Բարիումի արդյունահանման գործընթացը

(1) Բարիումի օքսիդի ստացում 

Բարձրորակ բարիտային հանքաքարը նախ պետք է ձեռքով ընտրվի և լողացվի, ապա երկաթը և սիլիցիումը հեռացվեն՝ ստանալով ավելի քան 96% բարիումի սուլֆատ պարունակող խտանյութ: 20 մեշից պակաս մասնիկի չափս ունեցող հանքաքարի փոշին խառնվում է ածխի կամ նավթային կոքսի փոշու հետ 4:1 քաշային հարաբերակցությամբ և թրծվում է 1100℃ ջերմաստիճանում ռեվերբերացիոն վառարանում: Բարիումի սուլֆատը վերականգնվում է մինչև բարիումի սուլֆիդ (հայտնի է որպես «սև մոխիր»), և ստացված բարիումի սուլֆիդի լուծույթը լվացվում է տաք ջրով: Բարիումի սուլֆիդը բարիումի կարբոնատի նստվածքի վերածելու համար բարիումի սուլֆիդի ջրային լուծույթին անհրաժեշտ է ավելացնել նատրիումի կարբոնատ կամ ածխաթթու գազ: Բարիումի օքսիդ կարելի է ստանալ՝ բարիումի կարբոնատը ածխածնի փոշու հետ խառնելով և այն 800℃-ից բարձր ջերմաստիճանում կալցինացնելով: Պետք է նշել, որ բարիումի օքսիդը օքսիդացվում է՝ առաջացնելով բարիումի պերօքսիդ 500-700℃ ջերմաստիճանում, իսկ բարիումի պերօքսիդը կարող է քայքայվել՝ առաջացնելով բարիումի օքսիդ 700-800℃ ջերմաստիճանում: Հետևաբար, բարիումի պերօքսիդի արտադրությունից խուսափելու համար կալցինացված արտադրանքը պետք է սառեցվի կամ մարվի իներտ գազի պաշտպանության տակ։ 

(2) Ալյումինոթերմային վերականգնման մեթոդ՝ մետաղական բարիում ստանալու համար 

Տարբեր բաղադրիչների պատճառով ալյումինի վերականգնող բարիումի օքսիդը տեղի է ունենում երկու ռեակցիայի միջոցով.

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑

Կամ՝ 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

1000-1200℃ ջերմաստիճանում այս երկու ռեակցիաները շատ քիչ բարիում են առաջացնում, ուստի անհրաժեշտ է վակուումային պոմպ՝ բարիումի գոլորշիները ռեակցիայի գոտուց խտացման գոտի անընդհատ տեղափոխելու համար, որպեսզի ռեակցիան շարունակի ընթանալ դեպի աջ։ Ռեակցիայից հետո մնացորդը թունավոր է և պետք է մշակվի, նախքան այն դեն նետելը։

Բարիումի տարածված միացությունների պատրաստում 

(1) Բարիումի կարբոնատի պատրաստման եղանակը 

① Ածխածնացման մեթոդ

Ածխածնիացման մեթոդը հիմնականում ներառում է բարիտի և ածխի որոշակի համամասնությամբ խառնումը, դրանց մանրացումը պտտվող վառարանում և դրանց կալցինացումը ու վերականգնումը 1100-1200℃ ջերմաստիճանում՝ բարիումի սուլֆիդի հալույթ ստանալու համար: Ածխաթթու գազը ներմուծվում է բարիումի սուլֆիդի լուծույթի մեջ ածխածնիացման համար, և ռեակցիան հետևյալն է.

