Bariumin valmistus
Teollinen valmistusmetallinen bariumsisältää kaksi vaihetta: bariumoksidin valmistuksen ja metallisen bariumin valmistuksen metallin lämpöpelkistyksen avulla (aluminoterminen pelkistys).
| Tuote | Barium | ||
| CAS-nro | 7647-17-8 | ||
| Eränumero | 16121606 | Määrä: | 100,00 kg |
| Valmistuspäivämäärä: | 16. joulukuuta 2016 | Testin päivämäärä: | 16. joulukuuta 2016 |
| Testituote p/% | Tulokset | Testituote p/% | Tulokset |
| Ba | >99,92 % | Sb | <0,0005 |
| Be | <0,0005 | Ca | 0,015 |
| Na | <0,001 | Sr | 0,045 |
| Mg | 0,0013 | Ti | <0,0005 |
| Al | 0,017 | Cr | <0,0005 |
| Si | 0,0015 | Mn | 0,0015 |
| K | <0,001 | Fe | <0,001 |
| As | <0,001 | Ni | <0,0005 |
| Sn | <0,0005 | Cu | <0,0005 |
| Testistandardi | Be, Na ja muut 16 alkuainetta: ICP-MS Ca, Sr: ICP-AES Ba: TC-TIC | ||
| Johtopäätös: | Noudata yritysstandardia | ||
(1) Bariumoksidin valmistus
Korkealaatuinen bariittimalmi on ensin valittava käsin ja vaahdotettava, minkä jälkeen siitä poistetaan rauta ja pii, jolloin saadaan yli 96 % bariumsulfaattia sisältävä rikaste. Alle 20 meshin hiukkaskokoinen malmijauhe sekoitetaan kivihiilen tai maaöljykoksijauheen kanssa painosuhteessa 4:1 ja pasutetaan 1100 ℃:ssa jälkikaivuuuni. Bariumsulfaatti pelkistetään bariumsulfidiksi (yleisesti tunnettu "mustana tuhkana"), ja saatu bariumsulfidiliuos liuotetaan kuumalla vedellä. Bariumsulfidin muuttamiseksi bariumkarbonaattisaostukseksi bariumsulfidin vesiliuokseen on lisättävä natriumkarbonaattia tai hiilidioksidia. Bariumoksidia voidaan saada sekoittamalla bariumkarbonaattia hiilijauheen kanssa ja kalsinoimalla se yli 800 ℃:ssa. On huomattava, että bariumoksidi hapettuu bariumperoksidiksi 500–700 ℃:ssa, ja bariumperoksidi voi hajota bariumoksidiksi 700–800 ℃:ssa. Siksi bariumperoksidin muodostumisen välttämiseksi kalsinoitu tuote on jäähdytettävä tai sammutettava inertin kaasun suojassa.
(2) Alumiiniterminen pelkistysmenetelmä metallisen bariumin tuottamiseksi
Erilaisten ainesosien vuoksi alumiinia pelkistävällä bariumoksidilla on kaksi reaktiota:
6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑
Tai: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑
1000–1200 ℃:n lämpötilassa nämä kaksi reaktiota tuottavat hyvin vähän bariumia, joten tarvitaan tyhjiöpumppu bariumhöyryn jatkuvaan siirtämiseen reaktiovyöhykkeestä kondensaatiovyöhykkeeseen, jotta reaktio voi jatkua oikealle. Reaktion jälkeinen jäännös on myrkyllistä ja se on käsiteltävä ennen hävittämistä.
Yleisten bariumyhdisteiden valmistus
(1) Bariumkarbonaatin valmistusmenetelmä
① Hiilisointimenetelmä
Hiilistysmenetelmässä bariittia ja kivihiiltä sekoitetaan tietyssä suhteessa, murskataan pyörivässä uunissa, kalsinoidaan ja pelkistetään 1100–1200 °C:ssa bariumsulfidisulaksi. Hiilidioksidia johdetaan bariumsulfidiliuokseen hiilestämiseksi, ja reaktio on seuraava:
BaS + CO₂ + H₂O = BaCO₃ + H₂S
Saatu bariumkarbonaattiliete rikinpoistolla, pesulla ja tyhjiösuodatuksella kuivataan ja murskataan 300 °C:ssa valmiin bariumkarbonaattituotteen saamiseksi. Tämä menetelmä on yksinkertainen ja edullinen, joten useimmat valmistajat käyttävät sitä.
② Kaksinkertainen hajoamismenetelmä
Bariumsulfidi ja ammoniumkarbonaatti käyvät läpi kaksoishajoamisreaktion, ja reaktio on seuraava:
BaS + (NH4)2CO3 = BaCO3 + (NH4)2S
Tai bariumkloridi reagoi kaliumkarbonaatin kanssa, ja reaktio on seuraava:
BaCl2 + K2CO3 = BaCO3 + 2KCl
Reaktiosta saatu tuote pestään, suodatetaan, kuivataan jne., jolloin saadaan valmiiksi bariumkarbonaattituotteeksi.
