1- مقدمه اولیه
نام چینی:باریم، نام انگلیسی:باریم، نماد عنصرBa، عدد اتمی 56 در جدول تناوبی، یک عنصر فلزی قلیایی خاکی گروه IIA با چگالی 3.51 گرم بر سانتی متر مکعب، نقطه ذوب 727 درجه سانتی گراد (1000 کلوین، 1341 درجه فارنهایت) و نقطه جوش 1870 درجه است. C (2143 K، 3398 درجه فارنهایت). باریم یک فلز خاکی قلیایی با درخشش سفید نقره ای، با رنگ شعله ای سبز زرد، نرم و انعطاف پذیر است.باریمدارای خواص شیمیایی بسیار فعال است و می تواند با اکثر غیر فلزات واکنش دهد.باریمهرگز به عنوان یک ماده در طبیعت یافت نشده است.باریمنمک ها سمی هستند به جزباریمسولفات علاوه بر این،باریم فلزیکاهش پذیری قوی دارد و می تواند اکثر اکسیدهای فلزی، هالیدها و سولفیدها را برای بدست آوردن فلزات مربوطه کاهش دهد. محتوایباریمدر پوسته 0.05٪ است و رایج ترین کانی های موجود در طبیعت باریت است.باریمسولفات) و ویتریت (باریمکربنات). باریم به طور گسترده در زمینه هایی مانند الکترونیک، سرامیک، پزشکی و نفت استفاده می شود.
2، کشفباریمو وضعیت توسعه چینباریمصنعت
1. تاریخچه مختصری از کشفباریم
سولفیدهای فلزات قلیایی خاکی فسفرسانس از خود نشان می دهند، به این معنی که پس از قرار گرفتن در معرض نور برای مدتی در تاریکی به انتشار نور ادامه می دهند. دقیقاً به خاطر همین ویژگی است کهباریمترکیبات شروع به جلب توجه کرده اند.
در سال 1602، V. Casiorolus، یک کفاش در بولونیا، ایتالیا، کشف کرد که یک باریت حاویباریمسولفات پس از تفت دادن آن با مواد قابل احتراق در تاریکی نور ساطع می کند. این پدیده علاقه شیمیدانان اروپایی را برانگیخت. در سال 1774 شیمیدان سوئدی CW Scheele عنصر جدیدی را در باریت کشف کرد، اما نتوانست آن را جدا کند، فقط اکسید آن عنصر. در سال 1776، یوهان گوتلیب گان در مطالعه ای مشابه این اکسید را جدا کرد. باریتا در ابتدا توسط Guyton de Morveau به عنوان barote شناخته شد و بعدا توسط Antoine Lavoisier به باریتا (زمین سنگین) تغییر نام داد. در سال 1808، هامفری دیوی شیمیدان بریتانیایی از جیوه به عنوان کاتد، پلاتین به عنوان آند و باریت الکترولیز شده (BaSO4) برای تولید استفاده کرد.باریمآمالگام پس از تقطیر برای حذف جیوه، فلزی با خلوص کم به دست آمد و نامگذاری شدباریم
کاربردهای صنعتی نیز سابقه ای بیش از صد سال دارد
از اواسط قرن نوزدهم، مردم شروع به استفاده از باریت (یک ماده معدنی مهم برای تولید کردندباریموباریمترکیبات) به عنوان پرکننده رنگ. از این قرن، باریت به ماده اولیه اصلی برای ساخت انواع مختلف تبدیل شده استباریمحاوی محصولات شیمیایی باریت به دلیل نسبت قابل توجه، خواص شیمیایی پایدار و نامحلول بودن در آب و اسیدها، از اوایل دهه 1920 به عنوان یک عامل وزن برای گل حفاری نفت و گاز استفاده شده است.باریمسولفات در تولید رنگدانه های سفید استفاده می شود و می توان از آن به عنوان پرکننده و رنگ لاستیک استفاده کرد.
