बेरियम धातु (1)

1、 मूल परिचय

चीनी नाम:बेरियम, अंग्रेजी नाम:बेरियम, तत्व प्रतीकBaआवर्त सारणी में परमाणु क्रमांक 56, एक आईआईए समूह क्षारीय पृथ्वी धातु तत्व है जिसका घनत्व 3.51 ग्राम/घन सेंटीमीटर, गलनांक 727 डिग्री सेल्सियस (1000 के, 1341 डिग्री फारेनहाइट) और क्वथनांक 1870 डिग्री है। सी (2143 के, 3398 डिग्री फारेनहाइट)। बेरियम एक क्षारीय पृथ्वी धातु है जिसमें चांदी की सफेद चमक होती है, जिसमें लौ का रंग पीला हरा, नरम और लचीला होता है।बेरियमइसमें बहुत सक्रिय रासायनिक गुण होते हैं और यह अधिकांश गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है।बेरियमप्रकृति में कभी भी एक पदार्थ के रूप में नहीं पाया गया है।बेरियमको छोड़कर लवण विषैले होते हैंबेरियमसल्फेट. इसके अलावा,धात्विक बेरियमइसमें एक मजबूत रिड्यूसिबिलिटी है और संबंधित धातु प्राप्त करने के लिए अधिकांश धातु ऑक्साइड, हैलाइड और सल्फाइड को कम कर सकता है। की सामग्रीबेरियमभूपर्पटी में 0.05% है, और प्रकृति में सबसे आम खनिज बैराइट हैं (बेरियमसल्फेट) और विदेराइट (बेरियमकार्बोनेट)। बेरियम का व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स, सिरेमिक, चिकित्सा और पेट्रोलियम जैसे क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

2、की खोजबेरियमऔर चीन की विकास स्थितिबेरियमउद्योग

1. की खोज का एक संक्षिप्त इतिहासबेरियम

क्षारीय पृथ्वी धातु सल्फाइड फॉस्फोरसेंस प्रदर्शित करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे प्रकाश के संपर्क में आने के बाद कुछ समय तक अंधेरे में प्रकाश उत्सर्जित करते रहते हैं। यह ठीक इसी विशेषता के कारण हैबेरियमयौगिकों ने ध्यान आकर्षित करना शुरू कर दिया है।

1602 में, इटली के बोलोग्ना में एक मोची वी. कैसिओरोलस ने पाया कि एक बैराइट मेंबेरियमसल्फेट को ज्वलनशील पदार्थों के साथ भूनने के बाद यह अंधेरे में प्रकाश उत्सर्जित करता है। इस घटना ने यूरोपीय रसायनज्ञों की रुचि जगाई। 1774 में, स्वीडिश रसायनज्ञ सीडब्ल्यू शीले ने बैराइट में एक नए तत्व की खोज की, लेकिन वह इसे केवल उस तत्व के ऑक्साइड से अलग करने में असमर्थ थे। 1776 में, जोहान गोटलिब गाहन ने इसी तरह के एक अध्ययन में इस ऑक्साइड को अलग किया। बैराइटा को शुरू में गाइटन डी मोरव्यू द्वारा बैराइटा के रूप में संदर्भित किया गया था, और बाद में एंटोनी लावोइसियर द्वारा इसका नाम बदलकर बैराइटा (भारी पृथ्वी) कर दिया गया। 1808 में, ब्रिटिश रसायनज्ञ हम्फ्री डेवी ने कैथोड के रूप में पारा, एनोड के रूप में प्लैटिनम और इलेक्ट्रोलाइज्ड बैराइट (BaSO4) का उपयोग किया।बेरियममिश्रण पारे को हटाने के लिए आसवन के बाद कम शुद्धता वाली धातु प्राप्त की गई और उसे नाम दिया गयाबेरियम.

