重晶石化學加工

用化學方法將重晶石加工成一系列鋇化合物

正文

重晶石(見彩圖)是最主要的含鋇礦物，除大量用作石油、天然氣鑽井泥漿加重劑(見油田化學品)外，也是無機鹽工業的重要原料，用化學方法可將重晶石加工成一系列鋇化合物（見圖）。較高品位的重晶石直接提純可製造硫酸鋇。　　重晶石化學加工 重晶石化學加工1889年利用焙燒重晶石和焦炭粉混合物的方法首先製得可溶性硫化鋇，奠定了現代工業製造各種鋇化合物的基礎。世界重晶石的總儲量在兩億噸以上，美國約占1/3,居世界首位，其次是蘇聯、中國、聯邦德國。重晶石的世界年開採量1981年為7.9Mt，美國開採量最大,中國居第二。　　重晶石的化學加工方法有碳還原焙燒法、氯化鈣焙燒法及原礦精製處理法，通過這些方法可分別製取碳酸鋇、氯化鋇和硫酸鋇，進一步加工，可再衍生其他鋇化合物產品。　　碳還原焙燒法 　是重晶石化學加工的主要方法，要求重晶石礦中硫酸鋇的含量應大於85%、二氧化矽含量低於5%。為提高硫酸鋇的轉化率,焙燒時要保證充分的還原氣氛及選擇“自爆性”(重晶石在焙燒時的爆裂性)好的重晶石原料。基本工藝過程是：將重晶石礦粉碎到20目左右，與過量的煤粉（以碳計過量50%～55%）混合後送入轉窯，於1050～1150°C的高溫下焙燒，使硫酸鋇還原成硫化鋇熔體，反應式為：

重晶石化學加工

重晶石化學加工

BaSO4+4C─→BaS+4CO

生成的熔體為黑色，俗稱“黑灰”，在浸取器中用水浸取，將可溶性硫化鋇與不溶物分離，經沉澱分離得到硫化鋇溶液。目前，正在研究用焦炭、石油焦或天然氣代替煤粉作還原劑，用沸騰爐代替轉窯。　　從硫化鋇加工成各種鋇鹽有酸法和複分解法兩種：　　①　酸法　有硫酸法、碳酸化法、鹽酸法及硝酸法等，其中最主要的有硫酸法和碳酸化法。硫酸法是將精製後的硫化鋇溶液與硫酸進行複分解反應，得到沉澱硫酸鋇（並副產硫化氫氣體），經過濾、洗滌、乾燥得產品。鹽酸法、硝酸法過程與硫酸法大致相同，所得產品為氯化鋇、硝酸鋇。碳酸化法是將精製後的硫化鋇溶液（含BaS160～170g/1）於碳化塔中碳化製得碳酸鋇。在實際操作中碳化過程常分為主碳化和副碳化兩步，分別在主碳化塔和副碳化塔中進行。在主碳化塔中二氧化碳與來自副碳化塔的硫氫化鋇反應，反應式為：

Ba(HS)2+CO2+H2O─→BaCO3+2H2S

剩餘的二氧化碳氣體和生成的硫化氫氣體送入副碳化塔中，與硫化鋇的水解物氫氧化鋇反應，反應式為：

Ba(OH)2+2H2S─→Ba(HS)2+2H2O

Ba(OH)2+CO2─→BaCO3+H2O

過剩的硫化氫氣體從塔頂逸出，可回收利用。硫氫化鋇和碳酸鋇漿液一起進入主碳化塔進行碳化，總反應式為：

BaS+CO2+H2O─→BaCO3+H2S

碳化後的碳酸鋇漿液經過濾、洗滌、乾燥、造粒即得碳酸鋇成品。　　②　複分解法　將精製後的硫化鋇溶液分別與碳酸鈉、硫酸鈉、硫酸鋅進行複分解反應，製取碳酸鋇，沉澱硫酸鋇及鋅鋇白（硫酸鋇和硫化鋅的混合物，俗稱立德粉）。　　氯化鈣焙燒法 　基本過程與碳還原法相似，區別在於在還原焙燒物料中加氯化鈣，所得產物是氯化鋇，反應式為：

BaSO4+CaCl2+4C─→BaCl2+CaS+4CO

焙燒產物經浸取、過濾、精製、蒸發、結晶即得二水氯化鋇產品。該法簡單，一步焙燒就可得到氯化鋇熔體。　　精製處理法 　將含硫酸鋇在95%以上的重晶石粉碎，經精製、活化處理等工序即可得到硫酸鋇產品，產品性能近似沉澱硫酸鋇。此法收率高，能耗及成本低。　　鋇化合物產品主要用於玻璃、醫藥、塑膠、火炸藥等工業。其中硫酸鋇、碳酸鋇產量大、用途廣。①硫酸鋇用於製作高級紙張、橡膠和塑膠的填充劑，耐火、耐酸油灰及顏料,也用作X射線造影劑或用於製藥，紡織工業中還用來製備上漿劑。②硝酸鋇用於製造綠色信號彈、起爆藥、雷管。③氯化鋇是紡織品的媒染劑，金屬熱處理劑。④氧化鋇、過氧化鋇、氫氧化鋇產量較小，氧化鋇除用於製造其他鋇化合物外，還可用作高級潤滑油的添加劑、脫水劑。過氧化鋇可用於製造鋁熱焊接的點火器。氫氧化鋇用於動植物油及蔗糖的精製，用作鋇潤滑劑的添加劑。⑤高氯酸鋇用作脫水劑。⑥錳酸鋇可用作油墨等的催乾劑，鋅鋇白是一種白色顏料（見無機顏料）。⑦亞硝酸鋇用作還原劑。⑧碘酸鋇可作醫藥。⑨錫酸鋇用來製造特殊瓷器絕緣體。