钡的提取方法_钡的生产工艺-金属百科

钡的提取工艺

钡的制取

工业上金属钡的制取包括氧化钡制取和金属热还原（铝热还原）制取金属钡两个步骤。
（1）氧化钡的制取
优质重晶石矿首先需要经手选和浮选，之后经过去铁和硅后得到含硫酸钡大于96%的精矿。将粒度小于20目的矿粉与煤或石油焦粉按重量比4∶1混合，在反射炉内于1100℃下焙烧，硫酸钡被还原成硫化钡（俗称"黑灰"），用热水浸出得到的硫化钡溶液。为了使硫化钡转化成碳酸钡沉淀，需要向硫化钡水溶液中加入碳酸钠或通入二氧化碳。将碳酸钡与炭粉混合后于800℃以上煅烧，即可制得氧化钡。需要注意的是，氧化钡在500-700℃时氧化生成过氧化钡，在700-800℃时过氧化钡又可分解生成氧化钡，因而为了避免生产过氧化钡，煅烧产物需要在惰性气体保护下冷却或淬冷。
（2）铝热还原法生产金属钡
铝还原氧化钡的反应因配料不同有以下两种：
6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑
或：4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑
在1000～1200℃时，这两种反应产出的钡很少，所以需要用真空泵将钡蒸气不断地从反应区转移到冷凝区，反应才能不断向右进行。反应后的残渣有毒，需经处理才能弃去。

常见钡化合物的制取

（1）碳酸钡的制备方法
①碳化法
碳化法主要是将重晶石和煤按照一定比例混合，经破碎进入回转炉在1100-1200℃下焙烧还原制得硫化钡熔体。在硫化钡溶液中通入二氧化碳进行碳化，反应如下：
BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S
将得到的碳酸钡浆液经脱硫洗涤和真空过滤，然后在300℃下进行干燥、粉碎，即可得到碳酸钡成品。该方法工艺简单、成本低，因而被大多数厂家采用。
②复分解法
由硫化钡与碳酸铵进行复分解反应，反应如下：
BaS+(NH4)2CO3=BaCO3+(NH4)2S
或用氯化钡与碳酸钾反应，反应如下：
BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl
反应所得的产物再经洗涤、过滤、干燥等，即可以得到碳酸钡成品。
③毒重石化法
将毒重石矿粉与铵盐反应生成可溶性钡盐，同时将碳酸铵回收使用，可溶性钡盐加入碳酸铵沉淀出精制碳酸钡，经过滤、干燥后制成成品。此外，得到的母液可回收循环使用。反应如下：
BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2
BaCl2+2NH4OH=Ba(OH)2+2NH4Cl
Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O
（2）钛酸钡的制取方法
①固相法
通过煅烧碳酸钡和二氧化钛可制得钛酸钡，其中可掺杂任意其他材料。反应如下：
TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑
②共沉淀法
将氯化钡和四氯化钛按等物质混合溶解，加热至70°C，然后滴入草酸，得到水合草酸钛酰钡[BaTiO(C2O4)2•4H2O]沉淀，经洗涤、干燥，再进行热解，最后得到钛酸钡。反应如下：
BaCl2 + TiCl4 + 2H2C2O4 + 5H2O = BaTiO(C2O4)2•4H2O↓ + 6HCl
BaTiO(C2O4)2•4H2O = BaTiO3 + 2CO2↑ + 2CO↑ + 4H2O
偏钛酸经打浆后加入氯化钡溶液，然后在搅拌下加入碳酸铵，生成碳酸钡和偏钛酸共沉淀，煅烧后得产品。反应如下：
BaCl2 + (NH4)2CO3 = BaCO3 + 2NH4Cl
H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O
（3）氯化钡的制取方法
氯化钡的生产工艺按方法或原料的不同，主要有盐酸法、碳酸钡法、氯化钙法和氯化镁法。
①盐酸法。用盐酸处理硫化钡，主要反应为：
BaS+2HCI=BaCl2+H2S↑+Q
②碳酸钡法。以毒重石(碳酸钡)为原料制得，主要反应有：
BaCO3+2HCI=BaCl2+CO2↑+H2O
③碳化法
④氯化钙法。用碳还原重晶石与氯化钙的混合物。
此外，还有氯化镁法。用氯化镁处理硫化钡制得。