बेरियम निष्कर्षण प्रक्रिया

(1) बेरियम ऑक्साइड की तैयारी 

उच्च गुणवत्ता वाले बैराइट अयस्क को पहले हाथ से चुना जाना चाहिए और तैराया जाना चाहिए, और फिर 96% से अधिक बेरियम सल्फेट युक्त सांद्रण प्राप्त करने के लिए लोहे और सिलिकॉन को हटा दिया जाता है। 20 मेश से कम के कण आकार वाले अयस्क पाउडर को 4:1 के वजन अनुपात में कोयले या पेट्रोलियम कोक पाउडर के साथ मिलाया जाता है, और एक रिवरबेरेटरी भट्टी में 1100 डिग्री सेल्सियस पर भुना जाता है। बेरियम सल्फेट को बेरियम सल्फाइड (आमतौर पर "ब्लैक ऐश" के रूप में जाना जाता है) में कम किया जाता है, और प्राप्त बेरियम सल्फाइड घोल को गर्म पानी से धोया जाता है। बेरियम सल्फाइड को बेरियम कार्बोनेट अवक्षेपण में बदलने के लिए, बेरियम सल्फाइड जलीय घोल में सोडियम कार्बोनेट या कार्बन डाइऑक्साइड मिलाना पड़ता है। बेरियम ऑक्साइड को कार्बन पाउडर के साथ बेरियम कार्बोनेट मिलाकर और इसे 800 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर शांत करके प्राप्त किया जा सकता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि बेरियम ऑक्साइड 500-700 डिग्री सेल्सियस पर बेरियम पेरोक्साइड बनाने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है, और बेरियम पेरोक्साइड 700-800 डिग्री सेल्सियस पर बेरियम ऑक्साइड बनाने के लिए विघटित हो सकता है। इसलिए, बेरियम पेरोक्साइड के उत्पादन से बचने के लिए, कैलक्लाइंड उत्पाद को निष्क्रिय गैस के संरक्षण में ठंडा या बुझाना पड़ता है। 

(2) धात्विक बेरियम के उत्पादन के लिए एल्युमिनोथर्मिक अपचयन विधि 

विभिन्न अवयवों के कारण, एल्युमीनियम द्वारा बेरियम ऑक्साइड को कम करने की दो अभिक्रियाएँ होती हैं:

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑

या: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

1000-1200 डिग्री सेल्सियस पर, ये दोनों अभिक्रियाएँ बहुत कम बेरियम उत्पन्न करती हैं, इसलिए बेरियम वाष्प को अभिक्रिया क्षेत्र से संघनन क्षेत्र में लगातार स्थानांतरित करने के लिए वैक्यूम पंप की आवश्यकता होती है ताकि अभिक्रिया सही दिशा में आगे बढ़ सके। अभिक्रिया के बाद अवशेष विषाक्त होते हैं और उन्हें नष्ट करने से पहले उनका उपचार किया जाना चाहिए।

सामान्य बेरियम यौगिकों की तैयारी 

(1) बेरियम कार्बोनेट बनाने की विधि 

① कार्बनीकरण विधि

कार्बनीकरण विधि में मुख्य रूप से एक निश्चित अनुपात में बैराइट और कोयले को मिलाना, उन्हें रोटरी भट्टी में कुचलना और 1100-1200 डिग्री सेल्सियस पर उन्हें शांत करना और कम करना शामिल है, ताकि बेरियम सल्फाइड पिघल जाए। कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनीकरण के लिए बेरियम सल्फाइड घोल में डाला जाता है, और प्रतिक्रिया इस प्रकार होती है:

बाएस+CO2+H2O=बासीओ3+H2S

प्राप्त बेरियम कार्बोनेट घोल को डीसल्फराइज़ किया जाता है, धोया जाता है और वैक्यूम फ़िल्टर किया जाता है, और फिर 300 डिग्री सेल्सियस पर सुखाया और कुचला जाता है ताकि तैयार बेरियम कार्बोनेट उत्पाद प्राप्त हो सके। यह विधि प्रक्रिया में सरल और लागत में कम है, इसलिए इसे अधिकांश निर्माताओं द्वारा अपनाया जाता है।

② दोहरी अपघटन विधि

बेरियम सल्फाइड और अमोनियम कार्बोनेट दोहरी अपघटन प्रतिक्रिया से गुजरते हैं, और प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

बाएस+(NH4)2CO3=बासीओ3+(NH4)2एस

या बेरियम क्लोराइड पोटेशियम कार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करता है, और प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

प्रतिक्रिया से प्राप्त उत्पाद को धोया जाता है, फ़िल्टर किया जाता है, सुखाया जाता है, आदि, ताकि तैयार बेरियम कार्बोनेट उत्पाद प्राप्त किया जा सके।

③ बेरियम कार्बोनेट विधि

बेरियम कार्बोनेट पाउडर को अमोनियम नमक के साथ प्रतिक्रिया करके घुलनशील बेरियम नमक बनाया जाता है, और अमोनियम कार्बोनेट को रीसाइकिल किया जाता है। परिष्कृत बेरियम कार्बोनेट को अवक्षेपित करने के लिए अमोनियम कार्बोनेट में घुलनशील बेरियम नमक मिलाया जाता है, जिसे तैयार उत्पाद बनाने के लिए फ़िल्टर और सुखाया जाता है। इसके अलावा, प्राप्त मदर लिकर को रीसाइकिल किया जा सकता है। प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

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

बा(OH)2+CO2=BaCO3+H2O 

(2) बेरियम टाइटेनेट बनाने की विधि 

① ठोस चरण विधि

बेरियम टाइटेनेट को बेरियम कार्बोनेट और टाइटेनियम डाइऑक्साइड को कैल्सीन करके प्राप्त किया जा सकता है, और किसी भी अन्य सामग्री को इसमें मिलाया जा सकता है। प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

② सहअवक्षेपण विधि

बेरियम क्लोराइड और टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड को बराबर मात्रा में मिलाकर घोला जाता है, 70 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, और फिर ऑक्सालिक एसिड को बूंद-बूंद करके मिलाया जाता है, जिससे हाइड्रेटेड बेरियम टाइटेनिल ऑक्सालेट [BaTiO(C2O4)2•4H2O] अवक्षेप प्राप्त होता है, जिसे धोया जाता है, सुखाया जाता है और फिर बेरियम टाइटेनेट प्राप्त करने के लिए पाइरोलाइज़ किया जाता है। प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

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

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

मेटाटिटैनिक एसिड को फेंटने के बाद, बेरियम क्लोराइड का घोल मिलाया जाता है, और फिर अमोनियम कार्बोनेट को हिलाते हुए मिलाया जाता है, जिससे बेरियम कार्बोनेट और मेटाटिटैनिक एसिड का सहअवक्षेप बनता है, जिसे उत्पाद प्राप्त करने के लिए शांत किया जाता है। प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

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

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O 

(3) बेरियम क्लोराइड की तैयारी 

बेरियम क्लोराइड की उत्पादन प्रक्रिया में मुख्य रूप से विभिन्न विधियों या कच्चे माल के अनुसार हाइड्रोक्लोरिक एसिड विधि, बेरियम कार्बोनेट विधि, कैल्शियम क्लोराइड विधि और मैग्नीशियम क्लोराइड विधि शामिल हैं।

① हाइड्रोक्लोरिक एसिड विधि। जब बेरियम सल्फाइड को हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ उपचारित किया जाता है, तो मुख्य प्रतिक्रिया होती है:

बाएस+2HCI=BaCl2+H2S↑+Q