बेरियम काढण्याची प्रक्रिया

(१) बेरियम ऑक्साईडची तयारी 

उच्च-गुणवत्तेचे बॅराइट धातू प्रथम हाताने निवडले पाहिजे आणि तरंगवले पाहिजे, आणि नंतर लोह आणि सिलिकॉन काढून टाकले पाहिजेत जेणेकरून 96% पेक्षा जास्त बेरियम सल्फेट असलेले सांद्रता मिळेल. 20 जाळीपेक्षा कमी कण आकाराचे धातू पावडर कोळसा किंवा पेट्रोलियम कोक पावडरमध्ये 4:1 च्या वजनाच्या प्रमाणात मिसळले जाते आणि 1100℃ वर प्रतिध्वनी भट्टीत भाजले जाते. बेरियम सल्फेट बेरियम सल्फाइड (सामान्यतः "काळी राख" म्हणून ओळखले जाते) मध्ये कमी केले जाते आणि प्राप्त झालेले बेरियम सल्फाइड द्रावण गरम पाण्याने लीच केले जाते. बेरियम सल्फाइडचे बेरियम कार्बोनेट वर्षावात रूपांतर करण्यासाठी, सोडियम कार्बोनेट किंवा कार्बन डायऑक्साइड बेरियम सल्फाइड जलीय द्रावणात जोडणे आवश्यक आहे. बेरियम कार्बोनेट कार्बन पावडरमध्ये मिसळून आणि 800℃ पेक्षा जास्त तापमानात कॅल्सीन करून बेरियम ऑक्साइड मिळवता येते. हे लक्षात घ्यावे की बेरियम ऑक्साइड 500-700℃ वर बेरियम पेरोक्साइड तयार करण्यासाठी ऑक्सिडायझेशन केले जाते आणि बेरियम पेरोक्साइड 700-800℃ वर बेरियम ऑक्साइड तयार करण्यासाठी विघटित केले जाऊ शकते. म्हणून, बेरियम पेरोक्साइडचे उत्पादन टाळण्यासाठी, कॅल्साइन केलेले उत्पादन निष्क्रिय वायूच्या संरक्षणाखाली थंड करणे किंवा शमन करणे आवश्यक आहे. 

(२) धातूच्या बेरियमचे उत्पादन करण्यासाठी अ‍ॅल्युमिनोथर्मिक रिडक्शन पद्धत 

वेगवेगळ्या घटकांमुळे, अॅल्युमिनियम कमी करणाऱ्या बेरियम ऑक्साईडच्या दोन अभिक्रिया होतात:

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑

किंवा: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

१०००-१२००℃ तापमानावर, या दोन्ही अभिक्रियांमधून खूप कमी बेरियम तयार होते, म्हणून प्रतिक्रिया क्षेत्रातून बेरियम वाष्प सतत संक्षेपण क्षेत्रात स्थानांतरित करण्यासाठी व्हॅक्यूम पंपची आवश्यकता असते जेणेकरून प्रतिक्रिया उजवीकडे पुढे जाऊ शकेल. अभिक्रियेनंतरचे अवशेष विषारी असतात आणि ते टाकून देण्यापूर्वी त्यावर प्रक्रिया करणे आवश्यक असते.

सामान्य बेरियम संयुगांची तयारी 

(१) बेरियम कार्बोनेट तयार करण्याची पद्धत 

① कार्बनीकरण पद्धत

कार्बनायझेशन पद्धतीमध्ये प्रामुख्याने बॅराइट आणि कोळसा एका विशिष्ट प्रमाणात मिसळणे, त्यांना फिरत्या भट्टीत चिरडणे आणि कॅल्सीनिंग करणे आणि बेरियम सल्फाइड वितळवण्यासाठी 1100-1200℃ तापमानावर कमी करणे समाविष्ट आहे. कार्बनायझेशनसाठी बेरियम सल्फाइड द्रावणात कार्बन डायऑक्साइड टाकला जातो आणि त्याची प्रतिक्रिया खालीलप्रमाणे असते:

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

मिळवलेले बेरियम कार्बोनेट स्लरी डिसल्फराइज्ड केले जाते, धुतले जाते आणि व्हॅक्यूम फिल्टर केले जाते आणि नंतर 300℃ वर वाळवले जाते आणि क्रश केले जाते जेणेकरून तयार बेरियम कार्बोनेट उत्पादन मिळते. ही पद्धत प्रक्रियेत सोपी आणि कमी किमतीची आहे, म्हणून बहुतेक उत्पादक ती स्वीकारतात.

