Baryum métal (1)

1 、 Introduction de base

Nom chinois:Baryum, Nom anglais:Baryum, symbole d'élémentBa, le numéro atomique 56 dans le tableau périodique, est un élément de métal de terre alcalin de groupe IIA avec une densité de 3,51 g / centimètre cube, un point de fusion de 727 ° C (1000 K, 1341 ° F), et un point d'ébullition de 1870 ° C (2143 K, 3398 ° F). Le baryum est un métal de terre alcalin avec un lustre blanc argenté, avec une couleur de flamme de vert jaune, doux et ductile.BaryumA des propriétés chimiques très actives et peut réagir avec la plupart des non-métaux.Baryumn'a jamais été trouvé comme une seule substance dans la nature.BaryumLes sels sont toxiques saufbaryumsulfate. En outre,baryum métalliquea une forte réductibilité et peut réduire la plupart des oxydes métalliques, des halogénures et des sulfures pour obtenir des métaux correspondants. Le contenubaryumdans la croûte est de 0,05%, et les minéraux les plus courants sont de la baryte (baryumsulfate) et avec le furet d'urgence (baryumcarbonate). Le baryum est largement utilisé dans des champs tels que l'électronique, la céramique, la médecine et le pétrole.

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

1. Une brève histoire de la découverte debaryum

Les sulfures de métal de terre alcalins 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 recevoir l'attention.

En 1602, V. Casiorolus, cordonnier à Bologne, en Italie, a découvert qu'une barite contenantbaryumLe sulfate a émis la lumière dans l'obscurité après l'avoir rôtie avec des substances combustibles. Ce phénomène a suscité l'intérêt des chimistes européens. En 1774, le chimiste suédois CW Scheele a découvert un nouvel élément en baryte, mais il n'a pas pu le séparer, seulement l'oxyde de cet élément. En 1776, Johan Gottlieb Gahn a isolé cet oxyde dans une étude similaire. Baryta a été initialement appelé Barote par Guyton de Morveau, puis renommé Baryta (Tour lourde) par Antoine Lavoisier. En 1808, le chimiste britannique Humphry Davy a utilisé le mercure comme cathode, platine comme anode et baryte électrolysée (Baso4) pour produirebaryumamalgame. Après distillation pour éliminer le mercure, un métal à faible pureté a été obtenu et nommébaryum.

Les applications industrielles ont également des antécédents de plus de cent ans

Dès le milieu du XIXe siècle, les gens ont commencé à utiliser la barite (un minéral important pour produirebaryumetbaryumcomposés) comme remplissage pour les peintures. Depuis ce siècle, la baryte est devenue la principale matière première pour fabriquer diversbaryumcontenant des produits chimiques. En raison de sa proportion significative, de ses propriétés chimiques stables et de son insoluble dans l'eau et les acides, la baryte a été utilisée comme agent de pondération pour le forage de pétrole et de gaz dès les années 1920.BaryumLe sulfate est utilisé dans la production de pigments blancs et peut être utilisé comme remplissage et colorant pour le caoutchouc.

2. Situation de la Chinebaryumindustrie

CommunbaryumLes sels comprennentbaryumsulfate,baryumnitrate, chlorure de baryum,baryumcarbonate,baryumcyanure, etc.BaryumLes produits de sel sont principalement utilisés dans l'industrie électronique comme additifs pour les tubes d'image de 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 900000 tonnes, avec une production d'environ 700000 tonnes, tandis que la capacité de production annuelle de la Chine est d'environ 700000 tonnes, avec une production annuelle d'environ 500000 tonnes, ce qui représente plus de 70% du mondebaryumCapacité et production de production de carbonate. ChinebaryumLes produits carbonatés sont exportés en grande quantité 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 y a peubaryumLes entreprises de production de carbonate en Chine, et très peu d'entreprises ont atteint une production à grande échelle; Deuxièmement, la ChinebaryumLes produits carbonatés ont une seule structure et manquent de produits de haute technologie. Bien que certaines usines recherchent et produisent actuellement de la haute puretébaryumcarbonate, sa stabilité est mauvaise. Pour les produits de haute pureté, la Chine doit également être importée de sociétés comme l'Allemagne, l'Italie et le Japon. De plus, ces dernières années, certains pays sont devenus de nouveaux exportateurs debaryumLe carbonate, comme la Russie, le Brésil, la Corée du Sud et le Mexique, conduisant à une offre excédentaire dans l'internationalbaryumMarché du carbonate, qui a eu un impact énormebaryumindustrie du carbonate. Les fabricants sont disposés à réduire les prix pour survivre. Dans le même temps, les entreprises d'exportation chinoises sont également confrontées à des enquêtes antidumping depuis l'étranger. Avec l'amélioration continue des exigences 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 en tant que fondation, rechercher en permanence et introduire des technologies avancées, et développer de nouveaux produits qui répondent aux exigences de l'époque et ont un contenu technologique élevé.