औद्योगिक अनुप्रयोगों का इतिहास भी सौ वर्षों से अधिक पुराना है

19वीं सदी के मध्य में ही, लोगों ने बैराइट (उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण खनिज) का उपयोग करना शुरू कर दिया थाबेरियमऔरबेरियमयौगिक) पेंट के लिए भराव के रूप में। इस शताब्दी के बाद से, बैराइट विभिन्न विनिर्माण के लिए मुख्य कच्चा माल बन गया हैबेरियमरासायनिक उत्पाद युक्त. इसके महत्वपूर्ण अनुपात, स्थिर रासायनिक गुणों और पानी और एसिड में अघुलनशील होने के कारण, बैराइट का उपयोग 1920 के दशक से ही तेल और गैस ड्रिलिंग मिट्टी के लिए एक वेटिंग एजेंट के रूप में किया जाता रहा है।बेरियमसल्फेट का उपयोग सफेद रंगद्रव्य के उत्पादन में किया जाता है और इसका उपयोग रबर के लिए भराव और रंगीन के रूप में किया जा सकता है।

2. चीन की स्थितिबेरियमउद्योग

सामान्यबेरियमनमक शामिल हैंबेरियमसल्फेट,बेरियमनाइट्रेट, बेरियम क्लोराइड,बेरियमकार्बोनेट,बेरियमसाइनाइड, आदिबेरियमनमक उत्पादों का उपयोग मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक उद्योग में रंगीन चित्र ट्यूबों और चुंबकीय सामग्री के लिए योजक के रूप में किया जाता है।

वर्तमान समय में चीन विश्व का सबसे बड़ा उत्पादक बन गया हैबेरियमलवण. की वैश्विक वार्षिक उत्पादन क्षमताबेरियमकार्बोनेट लगभग 900000 टन है, जिसका उत्पादन लगभग 700000 टन है, जबकि चीन की वार्षिक उत्पादन क्षमता लगभग 700000 टन है, जिसका वार्षिक उत्पादन लगभग 500000 टन है, जो वैश्विक उत्पादन का 70% से अधिक है।बेरियमकार्बोनेट उत्पादन क्षमता और आउटपुट। चीन काबेरियमकार्बोनेट उत्पादों का लंबे समय से बड़ी मात्रा में निर्यात किया जाता रहा है और चीन दुनिया का सबसे बड़ा निर्यातक बन गया हैबेरियमकार्बोनेट.

के विकास में आने वाली समस्याएँबेरियमचीन में नमक उद्योग

हालाँकि चीन दुनिया का सबसे बड़ा उत्पादक और निर्यातक हैबेरियमकार्बोनेट, यह बेरियम कार्बोनेट का प्रबल उत्पादक नहीं है। सबसे पहले, कुछ बड़े पैमाने पर हैंबेरियमचीन में कार्बोनेट उत्पादन उद्यम, और बहुत कम उद्यम हैं जिन्होंने बड़े पैमाने पर उत्पादन हासिल किया है; दूसरा, चीन काबेरियमकार्बोनेट उत्पादों की संरचना एक ही होती है और उनमें उच्च तकनीक वाले उत्पादों का अभाव होता है। हालाँकि कुछ फ़ैक्टरियाँ वर्तमान में शोध कर रही हैं और उच्च शुद्धता का उत्पादन कर रही हैंबेरियमकार्बोनेट, इसकी स्थिरता खराब है। उच्च शुद्धता वाले उत्पादों के लिए चीन को जर्मनी, इटली और जापान जैसी कंपनियों से भी आयात करना पड़ता है। इसके अलावा, हाल के वर्षों में, कुछ देश इसके नये निर्यातक बन गये हैंबेरियमरूस, ब्राज़ील, दक्षिण कोरिया और मैक्सिको जैसे कार्बोनेट, जिससे अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर अत्यधिक आपूर्ति हो रही हैबेरियमकार्बोनेट बाजार, जिसका चीन पर भारी प्रभाव पड़ा हैबेरियमकार्बोनेट उद्योग. जीवित रहने के लिए निर्माता कीमतें कम करने को तैयार हैं। साथ ही, चीनी निर्यात उद्यमों को भी विदेशों से एंटी-डंपिंग जांच का सामना करना पड़ रहा है। पर्यावरण संरक्षण आवश्यकताओं में निरंतर सुधार के साथ, कुछबेरियमचीन में नमक उत्पादन उद्यम भी पर्यावरण संरक्षण के मुद्दों का सामना कर रहे हैं। चीन के विकास को बढ़ावा देने के लिएबेरियमनमक उद्योग,बेरियमचीन में नमक उत्पादन उद्यमों को पर्यावरण संरक्षण और सुरक्षा को आधार के रूप में लेना चाहिए, लगातार अनुसंधान करना चाहिए और उन्नत प्रौद्योगिकियों को पेश करना चाहिए, और नए उत्पादों का विकास करना चाहिए जो समय की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं और जिनमें उच्च तकनीकी सामग्री होती है।

