Barium 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 de la tierra alcalina 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 de tierra alcalino con un brillo blanco plateado, con un color de llama de verde amarillo, 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 a excepción debariosulfato. Además,bario metálicotiene una fuerte reducibilidad y puede reducir la mayoría de los óxidos metálicos, haluros y sulfuros para obtener los metales correspondientes. El contenido debarioen la corteza es 0.05%, y los minerales más comunes en la naturaleza son la barita (bariosulfato) y ulliterita (bariocarbonato). El bario se usa ampliamente en campos como electrónica, cerámica, medicina y petróleo.

2 、 El descubrimiento deBarioy el estado de desarrollo de ChinaBarioIndustria

1. Una breve historia del descubrimiento debario

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

En 1602, V. Casiorolus, un zapatero en Bolonia, Italia, descubrió que una barite que contienebarioEl sulfato emitió la luz en la oscuridad después de asarla con sustancias combustibles. Este fenómeno despertó el interés de los químicos europeos. En 1774, el químico sueco CW Scheele descubrió un nuevo elemento en barite, pero no pudo separarlo, solo el óxido de ese elemento. En 1776, Johan Gottlieb Gahn aisló este óxido en un estudio similar. Baryta fue conocido inicialmente como Barote por Guyton de Morveau, y luego renombrado Baryta (Earth Heavy) por Antoine Lavoisier. En 1808, el químico británico Humphry Davy usó Mercurio como cátodo, platino como ánodo y barite electrolizada (BASO4) para producirbarioamalgama. Después de la destilación para eliminar el mercurio, se obtuvo y nombró un metal con baja purezabario.

Las aplicaciones industriales también tienen antecedentes de más de cien años

Ya a mediados del siglo XIX, las personas comenzaron a usar barite (un mineral importante para producirbarioybariocompuestos) como un relleno para pinturas. Desde este siglo, Barite se ha convertido en la principal materia prima para fabricar variosbarioque contiene productos químicos. Debido a su proporción significativa, propiedades químicas estables e insoluble en agua y ácidos, la barita se ha utilizado como agente de ponderación para el lodo de perforación de petróleo y gas ya en la década de 1920.BarioEl sulfato se usa en la producción de pigmentos blancos y se puede usar como relleno y colorante para el caucho.

2. Situación de Chinabarioindustria

ComúnbarioLas sales incluyenbariosulfato,barionitrato, cloruro de bario,bariocarbonato,bariocianuro, etc.BarioLos productos de sal se utilizan principalmente en la industria electrónica como aditivos para tubos de imagen 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 aproximadamente 900000 toneladas, con una producción de aproximadamente 700000 toneladas, mientras que la capacidad de producción anual de China es de aproximadamente 700000 toneladas, con una producción anual de aproximadamente 500000 toneladas, lo que representa más del 70% del globalbarioCapacidad de producción de carbonato y salida. De 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 enfrentan el desarrollo deBarioIndustria de la sal en China

Aunque China es el mayor productor y exportador del mundo debarioCarbonato, no es un fuerte productor de carbonato de bario. En primer lugar, hay pocos a gran escalabarioempresas de producción de carbonato en China, y hay muy pocas empresas que han logrado una producción a gran escala; En segundo lugar, ChinabarioLos productos de carbonato tienen una sola estructura y carecen de productos de alta tecnología. Aunque algunas fábricas están investigando y produciendo alta purezabariocarbonato, su estabilidad es pobre. Para productos de alta pureza, China también necesita importar de empresas como Alemania, Italia e 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 internacionalbariomercado de carbonato, que ha tenido un gran impacto en el de ChinabarioIndustria de carbonato. Los fabricantes están dispuestos a reducir los precios para sobrevivir. Al mismo tiempo, las empresas de exportación china también enfrentan investigaciones antidumping desde el extranjero. Con la mejora continua de los requisitos de protección del medio ambiente, algunosbarioLas empresas de producción de sal en China también enfrentan problemas de protección del medio ambiente. Para promover el desarrollo de ChinabarioIndustria de la sal,barioLas empresas de producción de sal en China deben tomar protección y seguridad del medio ambiente como fundamento, 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 Barite en China

