» » Переработка барита и получение солей бария
28.04.2015

Основным промышленным методом переработки барита является восстановительный обжиг его с углем при температуре 1000—1100° до получения растворимого в воде сульфида согласно реакциям
BaSO4 + 4С → BaS + 4СО — 121,7 ккал,
BaSO4 + 2С → BaS + 2CO2 — 44,7 ккал.

Для такого обжига применяются барабанные печи непрерывного действия, обогреваемые обычно газом или нефтью. Шихта, состоящая из измельченных барита и угля (кокс или коксик), подается в верхний конец печи и самотеком передвигается вниз навстречу раскаленным газам. После окончания процесса восстановления раскаленный спек пересыпается в специальный железный вращающийся барабан, где охлаждается, после чего подвергается сначала мок рому измельчению в шаровых мельницах, затем водному выщелачиванию при температуре 80—90°. При этом сернистый барий подвергается гидролизу с образованием растворов гидроокиси и гидросульфида бария
2BaS + 2Н2О → Ba (OH)2 + Ba (HS)2.

Осветленный раствор передается на дальнейшую переработку с целью получения чистых солей бария, а шлам идет в отвал.
Получение азотнокислого бария

Для получения азотнокислого бария к раствору, содержащему гидрат окиси бария и гидросильфид (рис. 1), добавляется азотная кислота; при этом образуются растворимый азотнокислый барий (BaNO3)2 и сероводород.
Ba(OH)2 + Ba(HS)2 + 4HNО3 → 2 Ba (NO3)2 + 2H2S + 2H2О.

Для улавливания и утилизации ядовитого и взрывоопасного сероводорода применяется орошение его раствором щелочи с целью получения гидросульфида натрия NaHS — ценного продукта для сельского хозяйства Для полного удаления из раствора сероводорода и коагуляции серы, образующейся за счет окисления сероводорода, раствор подвергают обработке острым паром (так называемая «разварка» щелоков) с последующим фильтрованием раствора. Осветленный раствор азотнокислого бария поступает в выпарные аппараты. Выпавшие кристаллы азотнокислого бария отжимают на центрифуге и высушивают при температуре 90—95°. На рис. 1 приведена технологическая схема основных операций получения азотнокислого бария из барита.
Переработка барита и получение солей бария

Получение хлористого бария

Наиболее распространенный метод получения хлористого бария основан на взаимодействии при высокой температуре барита с углем в присутствии хлористого кальция. Процесс протекает в две стадии сначала идет образование сернистого бария, затем хлористого бария:
BaSO4 + 4С → BaS + 4СО — 121,7 ккал,
BaS + CaCl2 → BaCl2 + CaS — 9 ккал.

Процесс осуществляют во вращающихся печах барабанного типа при температуре 1100—1150° С. Полученный плав, содержащий 60—70% BaCl2, после охлаждения измельчают и выщелачивают водой. Шлам отжимают на центрифуге, а осветленный раствор BaCl2 упаривают до получения кристаллов хлористого бария.
Другие методы получения хлористого бария (солянокислый, основанный на восстановлении барита до сернистого бария, с последующей обработкой полученного плава соляной кислотой, и карбонатный, с предварительной обработкой того же плава водой, затем углекислым газом и, наконец, соляной кислотой) не нашли широкого промышленного применения.
Получение углекислого бария и окиси бария

Углекислый барий получают или путем обработки сернистого бария водой, а затем углекислотой при температуре 30—40° согласно реакциям
2BaS + 2Н2О → Ba (OH)2 + Ba (HS)2

и
Ba (HS)2 + Ba (OH)2 + 2СО2 →2ВаСО3 + 2H2S,

или же путем осаждения его из раствора сернистого или хлористого бария (метод Дефло) концентрированным раствором соды:
Ba (OH)2 + Ba (HS)2 + 2Na2CO3 → 2BaCOs + 2Na2S + 2Н2О

и
BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3 + 2NaCl.

Выпавшая соль углекислого бария промывается водой, отжимается и высушивается.
Окись бария получают термическим разложением азотнокислого углекислого бария (или непосредственно минерала — витерита) и перекиси бария. Разложение углекислого бария или витерита осуществляется при температуре 1000—1200° в присутствии углеродсодержащих веществ, чаще всего угля. В этом случае процесс разложения карбоната сопровождается образованием окиси углерода, а не углекислого газа, согласно реакции
BaCO3 + С → BaO + 2СО — 104 ккал,

что значительно снижает температуру диссоциации углекислого бария и предохраняет образующуюся окись от обратного присоединения CO2. Для получения пористой массы окиси к исходному карбонату добавляются вещества, которые в процессе разложения выделяют газы, разрыхляя образующуюся окись. В качестве добавок используются сажа, карбид бария, перекись бария, азотнокислый барий и др.
В последнее время предложен непрерывный способ получения окиси бария, основанный на термической диссоциации пористых гранул карбоната бария в псевдожидком слое, создаваемом током азота. Карбонизирующей добавкой является ламповая сажа, связующим — крахмал. Процесс диссоциации проводится при температуре 900—1025° С.
Получение окиси бария путем разложения азотнокислого бария
2Ва (NO3)2 → 2ВаО + 2NО2 + 3О2

осуществляется в железных тиглях, покрытых специальным составом, при температуре 1000—1100°; полученная при этом окись содержит не менее 96% BaO.
Перекись бария приготовляется окислением окиси бария сухим кислородом. Процесс осуществляется при температуре 500—600° с дальнейшим повышением до 800—850° за счет экзотермичности реакции
2ВаО + O2 → 2ВаО2 + 24 ккал.

Перекись бария может быть вновь разложена до окиси, так как упругость пара выделяющегося кислорода при 795° С достигает одной атмосферы. Этот метод иногда используется для получения свежеприготовтенной окиси. Процесс осуществляется при температуре 850—900 при непрерывном удалении из зоны реакции выделяющегося кислорода.