चीन में बैराइट का उत्पादन और निर्यात डेटा

संयुक्त राज्य भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण के आंकड़ों के अनुसार, 2014 में चीन में बैराइट का उत्पादन लगभग 41 मिलियन टन था। चीनी सीमा शुल्क आंकड़ों के अनुसार, जनवरी से दिसंबर 2014 तक, चीन ने 92588597 किलोग्राम का निर्यात कियाबेरियमसल्फेट, पिछले वर्ष की इसी अवधि की तुलना में 0.18% की वृद्धि। संचयी निर्यात मूल्य 65496598 अमेरिकी डॉलर था, जो पिछले वर्ष की इसी अवधि की तुलना में 20.99% की वृद्धि है। निर्यात इकाई की कीमत 0.71 अमेरिकी डॉलर प्रति किलोग्राम थी, जो पिछले वर्ष की समान अवधि की तुलना में 0.12 अमेरिकी डॉलर प्रति किलोग्राम की वृद्धि थी। इनमें दिसंबर 2014 में चीन ने 8768648 किलोग्राम का निर्यात किया थाबेरियमसल्फेट, पिछले वर्ष की इसी अवधि की तुलना में 8.19% की वृद्धि। निर्यात राशि 8385141 अमेरिकी डॉलर थी, जो पिछले वर्ष की इसी अवधि की तुलना में 5.1% अधिक है।

चीनी सीमा शुल्क आंकड़ों के अनुसार, जून 2015 में चीन ने 170000 टन का निर्यात कियाबेरियमसल्फेट, पिछले वर्ष की इसी अवधि की तुलना में 1.7% की कमी; वर्ष की पहली छमाही में, संचयी निर्यात मात्रा 1.12 मिलियन टन थी, जो पिछले वर्ष की समान अवधि की तुलना में 6.8% कम है; पिछले वर्ष की समान अवधि की तुलना में निर्यात राशि में क्रमशः 5.4% और 9% की कमी आई।

3、 बेरियम (बैराइट) संसाधनों का वितरण और उत्पादन

1. बेरियम संसाधनों का वितरण

की सामग्रीबेरियमक्रस्ट में 0.05% है, 14वें स्थान पर। प्रकृति में मुख्य खनिज बैराइट हैं (बेरियमसल्फेट BaSO4) और विदेराइट (बेरियमकार्बोनेट BaCO3). इनमें बैराइट बेरियम का सबसे आम खनिज है, जो किससे बना हैबेरियमसल्फेट और कम तापमान वाली हाइड्रोथर्मल नसों में होता है, जैसे क्वार्ट्ज बैराइट नसें, फ्लोराइट बैराइट नसें, आदि। टॉक्सिकाइट एक अन्य प्रमुख हैबेरियमप्रकृति में बैराइट के अलावा खनिज भी शामिल है और इसका मुख्य घटक हैबेरियमकार्बोनेट.

2015 में संयुक्त राज्य भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण के आंकड़ों के अनुसार, वैश्विक बैराइट संसाधन लगभग 2 बिलियन टन है, जिसमें से 740 मिलियन टन सिद्ध है। वैश्विक बैराइट भंडार 350 मिलियन टन है। चीन सर्वाधिक प्रचुर बैराइट संसाधनों वाला देश है। समृद्ध बैराइट संसाधनों वाले अन्य देशों में कजाकिस्तान, तुर्किये, भारत, थाईलैंड, संयुक्त राज्य अमेरिका और मैक्सिको शामिल हैं। दुनिया में बैराइट के प्रसिद्ध स्रोतों में यूके में वेस्टमैन लैंड, रोमानिया में फेल्सबोन, जर्मनी में सैक्सोनी, गुइझोउ में तियानझू, गांसु में हेइफेंगगौ, हुनान में गोंगसी, हुबेई में लिउलिन, गुआंग्शी में जियांगझू और शानक्सी में शुइपिंग शामिल हैं।