Según los datos del Servicio Geológico de los Estados Unidos, la producción de Barite en China fue de aproximadamente 41 millones de toneladas en 2014. Según las estadísticas de aduanas chinas, de enero a diciembre de 2014, China exportó 92588597 kilogramos debariosulfato, un aumento del 0.18% en comparación con el mismo período del año pasado. El valor de exportación acumulativo fue de 65496598 dólares estadounidenses, un aumento de 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 de 8.19% en comparación con el mismo período del año pasado. El monto de la exportación fue de 8385141 dólares estadounidenses, un aumento del 5.1% en comparación con el mismo período del año pasado.

Según los datos de aduanas chinas, en junio de 2015, China exportó 170000 toneladas debariosulfato, una disminución del 1.7% en comparación con el mismo período del año pasado; En la primera mitad del año, el volumen de exportación acumulativo fue de 1,12 millones de toneladas, una disminución del 6,8% en comparación con el mismo período del año pasado; La misma cantidad de exportación disminuyó en un 5,4% y un 9% respectivamente en comparación con el mismo período del año pasado.

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

1. Distribución de recursos de bario

El contenido debarioen la corteza es 0.05%, clasificación 14. Los principales minerales en la naturaleza son la barita (bariosulfato baso4) y ñife (bariocarbonato bacO3). Entre ellos, la barita es el mineral más común de bario, que se compone debariosulfato y ocurre en venas hidrotérmicas de baja temperatura, como venas de barita de cuarzo, venas de barita de fluorita, etc. El toxicito es otro importantebarioque contiene mineral en la naturaleza, además de la barita, y su componente principal esbariocarbonato.

Según los datos del Servicio Geológico de los Estados Unidos en 2015, el recurso de barite global es de aproximadamente 2 mil millones de toneladas, de las cuales se prueban 740 millones de toneladas. Las reservas globales de Barite son de 350 millones de toneladas. China es el país con los recursos de barite más abundantes. Otros países con ricos recursos de barite incluyen Kazajstán, Türkiye, India, Tailandia, Estados Unidos y México. Fuentes famosas de barite en el mundo incluyen Westman Land en el Reino Unido, Felbonne 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 los datos del Servicio Geológico de los Estados Unidos en 2015, la producción global de Barite 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 Barite, con una producción de 4,1 millones de toneladas, lo que representa aproximadamente el 44,3% de la producción total global. 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 720000 toneladas.

2. Distribución deBarioRecursos en China

China es rica enbarioRecursos de mineral, con una reserva total prevista de más de mil millones de toneladas. Además, el grado de mineral de bario es relativamente alto, y sus reservas y producción se clasifican actualmente primero en el mundo. El mas comúnbarioque contiene mineral en la naturaleza es barita. La Reserva Global de Barite es de 350 millones de toneladas, mientras que la reserva de Barite en China es de 100 millones de toneladas, lo que representa aproximadamente el 29% de la reserva global total y la clasificación primero en el mundo.

Según los datos en "Exploración de las principales áreas de concentración mineral y potencial de recursos de las minas baritas de China" (Chemical Mineral Geology, 2010), China es rica en recursos de barito, distribuido en 24 provincias (regiones) en todo el país, con reservas y clasificación de producción primero en el mundo. Hay 195 áreas mineras con reservas probadas en China, con una reserva de recursos confirmada total de 390 millones de toneladas de mineral. De la distribución provincial (regional) de Barite, la provincia de Guizhou tiene las minas más baritas, representando el 34% de las reservas totales del país; Hunan, Guangxi, Gansu, Shaanxi y otras provincias (regiones) ocupan el segundo lugar. Las cinco provincias anteriores representan el 80% de las reservas nacionales. El tipo de depósito es principalmente sedimentario, y representa el 60% de las reservas totales. Además, también hay tipos controlados por capa (endogenéticos), sedimentarios volcánicos, hidrotérmicos y desgastados (pendiente residual). El período de mineralización fue principalmente en la era paleozoica, y también se formaron depósitos de barita durante los períodos cenozoicos sinios y mesozoicos.