2. وضعیت چینباریمصنعت
مشترکباریمنمک ها شاملباریمسولفات،باریمنیترات، کلرید باریم،باریمکربنات،باریمسیانور و غیرهباریممحصولات نمک عمدتاً در صنعت الکترونیک به عنوان افزودنی برای لوله های تصویر رنگی و مواد مغناطیسی استفاده می شود.
در حال حاضر، چین به بزرگترین تولید کننده در جهان تبدیل شده استباریمنمک ها ظرفیت تولید سالانه جهانی ازباریمکربنات حدود 900000 تن است، با خروجی حدود 700000 تن، در حالی که ظرفیت تولید سالانه چین حدود 700000 تن است، با تولید سالانه حدود 500000 تن، که بیش از 70 درصد تولید جهانی را تشکیل می دهد.باریمظرفیت و بازده تولید کربنات چینباریممحصولات کربناته برای مدت طولانی در مقادیر زیاد صادر شده اند و چین به بزرگترین صادرکننده جهان تبدیل شده است.باریمکربنات
مشکلات پیش روی توسعهباریمصنعت نمک در چین
اگرچه چین بزرگترین تولید کننده و صادرکننده در جهان استباریمکربنات، تولید کننده قوی کربنات باریم نیست. اولا، تعداد کمی در مقیاس بزرگ وجود داردباریمشرکت های تولید کربنات در چین، و تعداد کمی از شرکت ها هستند که به تولید در مقیاس بزرگ دست یافته اند. دوم، چینباریممحصولات کربناته ساختار واحدی دارند و فاقد محصولات با تکنولوژی بالا هستند. اگرچه برخی از کارخانه ها در حال حاضر در حال تحقیق و تولید با خلوص بالا هستندباریمکربنات، پایداری آن ضعیف است. برای محصولات با خلوص بالا، چین نیز نیاز به واردات از شرکت هایی مانند آلمان، ایتالیا و ژاپن دارد. علاوه بر این، در سال های اخیر، برخی از کشورها به صادرکنندگان جدید تبدیل شده اندباریمکربنات مانند روسیه، برزیل، کره جنوبی و مکزیک، منجر به عرضه بیش از حد در سطح بین المللی شدباریمبازار کربنات که تاثیر زیادی بر بازار چین داشته استباریمصنعت کربنات تولیدکنندگان برای بقای خود مایل به کاهش قیمت هستند. در عین حال، شرکت های صادراتی چینی نیز با تحقیقات ضد دامپینگ از خارج مواجه هستند. با بهبود مستمر الزامات حفاظت از محیط زیست، برخی ازباریمشرکت های تولید نمک در چین نیز با مسائل حفاظت از محیط زیست مواجه هستند. به منظور ترویج توسعه چینباریمصنعت نمک،باریمشرکت های تولید نمک در چین باید حفاظت از محیط زیست و ایمنی را به عنوان پایه و اساس در نظر بگیرند، به طور مداوم تحقیق کنند و فن آوری های پیشرفته را معرفی کنند و محصولات جدیدی را توسعه دهند که نیازهای زمان را برآورده می کند و محتوای تکنولوژیکی بالایی دارد.
داده های تولید و صادرات باریت در چین
بر اساس داده های سازمان زمین شناسی ایالات متحده، تولید باریت در چین در سال 2014 تقریباً 41 میلیون تن بوده است. طبق آمار گمرک چین، از ژانویه تا دسامبر 2014، چین 92588597 کیلوگرم باریت صادر کرده است.باریمسولفات نسبت به مدت مشابه سال قبل 0.18 درصد افزایش داشته است. ارزش تجمعی صادرات نیز 65496598 دلار آمریکا بوده که نسبت به مدت مشابه سال قبل 20.99 درصد افزایش داشته است. قیمت واحد صادراتی نیز 0.71 دلار به ازای هر کیلوگرم بوده که نسبت به مدت مشابه سال قبل 0.12 دلار به ازای هر کیلوگرم افزایش داشته است. در این میان، در دسامبر 2014، چین 8768648 کیلوگرم صادرات داشتباریمسولفات نسبت به مدت مشابه سال قبل 8.19 درصد افزایش داشته است. میزان صادرات نیز 8385141 دلار آمریکا بوده که نسبت به مدت مشابه سال قبل 5.1 درصد افزایش داشته است.