2015 में संयुक्त राज्य भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण के आंकड़ों के अनुसार, 2013 में बैराइट का वैश्विक उत्पादन 9.23 मिलियन टन था और 2014 में बढ़कर 9.26 मिलियन टन हो गया। 2014 में, चीन 4.1 मिलियन टन के उत्पादन के साथ बैराइट का सबसे बड़ा उत्पादक था। , जो वैश्विक कुल उत्पादन का लगभग 44.3% है। 1.6 मिलियन टन, 1 मिलियन टन और 720000 टन के उत्पादन के साथ भारत, मोरक्को और संयुक्त राज्य अमेरिका क्रमशः दूसरे, तीसरे और चौथे स्थान पर हैं।

2. का वितरणबेरियमचीन में संसाधन

चीन समृद्ध हैबेरियमअयस्क संसाधन, 1 अरब टन से अधिक के अनुमानित कुल भंडार के साथ। इसके अलावा, बेरियम अयस्क का ग्रेड अपेक्षाकृत उच्च है, और इसका भंडार और उत्पादन वर्तमान में दुनिया में पहले स्थान पर है। सबसे आमबेरियमप्रकृति में खनिज युक्त बैराइट है। बैराइट का वैश्विक भंडार 350 मिलियन टन है, जबकि चीन में बैराइट का भंडार 100 मिलियन टन है, जो कुल वैश्विक रिजर्व का लगभग 29% है और दुनिया में पहले स्थान पर है।

"चीन की बैराइट खदानों के मुख्य खनिज सघनता क्षेत्रों और संसाधन क्षमता की खोज" (रासायनिक खनिज भूविज्ञान, 2010) के आंकड़ों के अनुसार, चीन बैराइट संसाधनों से समृद्ध है, जो देश भर में 24 प्रांतों (क्षेत्रों) में वितरित है, भंडार और उत्पादन रैंकिंग के साथ दुनिया में सबसे पहले. चीन में प्रमाणित भंडार वाले 195 खनन क्षेत्र हैं, जिनमें कुल 390 मिलियन टन अयस्क का भंडार है। बैराइट के प्रांतीय (क्षेत्रीय) वितरण से, गुइज़हौ प्रांत में सबसे अधिक बैराइट खदानें हैं, जो देश के कुल भंडार का 34% है; हुनान, गुआंग्शी, गांसु, शानक्सी और अन्य प्रांत (क्षेत्र) दूसरे स्थान पर हैं। उपरोक्त पांच प्रांतों में राष्ट्रीय भंडार का 80% हिस्सा है। जमा का प्रकार मुख्यतः तलछटी है, जो कुल भंडार का 60% है। इसके अलावा, परत नियंत्रित (अंतर्जातनिक), ज्वालामुखीय तलछटी, हाइड्रोथर्मल और अपक्षयित (अवशिष्ट ढलान) प्रकार भी हैं। खनिजकरण की अवधि मुख्य रूप से पैलियोज़ोइक युग में थी, और सिनियन और मेसोज़ोइक सेनोज़ोइक काल के दौरान बैराइट जमा भी बने थे।

चीन में बैराइट खनिज संसाधनों की विशेषताएं

मात्रात्मक दृष्टिकोण से, चीन में बैराइट खनिज मुख्य रूप से मध्य क्षेत्र में वितरित किए जाते हैं; ग्रेड के संदर्भ में, लगभग सभी समृद्ध खनिज मुख्य रूप से गुइझोउ और गुआंग्शी में केंद्रित हैं; अयस्क जमा पैमाने के दृष्टिकोण से, चीन के बैराइट भंडार मुख्य रूप से बड़े और मध्यम आकार के हैं। केवल गुइझोउ तियानझू दाहे बियान और हुनान शिन्हुआंग गोंगसी के दो खनन क्षेत्रों में इन क्षेत्रों में आधे से अधिक भंडार हैं। अक्सर, एक एकल बैराइट प्रकार मुख्य अयस्क प्रकार होता है, और खनिज संरचना और रासायनिक संरचना अनुपात अपेक्षाकृत सरल और शुद्ध होता है, जैसे कि हुनान सिन्हुआंग गोंगसी बैराइट खदान। इसके अलावा, यहां सह और संबंधित खनिजों के भी बड़े भंडार हैं जिनका व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है।