Données de production et d'exportation de la baryte en Chine

Selon les données de la United States Geological Survey, la production de baryte en Chine était d'environ 41 millions de tonnes en 2014. Selon les statistiques de douane chinoises, de janvier à décembre 2014, la Chine a exporté 92588597 kilogrammes de kilogrammes debaryumSulfate, une augmentation de 0,18% par rapport à la même période l'an dernier. La valeur d'exportation cumulative était de 65496598 dollars américains, soit une augmentation de 20,99% par rapport à la même période l'an dernier. Le prix unitaire d'exportation était de 0,71 dollars américains par kilogramme, soit une augmentation de 0,12 dollars américains par kilogramme par rapport à la même période l'année dernière. Parmi eux, en décembre 2014, la Chine a exporté 8768648 kilogrammes debaryumSulfate, une augmentation de 8,19% par rapport à la même période l'an dernier. Le montant d'exportation était de 8385141 dollars américains, soit une augmentation de 5,1% par rapport à la même période l'an dernier.

Selon les données sur les douanes chinoises, en juin 2015, la Chine a exporté 170000 tonnesbaryumsulfate, une diminution de 1,7% par rapport à la même période l'an dernier; Au premier semestre, le volume de l'exportation cumulative était de 1,12 million de tonnes, soit une diminution de 6,8% par rapport à la même période de l'année dernière; Le même montant d'exportation a diminué de 5,4% et 9% respectivement par rapport à la même période l'an dernier.

3 、 Distribution et production de ressources de baryum (baryte)

1. Distribution des ressources de baryum

Le contenubaryumDans la croûte est de 0,05%, le 14e rang. Les principaux minéraux dans la nature sont la baryte (baryumSulfate Baso4) et Withererite (baryumcarbonate baco3). Parmi eux, la baryte est le minéral le plus courant de baryum, qui est composé debaryumLe sulfate et se produit dans les veines hydrothermales à basse température, comme les veines de barite en quartz, les veines de baryte de fluorite, etc. La toxique est une autre majeurebaryumcontenant de nature minérale, en plus de la baryte, et sa composante principale estbaryumcarbonate.

Selon les données de la United States Geological Survey en 2015, la ressource mondiale de baryte est d'environ 2 milliards de tonnes, dont 740 millions de tonnes. Les réserves mondiales de baryte sont de 350 millions de tonnes. La Chine est le pays avec les ressources barytes les plus abondantes. D'autres pays avec des ressources barites riches comprennent le Kazakhstan, Türkiye, l'Inde, la Thaïlande, les États-Unis et le Mexique. Les sources célèbres de baryte dans le monde comprennent Westman Land au Royaume-Uni, Felsbonne en Roumanie, Saxe en Allemagne, Tianzhu à Guizhou, Heifenggou à Gansu, Gongxi à Hunan, Liulin à Hubei, Xiangzhou à Guangxi et à Shaanxi.

Selon les données de la United States Geological Survey en 2015, la production mondiale de baryte était de 9,23 millions de tonnes en 2013 et est passée à 9,26 millions de tonnes en 2014. En 2014, la Chine était le plus grand producteur de baryte, 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 720000 tonnes.

2. Distribution deBaryumRessources en Chine

La Chine est riche enbaryumRessources de minerai, avec une réserve totale prévue de plus d'un milliard de tonnes. De plus, la note du minerai de baryum est relativement élevée et ses réserves et sa production sont actuellement classées en premier au monde. Le plus communbaryumcontenant de la nature minérale est la baryte. La réserve mondiale de la baryte est de 350 millions de tonnes, tandis que la réserve de baryte en Chine est de 100 millions de tonnes, représentant environ 29% de la réserve mondiale totale et le premier classement au monde.

Selon les données de «l'exploration des principales zones de concentration minérale et du potentiel de ressources des mines de baryte de la Chine» (Chemical Mineral Geology, 2010), la Chine est riche en ressources de baryte, distribuée dans 24 provinces (régions) à l'échelle nationale, avec les réserves et le classement de production au monde. Il y a 195 zones minières avec des réserves éprouvées en Chine, avec une réserve de ressources confirmée totale de 390 millions de tonnes de minerai. De la distribution provinciale (régionale) de la baryte, la province de Guizhou possède les mines les plus barytes, représentant 34% du total des réserves du pays; Le Hunan, le Guangxi, le Gansu, le Shaanxi et d'autres provinces (régions) prennent la deuxième place. Les cinq provinces ci-dessus représentent 80% des réserves nationales. Le type de dépôt est principalement sédimentaire, représentant 60% du total des réserves. De plus, il existe également des types de couche (endogénétique), sédimentaires volcaniques, hydrothermaux et altérés (pente résiduelle). La période de minéralisation était principalement à l'époque du Paléozoïque, et des dépôts de baryte ont également été formés pendant les périodes de cénozoïque sinien et mésozoïque.

