碳酸铵受热分解方程式（钡的生产工艺）

钡的生产工艺/提取工艺

【钡的制取】

• 工业上金属钡的制取包括氧化钡制取和金属热还原（铝热还原）制取金属钡两个步骤。
• （1）氧化钡的制取
• 优质重晶石矿首先需要经手选和浮选，之后经过去铁和硅后得到含硫酸钡大于96%的精矿。将粒度小于20目的矿粉与煤或石油焦粉按重量比4∶1混合，在反射炉内于1100℃下焙烧，硫酸钡被还原成硫化钡（俗称"黑灰"），用热水浸出得到的硫化钡溶液。为了使硫化钡转化成碳酸钡沉淀，需要向硫化钡水溶液中加入碳酸钠或通入二氧化碳。将碳酸钡与炭粉混合后于800℃以上煅烧，即可制得氧化钡。需要注意的是，氧化钡在500-700℃时氧化生成过氧化钡，在700-800℃时过氧化钡又可分解生成氧化钡，因而为了避免生产过氧化钡，煅烧产物需要在惰性气体保护下冷却或淬冷。
• （2）铝热还原法生产金属钡
• 铝还原氧化钡的反应因配料不同有以下两种：
• 6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑
• 或：4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑
• 在1000～1200℃时，这两种反应产出的钡很少，所以需要用真空泵将钡蒸气不断地从反应区转移到冷凝区，反应才能不断向右进行。反应后的残渣有毒，需经处理才能弃去。

【常见钡化合物的制取】

• （1）碳酸钡的制备方法
• ①碳化法
• 碳化法主要是将重晶石和煤按照一定比例混合，经破碎进入回转炉在1100-1200℃下焙烧还原制得硫化钡熔体。在硫化钡溶液中通入二氧化碳进行碳化，反应如下：
• BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S
• 将得到的碳酸钡浆液经脱硫洗涤和真空过滤，然后在300℃下进行干燥、粉碎，即可得到碳酸钡成品。该方法工艺简单、成本低，因而被大多数厂家采用。
• ②复分解法
• 由硫化钡与碳酸铵进行复分解反应，反应如下：
• BaS+(NH4)2CO3=BaCO3+(NH4)2S
• 或用氯化钡与碳酸钾反应，反应如下：
• BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl
• 反应所得的产物再经洗涤、过滤、干燥等，即可以得到碳酸钡成品。
• ③毒重石化法
• 将毒重石矿粉与铵盐反应生成可溶性钡盐，同时将碳酸铵回收使用，可溶性钡盐加入碳酸铵沉淀出精制碳酸钡，经过滤、干燥后制成成品。此外，得到的母液可回收循环使用。反应如下：
• BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2
• BaCl2+2NH4OH=Ba(OH)2+2NH4Cl
• Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O
• （2）钛酸钡的制取方法
• ①固相法
• 通过煅烧碳酸钡和二氧化钛可制得钛酸钡，其中可掺杂任意其他材料。反应如下：
• TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑
• ②共沉淀法
• 将氯化钡和四氯化钛按等物质混合溶解，加热至70°C，然后滴入草酸，得到水合草酸钛酰钡[BaTiO(C2O4)2•4H2O]沉淀，经洗涤、干燥，再进行热解，最后得到钛酸钡。反应如下：
• BaCl2 + TiCl4 + 2H2C2O4 + 5H2O = BaTiO(C2O4)2•4H2O↓ + 6HCl
• BaTiO(C2O4)2•4H2O = BaTiO3 + 2CO2↑ + 2CO↑ + 4H2O
• 偏钛酸经打浆后加入氯化钡溶液，然后在搅拌下加入碳酸铵，生成碳酸钡和偏钛酸共沉淀，煅烧后得产品。反应如下：
• BaCl2 + (NH4)2CO3 = BaCO3 + 2NH4Cl
• H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O
• （3）氯化钡的制取方法
• 氯化钡的生产工艺按方法或原料的不同，主要有盐酸法、碳酸钡法、氯化钙法和氯化镁法。
• ①盐酸法。用盐酸处理硫化钡，主要反应为：
• BaS+2HCI=BaCl2+H2S↑+Q

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• ②碳酸钡法。以毒重石(碳酸钡)为原料制得，主要反应有：
• BaCO3+2HCI=BaCl2+CO2↑+H2O
• ③碳化法

• ④氯化钙法。用碳还原重晶石与氯化钙的混合物。
• 此外，还有氯化镁法。用氯化镁处理硫化钡制得。

钡对自然环境的影响

【钡对土壤和水资源的影响】

• 岩石中的钡钡在地壳中的含量位列第14位，大多数土壤中都含有低浓度的钡。但是，除了含钡矿石的风化，钡矿的开采、冶炼及钡化合物的生产都可能会将钡释放到环境中。此外，人类在日常生活中使用含钡物品也可能增加环境中钡的含量，如防治农业害虫剂或杀鼠药中含有可溶性钡盐氯化钡、碳酸钡等。

• 钡在水、土壤、沉积物中存在的时间取决于钡存在的形式，如硫酸钡和碳酸钡不溶于水，在环境中存在的时间较长，而氯化钡、硝酸钡和氢氧化钡等易溶于水，在环境中存在的时间较短。这些易溶于水中的化合物与水中存在的硫酸盐和碳酸盐发生反应，生成难溶的硫酸钡、碳酸钡。硫酸钡和碳酸钡是土壤和水源中最常见的钡化合物。当钡化合物被鱼及其他水生生物吸入体内，这些物质就会在它们体内富集。