4、 बेरियम की उत्पादन प्रक्रिया

1. की तैयारीबेरियम

उद्योग में धात्विक बेरियम के उत्पादन में दो चरण शामिल हैं: बेरियम ऑक्साइड का उत्पादन और धातु थर्मल रिडक्शन (एल्यूमिनोथर्मिक रिडक्शन) के माध्यम से धात्विक बेरियम का उत्पादन।

(1) की तैयारीबेरियमऑक्साइड

उच्च गुणवत्ता वाले बैराइट अयस्क को पहले मैन्युअल चयन और प्लवनशीलता की आवश्यकता होती है, इसके बाद 96% से अधिक सांद्रण प्राप्त करने के लिए लोहे और सिलिकॉन को हटाने की आवश्यकता होती है।बेरियमसल्फेट. 20 मेश से कम कण आकार वाले खनिज पाउडर और 4:1 के वजन अनुपात में कोयला या पेट्रोलियम कोक पाउडर और 1100 ℃ पर कैल्सीन को एक रिवरबेरेटरी भट्टी में मिलाएं।बेरियमसल्फेट को बेरियम सल्फाइड (आमतौर पर "काली राख" के रूप में जाना जाता है) में बदल दिया जाता है, जिसे बेरियम सल्फाइड का घोल प्राप्त करने के लिए गर्म पानी से निक्षालित किया जाता है। बेरियम सल्फाइड को बेरियम कार्बोनेट वर्षा में परिवर्तित करने के लिए, बेरियम सल्फाइड जलीय घोल में सोडियम कार्बोनेट जोड़ना या कार्बन डाइऑक्साइड डालना आवश्यक है। बेरियम ऑक्साइड प्राप्त करने के लिए बेरियम कार्बोनेट को कार्बन पाउडर और कैल्सीन के साथ 800 ℃ से ऊपर मिलाएं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि बेरियम ऑक्साइड 500-700 ℃ पर बेरियम पेरोक्साइड बनाने के लिए ऑक्सीकरण करता है, और बेरियम पेरोक्साइड विघटित होकर बन सकता हैबेरियम700-800 ℃ पर ऑक्साइड। इसलिए, बेरियम पेरोक्साइड के उत्पादन से बचने के लिए, कैलक्लाइंड उत्पादों को अक्रिय गैस संरक्षण के तहत ठंडा या बुझाने की आवश्यकता होती है।

(2) का उत्पादनबेरियम धातुएल्युमिनोथर्मिक रिडक्शन विधि द्वारा

एल्युमीनियम अपचयन के लिए दो अभिक्रियाएँ होती हैंबेरियमविभिन्न सामग्रियों के कारण ऑक्साइड:

6BaO+2Al → 3BaO • Al2O3+3Ba ↑

या: 4BaO+2Al → BaO • Al2O3+3Ba ↑

1000 से 1200 ℃ तक के तापमान पर, ये दोनों प्रतिक्रियाएँ बहुत कम उत्पन्न होती हैंबेरियम, इसलिए निरंतर स्थानांतरण के लिए वैक्यूम पंप का उपयोग करना आवश्यक हैबेरियमप्रतिक्रिया को लगातार दाईं ओर आगे बढ़ाने के लिए प्रतिक्रिया क्षेत्र से वाष्प को संघनन क्षेत्र की ओर ले जाएं। प्रतिक्रिया के बाद का अवशेष जहरीला होता है और इसे केवल उपचार के बाद ही हटाया जा सकता है।

