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中國(guó)重晶石資源分布與碳酸鋇生產(chǎn)工藝探析

發(fā)布時(shí)間:2024-10-24 15:21:30發(fā)布作者:

 重晶石,主要成分是硫酸鋇(BaSO4),在中國(guó)的分布非常廣泛,尤其以貴州省、湖南省、廣西壯族自治區(qū)、甘肅省和陜西省為主要產(chǎn)地。其中,貴州省的儲(chǔ)量較為豐富,占全國(guó)總儲(chǔ)量的大約三分之一,尤其是貴州天柱縣擁有極其豐富的重晶石資源。湖南省的新晃縣也是該省內(nèi)的重晶石資源大縣。此外,甘肅省文縣下壩地區(qū)的重晶石礦也頗具規(guī)模。

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在工業(yè)應(yīng)用方面,重晶石用途多樣。它可以作為制造各種鋇化合物如氧化鋇、碳酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇以及沉淀硫酸鋇等的基礎(chǔ)原料。在油漆行業(yè)中,添加重晶石粉可以增強(qiáng)漆膜的厚度、強(qiáng)度及耐久性;而在造紙、橡膠與塑料工業(yè)中,則常用作填料來(lái)提高產(chǎn)品的硬度、耐磨性和抗老化性能。

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針對(duì)貴州天柱縣的重晶石進(jìn)行加工處理時(shí),采用了準(zhǔn)3.2米×60米規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯,在1100至1200攝氏度的高溫條件下進(jìn)行還原焙燒。通過(guò)調(diào)整不同參數(shù)如拋煤量、窯內(nèi)溫度分布(高溫區(qū)1050~1200℃, 窯尾500~600℃, 窯頭750~850℃)、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速(0.20~0.40 r/min)及進(jìn)料速率(15~20 t/h),并確保每噸礦耗煤量為191.64公斤,最終能夠獲得含硫化鋇質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)70.5%且浸出率高達(dá)91.3%的產(chǎn)品。這表明采用此種方法處理中國(guó)龐大的重晶石資源是可行的。

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從重晶石到碳酸鋇的轉(zhuǎn)化過(guò)程涉及多個(gè)化學(xué)反應(yīng)步驟,主要包括以下四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié):


還原焙燒:將重晶石粉末與適量的煤粉混合后置于特定裝置中,在1173K至1473K的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱處理。此步驟旨在通過(guò)化學(xué)反應(yīng)BaSO4+4C→BaS+4CO↑將不易溶解的硫酸鋇轉(zhuǎn)變?yōu)楦兹苡谒男问健蚧^(BaS)。


水浸?。弘S后,利用水對(duì)上述產(chǎn)物進(jìn)行浸提,使生成的硫化鋇進(jìn)一步水解形成兩種可溶性物質(zhì)——?dú)淞蚧^[Ba(HS)2]和氫氧化鋇[Ba(OH)2]。相關(guān)化學(xué)方程式如下:2BaS+2H2O→Ba(HS)2+Ba(OH)2。


酸化:向含有上述可溶性鋇化合物的溶液通入二氧化碳?xì)怏w,促使發(fā)生酸化反應(yīng)從而生成目標(biāo)產(chǎn)物——碳酸鋇沉淀,并伴隨產(chǎn)生硫化氫氣體。具體變化可表示為:Ba(HS)2+CO2+H2O→BaCO?↓+2H2S。


制備碳酸鋇及其他產(chǎn)品:最后階段,通過(guò)分離得到純凈的碳酸鋇晶體,它不僅可以直接使用于某些領(lǐng)域,也可以繼續(xù)參與其他化學(xué)反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)更多類(lèi)型的鋇鹽。例如,與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇的同時(shí)釋放二氧化碳?xì)怏w的過(guò)程:BaCO?+2HCl→BaCl2+CO2↑+H2O另外,通過(guò)加熱分解的方式還可以由碳酸鋇制得氧化鋇或過(guò)氧化鋇。

整個(gè)生產(chǎn)工藝流程需要嚴(yán)格控制各項(xiàng)條件,包括原料的質(zhì)量、反應(yīng)的溫度與時(shí)間等因素,以保證最終產(chǎn)品。

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