Caractéristiques des ressources minérales de baryte en Chine

Dans une perspective quantitative, les minéraux barytes en Chine sont principalement distribués dans la région centrale; En termes de grade, presque tous les minéraux riches sont principalement concentrés à Guizhou et Guangxi; Du point de vue de l'échelle de dépôt de minerai, les dépôts de baryte de la Chine sont principalement grands et moyens. Seules les deux zones minières de Guizhou Tianzhu Dahe Bian et Hunan Xinhuang Gongxi représentent plus de la moitié des réserves dans ces zones. Souvent, un type de baryte unique est le type de minerai principal, et la composition minérale et le rapport de composition chimique sont relativement simples et purs, comme la mine de barpe hunan xinhuang gongxi. De plus, il existe également de grandes réserves de CO et de minéraux associés qui peuvent être utilisés de manière exhaustive.

4 、 Processus de production du baryum

1. Préparation debaryum

La production de baryum métallique dans l'industrie comprend deux étapes: la production d'oxyde de baryum et la production de barium métallique par réduction thermique métallique (réduction de l'aluminothermique).

(1) la préparation debaryumoxyde

Le minerai de barite de haute qualité nécessite d'abord une sélection manuelle et une flottation, suivie d'un élimination du fer et du silicium pour obtenir un concentré contenant plus de 96%baryumsulfate. Mélanger la poudre minérale avec une taille de particules inférieure à 20 mailles et du charbon ou du coke de pétrole en poudre de poids dans un rapport de poids de 4: 1, et calcion à 1100 ℃ dans un four réverbératif.BaryumLe sulfate est réduit en sulfure de baryum (communément appelé «cendre noir»), qui est lessivé à l'eau chaude pour obtenir une solution de sulfure de baryum. Afin de convertir le sulfure de baryum en précipitations de carbonate de baryum, il est nécessaire d'ajouter du carbonate de sodium ou d'introduire du dioxyde de carbone dans la solution aqueuse sulfure de baryum. Mélanger le carbonate de baryum avec de la poudre de carbone et calciner à plus de 800 ℃ pour obtenir de l'oxyde de baryum. Il convient de noter que l'oxyde de baryum oxyde pour former du peroxyde de baryum à 500-700 ℃, et le peroxyde de baryum peut se décomposer pour se formerbaryumoxyde à 700-800 ℃. Par conséquent, pour éviter de produire du peroxyde de baryum, les produits calcinés doivent être refroidis ou éteintés sous la protection des gaz inertes.

(2) la production debaryumpar méthode de réduction en aluminothermique

Il y a deux réactions pour la réduction de l'aluminium debaryumoxyde en raison de différents ingrédients:

6bao + 2al → 3bao • al2o3 + 3ba ↑

Ou: 4bao + 2al → bao • al2o3 + 3ba ↑

À des températures allant de 1000 à 1200 ℃, 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 à la zone de condensation afin que la réaction se déroule en continu vers la droite. Le résidu après la réaction est toxique et ne peut être jeté qu'après le traitement.

2. Préparation des composés de baryum communs

(1) Méthode de préparation debaryumcarbonate

① Méthode de carbonisation

La méthode de carbonisation consiste principalement à mélanger la baryte et le charbon dans une certaine proportion, les écrasant dans une fournaise rotative, et les rôtir et les réduisant à 1100-1200 ℃ pour obtenir la fonte de sulfure de baryum. Le dioxyde de carbone est introduit dans lebaryumSolution sulfure pour la carbonisation et les obtenusbaryumLa suspension de carbonate est soumise à un lavage de désulfurisation et à une filtration sous vide. Ensuite, il est séché et écrasé à 300 ℃ pour obtenir le produit de carbonate de baryum fini. Cette méthode est adoptée par la plupart des fabricants en raison de son processus simple et de son faible coût.

② Méthode de décomposition complexe

Le produit final debaryumLe carbonate peut être obtenu par la réaction à 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 résultant est ensuite lavé, filtré, séché, etc.

③ Loi pétrochimique lourde toxique

La poudre de minerai lourd toxique est réagi avec du sel d'ammonium pour générerbaryumLe sel et le carbonate d'ammonium sont recyclés pour une utilisation. Le solublebaryumLe 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 debaryumtitanner

① Méthode en phase solide

BaryumLe titanate peut être préparé en calcinantbaryumCarbonate et 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, chaleur à 70 ° C, puis déposer de l'acide oxalique pour obtenir un précipité de hydratébaryumTitanate [Batio (C2O4) 2-4H2O]. Laver, sécher, puis pyrolyse pour obtenir le titanate de baryum.

(3) méthode de préparation debaryumchlorure

Le processus de production debaryumLe chlorure comprend principalement la méthode d'acide chlorhydrique,baryumMéthode de carbonate, méthode de chlorure de calcium et méthode de chlorure de magnésium selon différentes méthodes ou matières premières.

① Méthode d'acide chlorhydrique.

②BaryumMéthode de carbonate. Fabriqué à partir de pierre flétrie (carbonate de baryum) sous forme de matière première.

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

De plus, il existe la méthode du chlorure de magnésium. Préparé par le traitementbaryumsulfure avec du chlorure de magnésium.