naturaleza son la barita (bariosulfato BaSO4) y witherita (bariocarbonato BaCO3). Entre ellos, la barita es el mineral de bario más común, que se compone debariosulfato y ocurre en vetas hidrotermales de baja temperatura, como vetas de barita de cuarzo, vetas de barita de fluorita, etc. La toxicidad es otro importantebarioque contiene minerales en la naturaleza, además de barita, y su componente principal esbariocarbonato.

Según datos del Servicio Geológico de Estados Unidos de 2015, el recurso mundial de barita es de aproximadamente 2 mil millones de toneladas, de las cuales 740 millones de toneladas están probadas. Las reservas mundiales de barita son de 350 millones de toneladas. China es el país con los recursos de barita más abundantes. Otros países con ricos recursos de barita son Kazajstán, Türkiye, India, Tailandia, Estados Unidos y México. Las fuentes famosas de barita en el mundo incluyen Westman Land en el Reino Unido, Felsbonne en Rumania, Sajonia en Alemania, Tianzhu en Guizhou, Heifenggou en Gansu, Gongxi en Hunan, Liulin en Hubei, Xiangzhou en Guangxi y Shuiping en Shaanxi.

Según datos del Servicio Geológico de Estados Unidos en 2015, la producción mundial de barita fue de 9,23 millones de toneladas en 2013 y aumentó a 9,26 millones de toneladas en 2014. En 2014, China fue el mayor productor de barita, con una producción de 4,1 millones de toneladas. , representa aproximadamente el 44,3% de la producción total mundial. India, Marruecos y Estados Unidos ocupan el segundo, tercer y cuarto lugar respectivamente, con una producción de 1,6 millones de toneladas, 1 millón de toneladas y 720.000 toneladas.

2. Distribución deBarioRecursos en China

China es rica enbariorecursos minerales, con una reserva total prevista de más de mil millones de toneladas. Además, la ley del mineral de bario es relativamente alta y sus reservas y producción ocupan actualmente el primer lugar en el mundo. el mas comunbarioEl mineral que contiene en la naturaleza es la barita. La reserva global de barita es de 350 millones de toneladas, mientras que la reserva de barita en China es de 100 millones de toneladas, lo que representa aproximadamente el 29% de la reserva global total y ocupa el primer lugar en el mundo.

Según los datos de “Exploración de las principales áreas de concentración de minerales y potencial de recursos de las minas de barita de China” (Chemical Mineral Geology, 2010), China es rica en recursos de barita, distribuidos en 24 provincias (regiones) a nivel nacional, con reservas y clasificación de producción. primero en el mundo. Hay 195 áreas mineras con reservas probadas en China, con una reserva de recursos total confirmada de 390 millones de toneladas de mineral. De la distribución provincial (regional) de barita, la provincia de Guizhou tiene la mayor cantidad de minas de barita y representa el 34% de las reservas totales del país; Hunan, Guangxi, Gansu, Shaanxi y otras provincias (regiones) ocupan el segundo lugar. Las cinco provincias mencionadas representan el 80% de las reservas nacionales. El tipo de depósito es principalmente sedimentario y representa el 60% de las reservas totales. Además, también existen los tipos de capas controladas (endogenéticas), volcánicas sedimentarias, hidrotermales y erosionadas (pendiente residual). El período de mineralización fue principalmente en la era Paleozoica, y también se formaron depósitos de barita durante los períodos Cenozoico Siniano y Mesozoico.

Características de los recursos minerales de barita en China

Desde una perspectiva cuantitativa, los minerales de barita en China se distribuyen principalmente en la región central; En términos de ley, casi todos los minerales ricos se concentran principalmente en Guizhou y Guangxi; Desde la perspectiva de la escala de los depósitos de mineral, los depósitos de barita de China son principalmente de tamaño grande y mediano. Sólo las dos zonas mineras de Guizhou Tianzhu Dahe Bian y Hunan Xinhuang Gongxi representan más de la mitad de las reservas de estas zonas. A menudo, un solo tipo de barita es el tipo de mineral principal, y la composición mineral y la relación de composición química son relativamente simples y puras, como en la mina de barita Hunan Xinhuang Gongxi. Además, existen grandes reservas de co y minerales asociados que pueden aprovecharse de forma integral.

4. Proceso de producción de bario.

1. Preparación debario

La producción de bario metálico en la industria incluye dos pasos: la producción de óxido de bario y la producción de bario metálico mediante reducción térmica del metal (reducción aluminotérmica).

