Baryum Métal (1)

1、Introduction de base

Nom chinois :Baryum, nom anglais :Baryum, symbole d'élémentBa, numéro atomique 56 dans le tableau périodique, est un élément métallique alcalino-terreux du groupe IIA avec une densité de 3,51 g/centimètre cube, un point de fusion de 727 °C (1 000 K, 1 341 °F) et un point d'ébullition de 1 870 °F. C (2143K, 3398°F). Le baryum est un métal alcalino-terreux avec un éclat blanc argenté, avec une couleur de flamme jaune vert, doux et ductile.Baryumpossède des propriétés chimiques très actives et peut réagir avec la plupart des non-métaux.Baryumn'a jamais été trouvé sous forme de substance unique dans la nature.Baryumles sels sont toxiques sauf pourbaryumsulfate. En outre,baryum métalliquea une forte réductibilité et peut réduire la plupart des oxydes, halogénures et sulfures métalliques pour obtenir les métaux correspondants. Le contenu debaryumdans la croûte est de 0,05 %, et les minéraux les plus courants dans la nature sont la barytine (baryumsulfate) et la withérite (baryumcarbonate). Le baryum est largement utilisé dans des domaines tels que l'électronique, la céramique, la médecine et le pétrole.

2、La découverte deBaryumet l'état de développement de la ChineBaryumIndustrie

1. Bref historique de la découverte debaryum

Les sulfures de métaux alcalino-terreux présentent une phosphorescence, ce qui signifie qu'ils continuent d'émettre de la lumière dans l'obscurité pendant un certain temps après avoir été exposés à la lumière. C'est précisément à cause de cette caractéristique quebaryumles composés ont commencé à retenir l’attention.

En 1602, V. Casiorolus, cordonnier de Bologne, en Italie, découvrit qu'une barytine contenantbaryumle sulfate émettait de la lumière dans l’obscurité après l’avoir grillé avec des substances combustibles. Ce phénomène a suscité l'intérêt des chimistes européens. En 1774, le chimiste suédois CW Scheele découvrit un nouvel élément dans la barytine, mais il fut incapable de le séparer, seulement l'oxyde de cet élément. En 1776, Johan Gottlieb Gahn isola cet oxyde dans une étude similaire. La baryte a été initialement appelée barote par Guyton de Morveau, puis rebaptisée baryte (terre lourde) par Antoine Lavoisier. En 1808, le chimiste britannique Humphry Davy a utilisé du mercure comme cathode, du platine comme anode et de la barytine électrolysée (BaSO4) pour produirebaryumamalgame. Après distillation pour éliminer le mercure, un métal de faible pureté a été obtenu et nommébaryum.

Les applications industrielles ont également une histoire de plus de cent ans

Dès le milieu du XIXe siècle, les gens ont commencé à utiliser la barytine (un minéral important pour la production debaryumetbaryumcomposés) comme charge pour les peintures. Depuis ce siècle, la barytine est devenue la principale matière première pour la fabrication de diversbaryumcontenant des produits chimiques. En raison de sa proportion importante, de ses propriétés chimiques stables et de son insoluble dans l’eau et les acides, la barytine a été utilisée comme agent alourdissant pour les boues de forage pétrolier et gazier dès les années 1920.Baryumle sulfate est utilisé dans la production de pigments blancs et peut être utilisé comme charge et colorant pour le caoutchouc.

2. Situation de la Chinebaryumindustrie

Communbaryumles sels comprennentbaryumsulfate,baryumnitrate, chlorure de baryum,baryumcarbonate,baryumcyanure, etc.BaryumLes produits à base de sel sont principalement utilisés dans l'industrie électronique comme additifs pour les tubes cathodiques couleur et les matériaux magnétiques.

À l'heure actuelle, la Chine est devenue le plus grand producteur mondial debaryumsels. La capacité de production annuelle mondiale debaryumle carbonate est d'environ 900 000 tonnes, avec une production d'environ 700 000 tonnes, tandis que la capacité de production annuelle de la Chine est d'environ 700 000 tonnes, avec une production annuelle d'environ 500 000 tonnes, ce qui représente plus de 70 % de la production mondiale.baryumcapacité et rendement de production de carbonate. La Chinebaryumles produits carbonatés sont exportés en grandes quantités depuis longtemps et la Chine est devenue le plus grand exportateur mondial debaryumcarbonate.