بر اساس داده های گمرک چین، در ژوئن 2015، چین 170000 تن صادرات داشته است.باریمسولفات، کاهش 1.7 درصدی نسبت به مدت مشابه سال گذشته؛ حجم کل صادرات در نیمه اول سال 1.12 میلیون تن بوده که نسبت به مدت مشابه سال قبل 6.8 درصد کاهش داشته است. این میزان صادرات نسبت به مدت مشابه سال قبل به ترتیب 5.4 درصد و 9 درصد کاهش داشته است.
3. توزیع و تولید منابع باریم (باریت).
1. توزیع منابع باریم
محتوایباریمدر پوسته 0.05٪ است، رتبه 14. مواد معدنی اصلی در طبیعت باریت هستند (باریمسولفات BaSO4) و ویتریت (باریمکربنات BaCO3). در این میان باریت رایج ترین کانی باریم است که از آن تشکیل شده استباریمسولفات است و در رگه های هیدروترمال با دمای پایین مانند رگه های باریت کوارتز، رگه های باریت فلوریت و غیره رخ می دهد.باریمحاوی مواد معدنی در طبیعت، علاوه بر باریت، و جزء اصلی آن استباریمکربنات
بر اساس داده های سازمان زمین شناسی ایالات متحده در سال 2015، منبع باریت جهانی تقریباً 2 میلیارد تن است که 740 میلیون تن آن ثابت شده است. ذخایر جهانی باریت 350 میلیون تن است. چین کشوری است که بیشترین منابع باریت را دارد. سایر کشورهای دارای منابع غنی باریت عبارتند از قزاقستان، ترکیه، هند، تایلند، ایالات متحده و مکزیک. منابع معروف باریت در جهان عبارتند از Westman Land در انگلستان، Felsbonne در رومانی، Saxony در آلمان، Tianzhu در Guizhou، Heifenggou در Gansu، Gongxi در Hunan، Liulin در Hubei، Xiangzhou در Guangxi و Shuiping در Shaanxi.
بر اساس داده های سازمان زمین شناسی ایالات متحده در سال 2015، تولید جهانی باریت در سال 2013 9.23 میلیون تن بود و در سال 2014 به 9.26 میلیون تن افزایش یافت. در سال 2014، چین با تولید 4.1 میلیون تن، بزرگترین تولید کننده باریت بود. تقریباً 44.3 درصد از کل تولید جهانی را تشکیل می دهد. هند، مراکش و آمریکا با تولید 1.6 میلیون تن، 1 میلیون تن و 720000 تن به ترتیب در رتبه های دوم، سوم و چهارم قرار دارند.
2. توزیعباریممنابع در چین
چین غنی استباریممنابع سنگ معدن، با ذخیره کل پیش بینی شده بیش از 1 میلیارد تن. همچنین عیار سنگ باریم نسبتاً بالا است و ذخایر و تولید آن در حال حاضر رتبه اول را در جهان دارد. رایج ترینباریمحاوی مواد معدنی در طبیعت باریت است. ذخیره جهانی باریت 350 میلیون تن است، در حالی که ذخیره باریت در چین 100 میلیون تن است که تقریباً 29٪ از کل ذخیره جهانی را تشکیل می دهد و رتبه اول را در جهان دارد.