② दुहेरी विघटन पद्धत

बेरियम सल्फाइड आणि अमोनियम कार्बोनेटची दुहेरी विघटन अभिक्रिया होते आणि ती अभिक्रिया खालीलप्रमाणे असते:

BaS+(NH4)2CO3=BaCO3+(NH4)2S

किंवा बेरियम क्लोराइड पोटॅशियम कार्बोनेटसह अभिक्रिया करते आणि ही अभिक्रिया खालीलप्रमाणे असते:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

अभिक्रियेतून मिळणारे उत्पादन नंतर धुतले जाते, गाळले जाते, वाळवले जाते, इत्यादी करून तयार बेरियम कार्बोनेट उत्पादन मिळते.

③ बेरियम कार्बोनेट पद्धत

बेरियम कार्बोनेट पावडरची अमोनियम मीठाशी अभिक्रिया करून विरघळणारे बेरियम मीठ तयार केले जाते आणि अमोनियम कार्बोनेटचा पुनर्वापर केला जातो. अमोनियम कार्बोनेटमध्ये विरघळणारे बेरियम मीठ मिसळले जाते जेणेकरून ते रिफाइंड बेरियम कार्बोनेटचे अवक्षेपण होते, जे फिल्टर करून वाळवले जाते आणि तयार झालेले उत्पादन बनवले जाते. याव्यतिरिक्त, मिळवलेले मातृ द्रव पुनर्वापर करता येते. ही अभिक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

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

बा(ओएच)२+सीओ२=बाको३+एच२ओ 

(२) बेरियम टायटेनेट तयार करण्याची पद्धत 

① सॉलिड फेज पद्धत

बेरियम टायटेनेट हे बेरियम कार्बोनेट आणि टायटॅनियम डायऑक्साइड कॅल्सीन करून मिळवता येते आणि इतर कोणतेही पदार्थ त्यात मिसळता येतात. ही प्रतिक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

② सह-पर्जन्य पद्धत

बेरियम क्लोराइड आणि टायटॅनियम टेट्राक्लोराइड समान प्रमाणात मिसळले जातात आणि विरघळवले जातात, ७०°C पर्यंत गरम केले जातात आणि नंतर हायड्रेटेड बेरियम टायटॅनिल ऑक्सलेट [BaTiO(C2O4)2•4H2O] अवक्षेपण मिळविण्यासाठी ऑक्सॅलिक आम्ल थेंबाच्या दिशेने टाकले जाते, जे धुऊन, वाळवले जाते आणि नंतर बेरियम टायटॅनेट मिळविण्यासाठी पायरोलाइझ केले जाते. प्रतिक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:

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

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

मेटाटायटॅनिक आम्लाला मारल्यानंतर, बेरियम क्लोराइडचे द्रावण जोडले जाते आणि नंतर ढवळत अमोनियम कार्बोनेट जोडले जाते जेणेकरून बेरियम कार्बोनेट आणि मेटाटायटॅनिक आम्लाचे कॉप्रिसिपिटेट तयार होते, ज्याला उत्पादन मिळविण्यासाठी कॅल्साइन केले जाते. प्रतिक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:

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

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O 

(३) बेरियम क्लोराइड तयार करणे 

बेरियम क्लोराइडच्या उत्पादन प्रक्रियेमध्ये प्रामुख्याने हायड्रोक्लोरिक आम्ल पद्धत, बेरियम कार्बोनेट पद्धत, कॅल्शियम क्लोराइड पद्धत आणि मॅग्नेशियम क्लोराइड पद्धत वेगवेगळ्या पद्धती किंवा कच्च्या मालानुसार समाविष्ट असते.

① हायड्रोक्लोरिक आम्ल पद्धत. जेव्हा बेरियम सल्फाइड हायड्रोक्लोरिक आम्लाने प्रक्रिया केली जाते तेव्हा मुख्य प्रतिक्रिया अशी असते:

BaS+2HCI=BaCl2+H2S↑+Q