Les problèmes rencontrés par le développement deBaryumIndustrie du sel en Chine

Bien que la Chine soit le plus grand producteur et exportateur mondial debaryumcarbonate, ce n'est pas un fort producteur de carbonate de baryum. Premièrement, il existe peu de projets à grande échellebaryumentreprises de production de carbonate en Chine, et très peu d'entreprises ont réalisé une production à grande échelle ; Deuxièmement, la Chinebaryumles produits carbonatés ont une structure unique et manquent de produits de haute technologie. Bien que certaines usines recherchent et produisent actuellement des produits de haute puretébaryumcarbonate, sa stabilité est mauvaise. Pour les produits de haute pureté, la Chine doit également importer des sociétés telles que l’Allemagne, l’Italie et le Japon. En outre, ces dernières années, certains pays sont devenus de nouveaux exportateurs debaryumcarbonate, comme la Russie, le Brésil, la Corée du Sud et le Mexique, conduisant à une offre excédentaire sur le marché international.baryummarché du carbonate, qui a eu un impact énorme sur le marché chinoisbaryumindustrie des carbonates. Les fabricants sont prêts à baisser les prix pour survivre. Dans le même temps, les entreprises exportatrices chinoises font également l'objet d'enquêtes antidumping de l'étranger. Avec l'amélioration continue des exigences en matière de protection de l'environnement, certainsbaryumLes entreprises de production de sel en Chine sont également confrontées à des problèmes de protection de l'environnement. Afin de promouvoir le développement de la Chinebaryumindustrie du sel,baryumLes entreprises de production de sel en Chine devraient prendre la protection de l'environnement et la sécurité comme base, rechercher et introduire continuellement des technologies de pointe et développer de nouveaux produits qui répondent aux exigences de l'époque et ont un contenu technologique élevé.

Données sur la production et l’exportation de barytine en Chine

Selon les données du United States Geological Survey, la production de barytine en Chine était d'environ 41 millions de tonnes en 2014. Selon les statistiques des douanes chinoises, de janvier à décembre 2014, la Chine a exporté 9 2588 597 kilogrammes de barytine.baryumsulfate, soit une augmentation de 0,18% par rapport à la même période de l'année dernière. La valeur cumulée des exportations s'élève à 6 549 6598 dollars américains, soit une augmentation de 20,99 % par rapport à la même période de l'année dernière. Le prix unitaire à l'exportation était de 0,71 dollar américain par kilogramme, soit une augmentation de 0,12 dollar américain par kilogramme par rapport à la même période de l'année dernière. Parmi eux, en décembre 2014, la Chine a exporté 8 768 648 kilogrammes debaryumsulfate, soit une augmentation de 8,19% par rapport à la même période de l'année dernière. Le montant des exportations s'est élevé à 8 385 141 dollars américains, soit une augmentation de 5,1% par rapport à la même période de l'année dernière.

Selon les données des douanes chinoises, en juin 2015, la Chine a exporté 170 000 tonnes debaryumle sulfate, en baisse de 1,7% par rapport à la même période l'an dernier ; Au premier semestre, le volume cumulé des exportations était de 1,12 million de tonnes, soit une baisse de 6,8 % par rapport à la même période de l'année dernière ; Le même montant d'exportation a diminué respectivement de 5,4% et 9% par rapport à la même période de l'année dernière.

3、 Distribution et production de ressources en baryum (barytine)

1. Répartition des ressources en baryum

Le contenu debaryumdans la croûte est de 0,05%, se classant au 14ème rang. Les principaux minéraux naturels sont la barytine (baryumsulfate BaSO4) et withérite (baryumcarbonate BaCO3). Parmi eux, la barytine est le minéral de baryum le plus courant, composé debaryumsulfate et se produit dans les veines hydrothermales à basse température, telles que les veines de barytine de quartz, les veines de barytine fluorite, etc. La toxicite est un autre importantbaryumcontenant des minéraux dans la nature, en plus de la barytine, et son composant principal estbaryumcarbonate.

Selon les données de l'United States Geological Survey de 2015, les ressources mondiales de barytine s'élèvent à environ 2 milliards de tonnes, dont 740 millions de tonnes sont prouvées. Les réserves mondiales de barytine s'élèvent à 350 millions de tonnes. La Chine est le pays qui possède les ressources en barytine les plus abondantes. Parmi les autres pays possédant de riches ressources en barytine figurent le Kazakhstan, la Turquie, l'Inde, la Thaïlande, les États-Unis et le Mexique. Les sources célèbres de barytine dans le monde comprennent Westman Land au Royaume-Uni, Felsbonne en Roumanie, la Saxe en Allemagne, Tianzhu au Guizhou, Heifenggou au Gansu, Gongxi au Hunan, Liulin au Hubei, Xiangzhou au Guangxi et Shuiping au Shaanxi.