2. सामान्य बेरियम यौगिकों की तैयारी

(1) तैयारी विधिबेरियमकार्बोनेट

①कार्बोनाइजेशन विधि

कार्बोनाइजेशन विधि में मुख्य रूप से बैराइट और कोयले को एक निश्चित अनुपात में मिलाना, उन्हें एक रोटरी भट्टी में कुचलना, और बेरियम सल्फाइड पिघल प्राप्त करने के लिए उन्हें 1100-1200 ℃ पर भूनना और कम करना शामिल है। कार्बन डाइऑक्साइड को इसमें पेश किया जाता हैबेरियमकार्बोनाइजेशन के लिए सल्फाइड समाधान, और प्राप्त किया गयाबेरियमकार्बोनेट घोल को डिसल्फराइजेशन धुलाई और वैक्यूम निस्पंदन के अधीन किया जाता है। फिर, तैयार बेरियम कार्बोनेट उत्पाद प्राप्त करने के लिए इसे 300 ℃ पर सुखाया और कुचला जाता है। इसकी सरल प्रक्रिया और कम लागत के कारण अधिकांश निर्माताओं द्वारा यह विधि अपनाई जाती है।

② जटिल अपघटन विधि

का अंतिम उत्पादबेरियमकार्बोनेट को बेरियम सल्फाइड और अमोनियम कार्बोनेट के बीच दोहरी अपघटन प्रतिक्रिया द्वारा या बेरियम क्लोराइड और पोटेशियम कार्बोनेट के बीच प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। परिणामी उत्पाद को फिर धोया जाता है, फ़िल्टर किया जाता है, सुखाया जाता है, आदि।

③ विषाक्त भारी पेट्रोकेमिकल कानून

घुलनशील उत्पन्न करने के लिए जहरीले भारी अयस्क पाउडर को अमोनियम नमक के साथ प्रतिक्रिया की जाती हैबेरियमनमक और अमोनियम कार्बोनेट को उपयोग के लिए पुनर्चक्रित किया जाता है। घुलनशीलबेरियमपरिष्कृत बेरियम कार्बोनेट को अवक्षेपित करने के लिए अमोनियम कार्बोनेट में नमक मिलाया जाता है, जिसे फ़िल्टर करके सुखाया जाता है और तैयार उत्पाद तैयार किया जाता है। इसके अलावा, प्राप्त मातृ शराब को पुनर्नवीनीकरण और पुन: उपयोग किया जा सकता है।

(2) तैयारी विधिबेरियमटाइनेट

① ठोस-चरण विधि

बेरियमटाइटेनेट को कैल्सीनिंग द्वारा तैयार किया जा सकता हैबेरियमकार्बोनेट और टाइटेनियम डाइऑक्साइड, जिसे किसी अन्य सामग्री के साथ मिलाया जा सकता है।

② सहअवक्षेपण विधि

भंग करनाबेरियमक्लोराइड और टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड को समान पदार्थों के मिश्रण में, 70 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करें, और फिर हाइड्रेटेड अवक्षेप प्राप्त करने के लिए ऑक्सालिक एसिड डालें।बेरियमटाइटेनेट [BaTiO (C2O4) 2-4H2O]। बेरियम टाइटेनेट प्राप्त करने के लिए धोएं, सुखाएं और फिर पायरोलिसिस करें।

(3) तैयारी विधिबेरियमक्लोराइड

की उत्पादन प्रक्रियाबेरियमक्लोराइड में मुख्य रूप से हाइड्रोक्लोरिक एसिड विधि शामिल है,बेरियमकार्बोनेट विधि, कैल्शियम क्लोराइड विधि, और मैग्नीशियम क्लोराइड विधि विभिन्न विधियों या कच्चे माल के अनुसार।

① हाइड्रोक्लोरिक एसिड विधि।

②बेरियमकार्बोनेट विधि. कच्चे माल के रूप में मुरझाये पत्थर (बेरियम कार्बोनेट) से निर्मित।

③ कैल्शियम क्लोराइड विधि। कार्बन के साथ बैराइट और कैल्शियम क्लोराइड के मिश्रण को कम करना।

इसके अलावा, मैग्नीशियम क्लोराइड विधि भी है। उपचार करके तैयार किया गयाबेरियममैग्नीशियम क्लोराइड के साथ सल्फाइड।