با توجه به داده های موجود در "اکتشاف مناطق اصلی تمرکز مواد معدنی و پتانسیل منابع معادن باریت چین" (زمین شناسی معدنی شیمیایی، 2010)، چین غنی از منابع باریت است که در 24 استان (منطقه) در سراسر کشور، با ذخایر و رتبه بندی تولید توزیع شده است. اولین بار در جهان 195 منطقه معدنی با ذخایر اثبات شده در چین وجود دارد که مجموع ذخیره منابع تایید شده 390 میلیون تن سنگ معدن است. از توزیع استانی (منطقه ای) باریت، استان گوئیژو دارای بیشترین معادن باریت است که 34 درصد از کل ذخایر کشور را تشکیل می دهد. استان های هونان، گوانگشی، گانسو، شانشی و سایر استان ها (مناطق) رتبه دوم را به خود اختصاص داده اند. پنج استان فوق 80 درصد ذخایر ملی را تشکیل می دهند. نوع سپرده عمدتاً رسوبی است و 60 درصد از کل ذخایر را تشکیل می دهد. علاوه بر این، انواع لایه های کنترل شده (اندوژنتیک)، رسوبی آتشفشانی، گرمابی، و هوازده (شیب باقیمانده) نیز وجود دارد. دوره کانی سازی عمدتاً در دوران پالئوزوئیک بوده و نهشته های باریت نیز در دوره سنوزوییک سینی و مزوزوئیک تشکیل شده است.
ویژگی های منابع معدنی باریت در چین
از دیدگاه کمی، مواد معدنی باریت در چین عمدتا در منطقه مرکزی توزیع شده است. از نظر عیار، تقریباً تمام مواد معدنی غنی عمدتاً در گوئیژو و گوانگشی متمرکز شده اند. از دیدگاه مقیاس کانسار، ذخایر باریت چین عمدتاً بزرگ و متوسط هستند. تنها دو منطقه معدنی Guizhou Tianzhu Dahe Bian و Hunan Xinhuang Gongxi بیش از نیمی از ذخایر این مناطق را تشکیل می دهند. اغلب، یک نوع باریت منفرد نوع اصلی سنگ معدن است و ترکیب معدنی و نسبت ترکیب شیمیایی نسبتاً ساده و خالص است، مانند معدن باریت Hunan Xinhuang Gongxi. علاوه بر این، ذخایر بزرگی از شرکت و مواد معدنی مرتبط نیز وجود دارد که می توان از آنها به طور جامع استفاده کرد.
4- فرآیند تولید باریم
1. آماده سازیباریم
تولید باریم فلزی در صنعت شامل دو مرحله تولید اکسید باریم و تولید باریم فلزی از طریق احیای حرارتی فلزات (کاهش آلومینوترمی) می باشد.
(1) آماده سازیباریماکسید
سنگ معدن باریت با کیفیت بالا ابتدا به انتخاب دستی و فلوتاسیون نیاز دارد و سپس برای به دست آوردن کنسانتره حاوی بیش از 96 درصد آهن و سیلیکون حذف می شود.باریمسولفات پودر معدنی را با اندازه ذرات کمتر از مش 20 و پودر زغال سنگ یا کک نفتی را به نسبت وزنی 4: 1 مخلوط کنید و در کوره طنین دار در دمای 1100 درجه سانتیگراد کلسین کنید.باریمسولفات به سولفید باریم کاهش می یابد (که معمولاً به عنوان "خاکستر سیاه" شناخته می شود) که با آب داغ شسته می شود تا محلولی از سولفید باریم به دست آید. برای تبدیل سولفید باریم به رسوب کربنات باریم، باید کربنات سدیم اضافه کرد یا دی اکسید کربن را به محلول آبی سولفید باریم وارد کرد. کربنات باریم را با پودر کربن و کلسین در دمای بالای 800 درجه سانتیگراد مخلوط کنید تا اکسید باریم بدست آید. لازم به ذکر است که اکسید باریم در دمای 500-700 درجه سانتیگراد اکسید می شود و پراکسید باریم تشکیل می دهد و پراکسید باریم می تواند تجزیه شود و تشکیل شود.باریماکسید در 700-800 ℃. بنابراین، برای جلوگیری از تولید پراکسید باریم، محصولات کلسینه شده باید تحت حفاظت گاز بی اثر خنک یا خاموش شوند.
