工业化生产碳酸钡的主要方法

碳酸钡，是一种无机化合物，化学式为BaCO3，为白色粉末，难溶于水，易溶于强酸，有毒，用途很广泛。

目前我国碳酸钡产品正朝着系列化、规格化、专用化方向发展, 以满足不同行业的要求。例如无线电行业主要用作电容器、高压铁电等的原料, 碳酸钡纯度 (主要是铁杂质的含量) 的高低、粒度大小和粒子形状等对产品质量有决定性的影响。光学玻璃对铁质含量要求更严。制砖行业碳酸钡用量大, 质量要求较低, 价格要求便宜。不同行业需要研制专用级碳酸钡, 如制砖级碳酸钡、电子级碳酸钡、玻璃级碳酸钡、医药级碳酸钡等。

工业化生产碳酸钡主要采用纯碱法和碳化法, 此外还有复分解法和毒重石转化法。

纯碱法

纯碱与硫化钡 (重晶石煅烧获得) 作用，此法生产流程短, 产品纯度高, 而且原料易得, 缺点是生产的碳酸钡含有碱性组分, 且硫化钠溶液较稀, 回收利用价值不大。也有使用硝酸钡或氯化钡与纯碱反应来生产碳酸钡的，此法可克服产品硫含量高的缺点, 但原料价格高。

碳化法

在硫化钡溶液中通入二氧化碳气体进行碳化, 得到碳酸钡浆液, 经脱硫、洗涤、真空过滤, 300℃下干燥、粉碎, 即制得碳酸钡成品。在上述第一步反应中, 二氧化碳的吸收能平稳进行。第二步反应中, 随水溶性钡盐的减少, 二氧化碳吸收变差, 故需加入碳酸钠以完成反应。这种方法制备的碳酸钡与纯碱法制备的相比较, 碱含量较少, 但含硫量、盐酸不溶物等杂质含量较高, 质量稍差。此法原料成本较纯碱法低, 但需要压力容器设备, 流程长, 设备庞大。

另外, 也有在氢氧化钡溶液中通入二氧化碳来制备碳酸钡的, 将沉淀洗去硫化物, 并在沸腾床上干燥, 即得碳酸钡产物。该法所得产品硫含量及碱含量较低, 但不足之处是碳化设备复杂, 二氧化碳有损失, 原料氢氧化钡转化不足, 而且过程消耗的时间较长 。

复分解法

由硫化钡与碳酸铵进行复分解反应, 再经洗涤、过滤、干燥等, 即得碳酸钡成品。也可用氯化钡或硝酸钡代替硫化钡进行复分解反应来制得碳酸钡。

以上第一种方法因直接使用硫化钡而成本较后二者低。但三种方法共同的的缺点在于碳酸钡的精制步骤繁复, 且不易获得高纯度产品。

毒重石转化法

目前工业方法主要有两种:一是将毒重石矿粉碎后用无机酸浸取, 使钡转化为可溶于水的相应酸的钡盐, 与杂质分离后, 再与碳酸钠或碳酸铵反应, 沉淀出碳酸钡;另一种方法是将毒重石矿粉在高温下焙烧脱除二氧化碳, 成为氧化钡, 水浸后成为可溶性氢氧化钡, 与杂质分离, 经碳化沉淀出碳酸钡。产品含硫和其它杂质较少, 但生产成本高, 操作条件困难。前者常耗费大量的无机酸和碳酸盐, 同时又带来设备腐蚀的问题。后者由于焙烧温度高, 能耗很大, 而且生成的氧化钡不稳定, 很易吸收二氧化碳生成不溶性的碳酸钡, 使收率很低。