(1) Preparación debarioóxido

El mineral de barita de alta calidad requiere primero una selección manual y flotación, seguido de la eliminación del hierro y el silicio para obtener un concentrado que contenga más del 96%.bariosulfato. Mezclar polvo mineral con un tamaño de partícula inferior a malla 20 y polvo de carbón o coque de petróleo en una proporción en peso de 4:1, y calcinar a 1100 ℃ en un horno de reverbero.BarioEl sulfato se reduce a sulfuro de bario (comúnmente conocido como “ceniza negra”), que se lixivia con agua caliente para obtener una solución de sulfuro de bario. Para convertir el sulfuro de bario en precipitación de carbonato de bario, es necesario agregar carbonato de sodio o introducir dióxido de carbono en la solución acuosa de sulfuro de bario. Mezcle carbonato de bario con polvo de carbón y calcine a más de 800 ℃ para obtener óxido de bario. Cabe señalar que el óxido de bario se oxida para formar peróxido de bario a 500-700 ℃, y el peróxido de bario puede descomponerse para formarbarioÓxido a 700-800 ℃. Por lo tanto, para evitar la producción de peróxido de bario, los productos calcinados deben enfriarse o apagarse bajo protección de gas inerte.

(2) Producción demetal bariopor método de reducción aluminotérmica

Hay dos reacciones para la reducción de aluminio debarioóxido debido a diferentes ingredientes:

6BaO+2Al → 3BaO • Al2O3+3Ba ↑

O: 4BaO+2Al → BaO • Al2O3+3Ba ↑

A temperaturas que oscilan entre 1000 y 1200 ℃, estas dos reacciones producen muy pocobario, por lo que es necesario utilizar una bomba de vacío para transferir continuamentebariovapor desde la zona de reacción a la zona de condensación para que la reacción avance continuamente hacia la derecha. El residuo de la reacción es tóxico y sólo puede desecharse después del tratamiento.

2. Preparación de compuestos de bario comunes.

(1) Método de preparación debariocarbonato

① Método de carbonización

El método de carbonización implica principalmente mezclar barita y carbón en una cierta proporción, triturarlos en un horno rotatorio y tostarlos y reducirlos a 1100-1200 ℃ para obtener sulfuro de bario fundido. El dióxido de carbono se introduce en elbariosolución de sulfuro para carbonización, y el obtenidobarioLa suspensión de carbonato se somete a lavado de desulfuración y filtración al vacío. Luego, se seca y se tritura a 300 ℃ para obtener el producto terminado de carbonato de bario. Este método es adoptado por la mayoría de los fabricantes debido a su proceso simple y bajo costo.

② Método de descomposición complejo

El producto final debarioEl carbonato se puede obtener mediante la reacción de doble descomposición entre sulfuro de bario y carbonato de amonio, o mediante la reacción entre cloruro de bario y carbonato de potasio. A continuación el producto resultante se lava, filtra, seca, etc.

③ Ley de Petroquímicos Pesados ​​Tóxicos

El polvo de mineral pesado tóxico se hace reaccionar con sal de amonio para generar solubles.bariola sal y el carbonato de amonio se reciclan para su uso. el solublebarioSe agrega sal al carbonato de amonio para precipitar el carbonato de bario refinado, que se filtra y se seca para producir un producto terminado. Además, las aguas madre obtenidas pueden reciclarse y reutilizarse.

(2) Método de preparación debariotitanato

① Método de fase sólida

BarioEl titanato se puede preparar calcinando.bariocarbonato y dióxido de titanio, que pueden estar dopados con cualquier otro material.

② Método de coprecipitación

DisolverbarioCloruro y tetracloruro de titanio en una mezcla de sustancias iguales, calentar a 70 ° C y luego dejar caer ácido oxálico para obtener un precipitado de hidratado.bariotitanato [BaTiO(C2O4)2-4H2O]. Lavar, secar y luego pirólisis para obtener titanato de bario.

(3) Método de preparación debariocloruro

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

① Método del ácido clorhídrico.

②Bariométodo del carbonato. Elaborado a partir de piedra marchita (carbonato de bario) como materia prima.

③ Método del cloruro de calcio. Reducir una mezcla de barita y cloruro de calcio con carbono.

Además, existe el método del cloruro de magnesio. Preparado tratandobariosulfuro con cloruro de magnesio.