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

Ստացված բարիումի կարբոնատի խառնուրդը ծծմբազերծվում է, լվացվում և վակուումային ֆիլտրվում, այնուհետև չորացվում և մանրացվում է 300℃ ջերմաստիճանում՝ բարիումի կարբոնատի վերջնական արտադրանք ստանալու համար: Այս մեթոդը պարզ է իր մշակման մեջ և ցածր գնով, ուստի այն կիրառվում է արտադրողների մեծ մասի կողմից:

② Կրկնակի քայքայման մեթոդ

Բարիումի սուլֆիդը և ամոնիումի կարբոնատը ենթարկվում են կրկնակի քայքայման ռեակցիայի, և ռեակցիան հետևյալն է.

BaS+(NH4)2CO3=BaCO3+(NH4)2S

Կամ բարիումի քլորիդը փոխազդում է կալիումի կարբոնատի հետ, և ռեակցիան հետևյալն է.

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

Ռեակցիայից ստացված արգասիքը այնուհետև լվանում, զտում, չորացնում և այլն՝ բարիումի կարբոնատային պատրաստուկ ստանալու համար։

③ Բարիումի կարբոնատի մեթոդ

Բարիումի կարբոնատի փոշին ռեակցիայի մեջ է մտնում ամոնիումի աղի հետ՝ լուծելի բարիումի աղ ստանալու համար, և ամոնիումի կարբոնատը վերամշակվում է: Լուծվող բարիումի աղը ավելացվում է ամոնիումի կարբոնատին՝ մաքրված բարիումի կարբոնատը նստեցնելու համար, որը զտվում և չորացվում է՝ պատրաստի արտադրանք ստանալու համար: Բացի այդ, ստացված մայրական սպիրտը կարող է վերամշակվել: Ռեակցիան հետևյալն է.

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

BaCl2+2NH4OH=Ba(OH)2+2NH4Cl

Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O 

(2) Բարիումի տիտանիատի պատրաստման եղանակը 

① Պինդ փուլի մեթոդ

Բարիումի տիտանիատը կարելի է ստանալ բարիումի կարբոնատի և տիտանի երկօքսիդի կալցինացման միջոցով, և դրան կարելի է ավելացնել ցանկացած այլ նյութ։ Ռեակցիան հետևյալն է.

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

② Համատեղ նստվածքի մեթոդ

Բարիումի քլորիդը և տիտանի տետրաքլորիդը խառնվում և լուծվում են հավասար քանակությամբ, տաքացվում են մինչև 70°C, ապա կաթիլ-կաթիլ ավելացվում է թրթնջուկային թթու՝ բարիումի տիտանիլ օքսալատի [BaTiO(C2O4)2•4H2O] հիդրատացված նստվածք ստանալու համար, որը լվացվում, չորացվում և այնուհետև պիրոլիզացվում է՝ բարիումի տիտանիատ ստանալու համար: Ռեակցիան հետևյալն է.

BaCl2 + TiCl4 + 2H2C2O4 + 5H2O = BaTiO(C2O4)2•4H2O↓ + 6HCl

BaTiO(C2O4)2•4H2O = BaTiO3 + 2CO2↑ + 2CO↑ + 4H2O

Մետատիտանի թթուն հարելուց հետո ավելացվում է բարիումի քլորիդի լուծույթ, ապա խառնման տակ ավելացվում է ամոնիումի կարբոնատ՝ բարիումի կարբոնատի և մետատիտանի թթվի համատեղ նստվածք ստանալու համար, որը կալցինացվում է՝ արդյունքը ստանալու համար: Ռեակցիան հետևյալն է.

BaCl2 + (NH4)2CO3 = BaCO3 + 2NH4Cl

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O 

(3) Բարիումի քլորիդի ստացում 

Բարիումի քլորիդի արտադրության գործընթացը հիմնականում ներառում է աղաթթվի մեթոդ, բարիումի կարբոնատի մեթոդ, կալցիումի քլորիդի մեթոդ և մագնեզիումի քլորիդի մեթոդ՝ կախված տարբեր մեթոդներից կամ հումքից։

① Աղաթթվի մեթոդ։ Երբ բարիումի սուլֆիդը մշակվում է աղաթթվով, հիմնական ռեակցիան հետևյալն է.

BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑+Q