③ Bariumkarbonaattimenetelmä
Bariumkarbonaattijauhe reagoi ammoniumsuolan kanssa, jolloin muodostuu liukoista bariumsuolaa, ja ammoniumkarbonaatti kierrätetään. Liukoista bariumsuolaa lisätään ammoniumkarbonaattiin, jolloin saostuu puhdistettu bariumkarbonaatti, joka suodatetaan ja kuivataan valmiin tuotteen valmistamiseksi. Lisäksi saatu emäliuos voidaan kierrättää. Reaktio on seuraava:
BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + H2O + CO2
BaCl2 + 2NH4OH = Ba(OH)2 + 2NH4Cl
Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O
(2) Bariumtitanaatin valmistusmenetelmä
① Kiinteän faasin menetelmä
Bariumtitanaattia voidaan saada kalsinoimalla bariumkarbonaattia ja titaanidioksidia, ja siihen voidaan seosttaa mitä tahansa muita aineita. Reaktio on seuraava:
TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑
② Yhteissaostusmenetelmä
Bariumkloridi ja titaanitetrakloridi sekoitetaan ja liuotetaan yhtä suurina määrinä, kuumennetaan 70 °C:seen, ja sitten oksaalihappoa lisätään tipoittain, jolloin saadaan hydratoitua bariumtitanyylioksalaattia [BaTiO(C2O4)2•4H2O] -sakkaa, joka pestään, kuivataan ja sitten pyrolysoidaan bariumtitanaatin saamiseksi. Reaktio on seuraava:
BaCl2 + TiCl4 + 2H2C2O4 + 5H2O = BaTiO(C2O4)2•4H2O↓ + 6HCl
BaTiO(C2O4)2•4H2O = BaTiO3 + 2CO2↑ + 2CO↑ + 4H2O
Metatitaanihapon jauhamisen jälkeen lisätään bariumkloridiliuos ja sitten ammoniumkarbonaattia sekoittaen, jolloin muodostuu bariumkarbonaatin ja metatitaanihapon yhteissaostuma, joka kalsinoidaan tuotteen saamiseksi. Reaktio on seuraava:
BaCl2 + (NH4)2CO3 = BaCO3 + 2NH4Cl
H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O
(3) Bariumkloridin valmistus
Bariumkloridin tuotantoprosessiin kuuluu pääasiassa suolahappomenetelmä, bariumkarbonaattimenetelmä, kalsiumkloridimenetelmä ja magnesiumkloridimenetelmä eri menetelmien tai raaka-aineiden mukaan.
① Suolahappomenetelmä. Kun bariumsulfidia käsitellään suolahapolla, pääreaktio on:
BaS+2HCI=BaCl2+H2S↑+Q
②Bariumkarbonaattimenetelmä. Valmistettu bariumkarbonaatista (bariumkarbonaatti) raaka-aineena, tärkeimmät reaktiot ovat:
BaCO3+2HC1=BaCl2+CO2↑+H2O
③Karbonisointimenetelmä
Bariumin vaikutukset ihmisten terveyteen
Miten barium vaikuttaa terveyteen?
Barium ei ole ihmiskeholle välttämätön alkuaine, mutta sillä on suuri vaikutus ihmisten terveyteen. Barium voi altistua sille bariumin louhinnan, sulatuksen, valmistuksen ja bariumyhdisteiden käytön aikana. Barium ja sen yhdisteet voivat päästä elimistöön hengitysteiden, ruoansulatuskanavan ja vaurioituneen ihon kautta. Työperäinen bariummyrkytys johtuu pääasiassa hengitysteiden sisäänhengityksestä, jota tapahtuu onnettomuuksissa tuotannon ja käytön aikana; muu kuin työperäinen bariummyrkytys johtuu pääasiassa ruoansulatuskanavan nielemisestä, useimmiten vahingossa tapahtuvasta nielemisestä; nestemäiset, liukenevat bariumyhdisteet voivat imeytyä vaurioituneen ihon läpi. Akuutti bariummyrkytys johtuu useimmiten vahingossa tapahtuvasta nielemisestä.
Lääketieteellinen käyttö
(1) Bariumjauhon röntgenkuvaus
Bariumjauhoröntgen, joka tunnetaan myös ruoansulatuskanavan bariumröntgenkuvauksena, on tutkimusmenetelmä, jossa bariumsulfaattia käytetään varjoaineena sen osoittamiseksi, onko ruoansulatuskanavassa röntgensäteilyn alaisena leesioita. Bariumjauhoröntgenkuvauksessa varjoaineita otetaan suun kautta, ja varjoaineena käytetty lääketieteellinen bariumsulfaatti ei liukene veteen eikä lipideihin eikä imeydy ruoansulatuskanavan limakalvoon, joten se on pohjimmiltaan myrkytön ihmisille.
Kliinisen diagnoosin ja hoidon tarpeiden mukaan ruoansulatuskanavan bariumjauhokuvaus voidaan jakaa ylemmän ruoansulatuskanavan bariumjauhotutkimukseen, koko ruoansulatuskanavan bariumjauhotutkimukseen, paksusuolen bariumperäruisketutkimukseen ja ohutsuolen bariumperäruisketutkimukseen.
Bariummyrkytys
Altistumisreitit
Barium voi altistuabariumbariumin louhinnan, sulatuksen ja valmistuksen aikana. Lisäksi bariumia ja sen yhdisteitä käytetään laajalti. Yleisiä myrkyllisiä bariumsuoloja ovat bariumkarbonaatti, bariumkloridi, bariumsulfidi, bariumnitraatti ja bariumoksidi. Jotkut päivittäistavarat sisältävät myös bariumia, kuten bariumsulfidia karvanpoistoaineissa. Jotkut maatalouden tuholaistorjunta-aineet tai jyrsijämyrkyt sisältävät myös liukoisia bariumsuoloja, kuten bariumkloridia ja bariumkarbonaattia.
Julkaisun aika: 15. tammikuuta 2025