Selon les données du United States Geological Survey en 2015, la production mondiale de barytine était de 9,23 millions de tonnes en 2013 et a augmenté à 9,26 millions de tonnes en 2014. En 2014, la Chine était le plus grand producteur de barytine, avec une production de 4,1 millions de tonnes. , représentant environ 44,3 % de la production totale mondiale. L'Inde, le Maroc et les États-Unis se classent respectivement deuxième, troisième et quatrième, avec une production de 1,6 million de tonnes, 1 million de tonnes et 720 000 tonnes.

2. Répartition desBaryumRessources en Chine

La Chine est riche enbaryumressources minérales, avec une réserve totale prévue de plus d'un milliard de tonnes. De plus, la teneur du minerai de baryum est relativement élevée et ses réserves et sa production sont actuellement classées au premier rang mondial. Le plus courantbaryumcontenant des minéraux dans la nature est la barytine. Les réserves mondiales de barytine sont de 350 millions de tonnes, tandis que les réserves de barytine en Chine sont de 100 millions de tonnes, ce qui représente environ 29 % des réserves mondiales totales et se classe au premier rang mondial.

Selon les données de « Exploration des principales zones de concentration minérale et du potentiel de ressources des mines de barytine de Chine » (Chemical Mineral Geology, 2010), la Chine est riche en ressources de barytine, réparties dans 24 provinces (régions) à l'échelle nationale, avec des réserves et un classement de production. première au monde. Il existe 195 zones minières dotées de réserves prouvées en Chine, avec une réserve totale confirmée de ressources de 390 millions de tonnes de minerai. De la répartition provinciale (régionale) de la barytine, la province du Guizhou possède le plus grand nombre de mines de barytine, représentant 34 % des réserves totales du pays ; Le Hunan, le Guangxi, le Gansu, le Shaanxi et d'autres provinces (régions) occupent la deuxième place. Les cinq provinces ci-dessus représentent 80 % des réserves nationales. Le type de gisement est principalement sédimentaire, représentant 60 % des réserves totales. En outre, il existe également des types contrôlés par couches (endogénétiques), volcaniques, sédimentaires, hydrothermaux et altérés (pente résiduelle). La période de minéralisation se situe principalement à l'ère paléozoïque, et des gisements de barytine se sont également formés au cours des périodes sinienne et mésozoïque cénozoïque.

Caractéristiques des ressources minérales de barytine en Chine

D'un point de vue quantitatif, les minéraux de barytine en Chine sont principalement répartis dans la région centrale ; En termes de qualité, presque tous les minéraux riches sont principalement concentrés dans le Guizhou et le Guangxi ; Du point de vue de l'échelle des gisements de minerai, les gisements de barytine de la Chine sont principalement de grande et moyenne taille. Seules les deux zones minières du Guizhou Tianzhu Dahe Bian et du Hunan Xinhuang Gongxi représentent plus de la moitié des réserves de ces zones. Souvent, un seul type de barytine est le type de minerai principal, et la composition minérale et le rapport de composition chimique sont relativement simples et purs, comme dans la mine de barytine du Hunan Xinhuang Gongxi. En outre, il existe également d’importantes réserves de co et de minéraux associés qui peuvent être largement exploitées.

4、 Processus de production du baryum

1. Préparation debaryum

La production industrielle de baryum métallique comprend deux étapes : la production d'oxyde de baryum et la production de baryum métallique par réduction thermique du métal (réduction aluminothermique).

