Postopek ekstrakcije barija

(1) Priprava barijevega oksida 

Visokokakovostno baritno rudo je treba najprej ročno izbrati in flotirati, nato pa odstraniti železo in silicij, da dobimo koncentrat, ki vsebuje več kot 96 % barijevega sulfata. Rudni prah z velikostjo delcev manj kot 20 mesh se zmeša s premogovim ali petrokoksom v masnem razmerju 4:1 in praži pri 1100 ℃ v odmevni peči. Barijev sulfat se reducira v barijev sulfid (splošno znan kot "črni pepel"), pridobljena raztopina barijevega sulfida pa se izluži z vročo vodo. Za pretvorbo barijevega sulfida v oborino barijevega karbonata je treba vodni raztopini barijevega sulfida dodati natrijev karbonat ali ogljikov dioksid. Barijev oksid lahko dobimo z mešanjem barijevega karbonata z ogljikovim prahom in kalcinacijo pri temperaturi nad 800 ℃. Treba je opozoriti, da se barijev oksid pri 500–700 ℃ oksidira v barijev peroksid, barijev peroksid pa se pri 700–800 ℃ razgradi v barijev oksid. Zato je treba kalcinirani produkt ohladiti ali pogasiti pod zaščito inertnega plina, da se prepreči nastanek barijevega peroksida. 

(2) Aluminotermna redukcijska metoda za proizvodnjo kovinskega barija 

Zaradi različnih sestavin obstajata dve reakciji redukcije barijevega oksida z aluminijem:

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑

Ali: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

Pri 1000–1200 ℃ ti dve reakciji proizvedeta zelo malo barija, zato je potrebna vakuumska črpalka za neprekinjen prenos barijevih hlapov iz reakcijske cone v kondenzacijsko cono, da lahko reakcija poteka v desno. Ostanek po reakciji je strupen in ga je treba pred zavrženjem obdelati.

Priprava običajnih barijevih spojin 

(1) Postopek priprave barijevega karbonata 

① Metoda karbonizacije

Metoda karbonizacije vključuje predvsem mešanje barita in premoga v določenem razmerju, njihovo drobljenje v rotacijski peči ter kalcinacijo in redukcijo pri 1100-1200 ℃, da se dobi talina barijevega sulfida. Za karbonizacijo se v raztopino barijevega sulfida vnese ogljikov dioksid, reakcija pa poteka na naslednji način:

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

Pridobljena suspenzija barijevega karbonata se razžvepli, opere in vakuumsko filtrira, nato pa se posuši in zdrobi pri 300 ℃, da se dobi končni izdelek barijevega karbonata. Ta metoda je preprosta in cenovno ugodna, zato jo uporablja večina proizvajalcev.

② Metoda dvojne razgradnje

Barijev sulfid in amonijev karbonat se dvojno razgradita, reakcija pa je naslednja:

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

Ali barijev klorid reagira s kalijevim karbonatom in reakcija je naslednja:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

Produkt, pridobljen iz reakcije, se nato opere, filtrira, posuši itd., da se dobi končni produkt barijevega karbonata.

③ Metoda z barijevim karbonatom

Prah barijevega karbonata reagira z amonijevo soljo, da nastane topna barijeva sol, amonijev karbonat pa se reciklira. Topna barijeva sol se doda amonijevemu karbonatu, da se obori rafinirani barijev karbonat, ki se filtrira in posuši, da nastane končni izdelek. Poleg tega se lahko pridobljena matična lužnica reciklira. Reakcija je naslednja:

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

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

Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O 

(2) Postopek priprave barijevega titanata 

① Metoda s trdno fazo

Barijev titanat lahko dobimo s kalcinacijo barijevega karbonata in titanovega dioksida, vanj pa lahko dodamo tudi druge materiale. Reakcija je naslednja:

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

② Metoda soprecipitacije

Barijev klorid in titanov tetraklorid zmešamo in raztopimo v enakih količinah, segrejemo na 70 °C, nato pa po kapljicah dodamo oksalno kislino, da dobimo hidrirano oborino barijevega titanil oksalata [BaTiO(C2O4)2•4H2O], ki jo speremo, posušimo in nato piroliziramo, da dobimo barijev titanat. Reakcija je naslednja:

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

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

Po stepanju metatitanske kisline dodamo raztopino barijevega klorida, nato pa med mešanjem dodamo amonijev karbonat, da nastane sooborina barijevega karbonata in metatitanske kisline, ki jo kalciniramo, da dobimo produkt. Reakcija je naslednja:

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

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O 

(3) Priprava barijevega klorida 

Proizvodni proces barijevega klorida vključuje predvsem metodo s klorovodikovo kislino, metodo s barijevim karbonatom, metodo s kalcijevim kloridom in metodo z magnezijevim kloridom glede na različne metode ali surovine.

① Metoda s klorovodikovo kislino. Ko barijev sulfid obdelamo s klorovodikovo kislino, je glavna reakcija:

BaS+2HCI=BaCl2+H2S↑+Q