(2) تولیدفلز باریمبه روش احیای آلومینومی
دو واکنش برای احیای آلومینیوم وجود داردباریماکسید ناشی از مواد مختلف:
6BaO+2Al → 3BaO • Al2O3+3Ba ↑
یا: 4BaO+2Al → BaO • Al2O3+3Ba ↑
در دماهای بین 1000 تا 1200 درجه سانتیگراد، این دو واکنش بسیار کمی تولید می کنند.باریمبنابراین لازم است برای انتقال مداوم از پمپ خلاء استفاده شودباریمبخار از ناحیه واکنش به ناحیه تراکم به منظور انجام واکنش پیوسته به سمت راست. باقیمانده پس از واکنش سمی است و فقط پس از درمان می توان آن را دور انداخت.
2. تهیه ترکیبات باریم رایج
(1) روش تهیهباریمکربنات
① روش کربنیزاسیون
روش کربنیزاسیون عمدتاً شامل مخلوط کردن باریت و زغال سنگ به نسبت معین، خرد کردن آنها در یک کوره دوار و برشته کردن و کاهش آنها در دمای 1100-1200 درجه سانتیگراد برای به دست آوردن مذاب سولفید باریم است. دی اکسید کربن وارد می شودباریممحلول سولفید برای کربنیزاسیون، و به دست آمده استباریمدوغاب کربنات در معرض شستشوی گوگردزدایی و فیلتراسیون خلاء قرار می گیرد. سپس آن را خشک کرده و در دمای 300 درجه سانتیگراد خرد می کنند تا محصول نهایی کربنات باریم به دست آید. این روش به دلیل فرآیند ساده و هزینه کم توسط اکثر سازندگان مورد استفاده قرار می گیرد.
② روش تجزیه پیچیده
محصول نهایی ازباریمکربنات را می توان با واکنش تجزیه مضاعف بین سولفید باریم و کربنات آمونیوم یا با واکنش بین کلرید باریم و کربنات پتاسیم به دست آورد. سپس محصول حاصل شسته، فیلتر، خشک و غیره می شود.
③ قانون پتروشیمی سنگین سمی
پودر سنگ معدن سنگین سمی با نمک آمونیوم واکنش داده و محلول تولید می شودباریمنمک و کربنات آمونیوم برای استفاده بازیافت می شود. محلولباریمنمک به کربنات آمونیوم اضافه می شود تا کربنات باریم تصفیه شده را رسوب دهد، که فیلتر شده و برای تولید محصول نهایی خشک می شود. علاوه بر این، مشروب مادر به دست آمده قابل بازیافت و استفاده مجدد است.
(2) روش تهیهباریمتیتانیت
① روش فاز جامد
باریمتیتانات را می توان با کلسینه کردن تهیه کردباریمکربنات و دی اکسید تیتانیوم، که می تواند با هر ماده دیگری دوپ شود.
② روش رسوب همزمان
حل کندباریمکلرید و تتراکلرید تیتانیوم در مخلوطی از مواد مساوی، تا دمای 70 درجه سانتیگراد گرم کنید و سپس اگزالیک اسید را رها کنید تا رسوب هیدراته به دست آید.باریمتیتانات [BaTiO (C2O4) 2-4H2O]. شستشو، خشک کردن و سپس پیرولیز برای بدست آوردن تیتانات باریم.
(3) روش تهیهباریمکلرید
فرآیند تولید ازباریمکلرید عمدتاً شامل روش اسید هیدروکلریک است،باریمروش کربناته، روش کلرید کلسیم و روش کلرید منیزیم با توجه به روش‌ها یا مواد اولیه مختلف.
① روش اسید هیدروکلریک.
②باریمروش کربناته ساخته شده از سنگ پژمرده (کربنات باریم) به عنوان ماده اولیه.
③ روش کلرید کلسیم. کاهش مخلوط باریت و کلرید کلسیم با کربن.
علاوه بر این، روش کلرید منیزیم وجود دارد. با درمان تهیه شده استباریمسولفید با کلرید منیزیم.
زمان ارسال: نوامبر-01-2023