(1) Préparation debaryumoxyde

Le minerai de barytine de haute qualité nécessite d'abord une sélection et une flottation manuelles, suivies d'une élimination du fer et du silicium pour obtenir un concentré contenant plus de 96 %baryumsulfate. Mélanger de la poudre minérale avec une granulométrie inférieure à 20 mesh et de la poudre de charbon ou de coke de pétrole dans un rapport pondéral de 4:1, et calciner à 1 100 ℃ dans un four à réverbère.Baryumle sulfate est réduit en sulfure de baryum (communément appelé « cendre noire »), qui est lessivé avec de l'eau chaude pour obtenir une solution de sulfure de baryum. Afin de convertir le sulfure de baryum en précipitation de carbonate de baryum, il est nécessaire d'ajouter du carbonate de sodium ou d'introduire du dioxyde de carbone dans la solution aqueuse de sulfure de baryum. Mélanger le carbonate de baryum avec de la poudre de carbone et calciner au-dessus de 800 ℃ pour obtenir de l'oxyde de baryum. Il convient de noter que l'oxyde de baryum s'oxyde pour former du peroxyde de baryum à 500-700 ℃, et que le peroxyde de baryum peut se décomposer pour formerbaryumoxyde à 700-800 ℃. Par conséquent, pour éviter de produire du peroxyde de baryum, les produits calcinés doivent être refroidis ou trempés sous protection de gaz inerte.

(2) Production debaryum métalliquepar méthode de réduction aluminothermique

Il existe deux réactions pour la réduction de l'aluminium debaryumoxyde dû à différents ingrédients :

6BaO+2Al → 3BaO • Al2O3+3Ba ↑

Ou : 4BaO+2Al → BaO • Al2O3+3Ba ↑

À des températures allant de 1 000 à 1 200 ℃, ces deux réactions produisent très peubaryum, il est donc nécessaire d'utiliser une pompe à vide pour transférer en continubaryumvapeur de la zone de réaction vers la zone de condensation afin que la réaction se déroule continuellement vers la droite. Le résidu après la réaction est toxique et ne peut être éliminé qu’après traitement.

2. Préparation de composés de baryum courants

(1) Méthode de préparation debaryumcarbonate

① Méthode de carbonisation

La méthode de carbonisation consiste principalement à mélanger de la barytine et du charbon dans une certaine proportion, à les broyer dans un four rotatif, puis à les rôtir et à les réduire à 1 100-1 200 ℃ pour obtenir du sulfure de baryum fondu. Le dioxyde de carbone est introduit dans lebaryumsolution de sulfure pour la carbonisation, et le obtenubaryumla suspension de carbonate est soumise à un lavage par désulfuration et à une filtration sous vide. Ensuite, il est séché et broyé à 300 ℃ pour obtenir le produit fini de carbonate de baryum. Cette méthode est adoptée par la plupart des fabricants en raison de sa simplicité et de son faible coût.

② Méthode de décomposition complexe

Le produit final debaryumle carbonate peut être obtenu par la réaction de double décomposition entre le sulfure de baryum et le carbonate d'ammonium, ou par la réaction entre le chlorure de baryum et le carbonate de potassium. Le produit obtenu est ensuite lavé, filtré, séché, etc.

③ Loi sur les produits pétrochimiques lourds toxiques

La poudre de minerai lourd toxique réagit avec le sel d'ammonium pour générer des substances solubles.baryumle sel et le carbonate d'ammonium sont recyclés pour être utilisés. Le solublebaryumdu sel est ajouté au carbonate d'ammonium pour précipiter le carbonate de baryum raffiné, qui est filtré et séché pour produire un produit fini. De plus, la liqueur mère obtenue peut être recyclée et réutilisée.

(2) Méthode de préparation debaryumtitaner

① Méthode en phase solide

Baryumle titanate peut être préparé par calcinationbaryumle carbonate et le dioxyde de titane, qui peuvent être dopés avec tout autre matériau.

② Méthode de coprécipitation

Dissoudrebaryumchlorure et tétrachlorure de titane dans un mélange de substances égales, chauffer à 70 ° C, puis laisser tomber de l'acide oxalique pour obtenir un précipité de hydratébaryumtitanate [BaTiO (C2O4) 2-4H2O]. Laver, sécher puis pyrolyse pour obtenir du titanate de baryum.

(3) Méthode de préparation debaryumchlorure

Le processus de production debaryumle chlorure comprend principalement la méthode à l'acide chlorhydrique,baryumméthode au carbonate, méthode au chlorure de calcium et méthode au chlorure de magnésium selon différentes méthodes ou matières premières.

① Méthode à l'acide chlorhydrique.

②Baryumméthode au carbonate. Fabriqué à partir de pierre fanée (carbonate de baryum) comme matière première.

③ Méthode au chlorure de calcium. Réduire un mélange de barytine et de chlorure de calcium avec du carbone.

De plus, il existe la méthode au chlorure de magnésium. Préparé en traitantbaryumsulfure avec du chlorure de magnésium.