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[拼音]:bei

[外文]:barium

元素符号Ba,银白色金属,在元素周期表中属ⅡA族,原子序数56,原子量137.33,体心立方晶体,常见化合价为+2。

18世纪时,人们常把不溶于水的固体氧化物笼统地称为“土”,例如陶土、稀土;1774年瑞典化学家舍勒(C.W.Scheele)发现氧化钡是一种比重大的新土,称之为“Baryta”(重土)。1808年英国化学家戴维(H.Davy)用汞作阴极,铂作阳极,电解重晶石(BaSO4)制得钡汞齐,经蒸馏去汞后,得到一种纯度不高的金属,并以希腊文barys(重)命名。自然界钡的主要矿物为重晶石(BaSO4)和毒重石 (BaCO3)。重晶石矿床分布很广,我国的湖南、广西、山东等地都有较大的矿床。

性质和用途

钡的化学性质十分活泼,在室温下与氧和卤素猛烈反应,并放出大量的热。与水反应激烈,放出氢气。温度升高后,可与氢生成氢化钡(BaH2),与氮生成氮化钡(Ba3N2),与碳生成碳化钡(BaC2)。钡的还原性很强,它可以还原大多数金属的氧化物、卤化物、硫化物而得到相应的金属。

金属钡的主要用途是作消气剂,以除去真空管和电视显象管内的痕量气体。在蓄电池极板的铅合金中加入少量的钡,能改善性能。钡也可作球化剂和脱气合金,用于制造球墨铸铁和精炼金属。钡的化合物用途广泛,重晶石可作钻探用的泥浆。锌钡白(BaSO4、ZnS和 ZnO的混合物)俗称立德粉,是一种常用的白色颜料。钛酸钡(BaTiO3)压电陶瓷广泛用作仪器中的换能器。钡盐(如硝酸钡)燃烧时,呈明亮的绿黄颜色,大量用于制造焰火和信号弹。硫酸钡常用于医学上X射线肠胃诊察,俗称“钡餐造影”。

金属钡用充氩气的塑料袋包装后,再装入充氩气的铁桶内密封保存。钡经真空蒸馏可制得高纯钡。目前世界上金属钡年产量约数吨。1978年美国市场钡价格为17~33美元/公斤。

生产工艺

工业上制取金属钡分为制取氧化钡和金属热还原(铝热还原)两个步骤。

氧化钡的制取

采用优质重晶石矿,或经手选和浮选,除去铁和硅后,得到含硫酸钡(BaSO4)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(BaS),俗称“黑灰”。用热水浸出得到BaS溶液。向BaS水溶液中加入碳酸钠或通入二氧化碳,使硫化钡转化成碳酸钡(BaCO3)沉淀。将BaCO3与炭粉混合后,于800℃以上煅烧,制得氧化钡(BaO)。BaO能在500~700℃氧化生成过氧化钡(BaO2),700~800℃时BaO2又分解生成BaO;因而要求煅烧产物在惰性气体保护下冷却或淬冷,以免生成BaO2。

铝热还原法生产金属钡

因配料比不同,铝还原氧化钡的反应可能有两种,反应式为:6BaO+2Al─→3BaO·Al2O3+3Ba↑

或4BaO+2Al─→BaO·Al2O3+3Ba↑

这两种反应在1000~1200℃时,都只能生成少量的钡,因此,必须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。

钡毒

溶于水和酸的钡盐都有剧毒。急性中毒的主要症状是眩晕、流涎、呕吐、腹痛、腹泻、心律紊乱、惊厥、麻痹以至死亡。在处理钡和钡盐时,要加强操作人员的安全防护措施。所有废弃物均应用硫酸亚铁或硫酸钠进行处理,使有毒的钡盐转化成溶解度小的硫酸钡。

参考书目

J.C.Bailar et al., Comprehensive Inorganic Chemistry,Vol.I,Barium,Pergamon,Oxford,1973.

参考文章

絮凝剂在碳酸锶生产中除钡效果的研究废水治理

解堵剂BRJ9604可提高清洗剂DS 8清除钡锶垢的能力废水治理

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