Características de los recursos minerales de barite en China

Desde una perspectiva cuantitativa, los minerales de barite en China se distribuyen principalmente en la región central; En términos de grado, casi todos los minerales ricos se concentran principalmente en Guizhou y Guangxi; Desde la perspectiva de la escala de depósito de mineral, los depósitos de barito de China son principalmente grandes y medianos. Solo las dos áreas mineras de Guizhou Tianzhu Dahe Bian y Hunan Xinhuang Gongxi representan más de la mitad de las reservas en estas áreas. A menudo, un solo tipo de barite es el tipo de mineral principal, y la relación de composición mineral y composición química es relativamente simple y pura, como la mina de barite Hunan Xinhuang Gongxi. Además, también hay grandes reservas de CO y minerales asociados que pueden utilizarse de manera 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 a través de la reducción térmica metálica (reducción aluminotérmica).

(1) Preparación debarioóxido

El mineral de barite de alta calidad primero requiere selección manual y flotación, seguido de la eliminación de hierro y silicio para obtener un concentrado que contiene más del 96%bariosulfato. Mezcle el polvo mineral con un tamaño de partícula inferior a 20 polvo de malla y de carbón o petróleo en una relación de peso de 4: 1, y calcine a 1100 ℃ en un horno reverberatorio.BarioEl sulfato se reduce al 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 el carbonato de bario con polvo de carbono 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 formarsebarioóxido a 700-800 ℃. Por lo tanto, para evitar producir peróxido de bario, los productos calcinados deben enfriarse o enfriarse bajo protección de gas inerte.

(2) Producción debariopor 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 van de 1000 a 1200 ℃, estas dos reacciones producen muy pocobario, por lo que es necesario usar una bomba de vacío para transferir continuamentebarioVapor desde la zona de reacción a la zona de condensación para que la reacción continúe continuamente hacia la derecha. El residuo después de la reacción es tóxico y solo puede descartarse 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 determinada proporción, aplastándolos en un horno giratorio y asarlos y reducirlos a 1100-1200 ℃ para obtener la masa fundida de sulfuro de bario. El dióxido de carbono se introduce en elbariosolución de sulfuro para la carbonización, y la obtenidabarioLa suspensión de carbonato se somete a lavado de desulfurización y filtración de vacío. Luego, se seca y se tritura a 300 ℃ para obtener el producto de carbonato de bario terminado. La mayoría de los fabricantes adoptan este método debido a su proceso simple y bajo costo.

② Método de descomposición compleja

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

③ Ley petroquímica pesada tóxica

El polvo de mineral pesado tóxico se reacciona con sal de amonio para generar solublebarioLa sal y el carbonato de amonio se recicla para su uso. El solublebarioLa sal se agrega al carbonato de amonio para precipitar el carbonato de bario refinado, que se filtra y se seca para producir un producto terminado. Además, el licor madre obtenido se puede reciclar y reutilizar.

(2) Método de preparación debariotitanato

① Método de fase sólida

BarioEl titanato se puede preparar calcinandobarioCarbonato y dióxido de titanio, que se puede dopar 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 caer ácido oxálico para obtener un precipitado de hidratadobarioTitanato [Batio (C2O4) 2-4H2O]. Lave, seque y luego pirólisis para obtener titanato de bario.

(3) Método de preparación debariocloruro

El proceso de producción debarioEl cloruro incluye principalmente método de ácido clorhídrico,barioMétodo de carbonato, método de cloruro de calcio y método de cloruro de magnesio de acuerdo con diferentes métodos o materias primas.

① Método de ácido clorhídrico.

②BarioMétodo de carbonato. Hecho de piedra marchita (carbonato de bario) como materia prima.

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

Además, está el método de cloruro de magnesio. Preparado por tratarbarioSulfuro con cloruro de magnesio.