中國重晶石資源分布與碳酸鋇生產(chǎn)工藝探析

　重晶石，主要成分是硫酸鋇(BaSO4)，在中國的分布非常廣泛，尤其以貴州省、湖南省、廣西壯族自治區(qū)、甘肅省和陜西省為主要產(chǎn)地。其中，貴州省的儲(chǔ)量較為豐富，占全國總儲(chǔ)量的大約三分之一，尤其是貴州天柱縣擁有極其豐富的重晶石資源。湖南省的新晃縣也是該省內(nèi)的重晶石資源大縣。此外，甘肅省文縣下壩地區(qū)的重晶石礦也頗具規(guī)模。

在工業(yè)應(yīng)用方面，重晶石用途多樣。它可以作為制造各種鋇化合物如氧化鋇、碳酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇以及沉淀硫酸鋇等的基礎(chǔ)原料。在油漆行業(yè)中，添加重晶石粉可以增強(qiáng)漆膜的厚度、強(qiáng)度及耐久性；而在造紙、橡膠與塑料工業(yè)中，則常用作填料來提高產(chǎn)品的硬度、耐磨性和抗老化性能。

針對(duì)貴州天柱縣的重晶石進(jìn)行加工處理時(shí)，采用了準(zhǔn)3.2米×60米規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯，在1100至1200攝氏度的高溫條件下進(jìn)行還原焙燒。通過調(diào)整不同參數(shù)如拋煤量、窯內(nèi)溫度分布(高溫區(qū)1050~1200℃, 窯尾500~600℃, 窯頭750~850℃)、回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速(0.20~0.40 r/min)及進(jìn)料速率(15~20 t/h)，并確保每噸礦耗煤量為191.64公斤，最終能夠獲得含硫化鋇質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)70.5%且浸出率高達(dá)91.3%的產(chǎn)品。這表明采用此種方法處理中國龐大的重晶石資源是可行的。

從重晶石到碳酸鋇的轉(zhuǎn)化過程涉及多個(gè)化學(xué)反應(yīng)步驟，主要包括以下四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

還原焙燒：將重晶石粉末與適量的煤粉混合后置于特定裝置中，在1173K至1473K的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱處理。此步驟旨在通過化學(xué)反應(yīng)BaSO4+4C→BaS+4CO↑將不易溶解的硫酸鋇轉(zhuǎn)變?yōu)楦兹苡谒男问健蚧^(BaS)。

水浸?。弘S后，利用水對(duì)上述產(chǎn)物進(jìn)行浸提，使生成的硫化鋇進(jìn)一步水解形成兩種可溶性物質(zhì)——?dú)淞蚧^[Ba(HS)2]和氫氧化鋇[Ba(OH)2]。相關(guān)化學(xué)方程式如下：2BaS+2H2O→Ba(HS)2+Ba(OH)2。

酸化：向含有上述可溶性鋇化合物的溶液通入二氧化碳?xì)怏w，促使發(fā)生酸化反應(yīng)從而生成目標(biāo)產(chǎn)物——碳酸鋇沉淀，并伴隨產(chǎn)生硫化氫氣體。具體變化可表示為：Ba(HS)2+CO2+H2O→BaCO?↓+2H2S。

制備碳酸鋇及其他產(chǎn)品：最后階段，通過分離得到純凈的碳酸鋇晶體，它不僅可以直接使用于某些領(lǐng)域，也可以繼續(xù)參與其他化學(xué)反應(yīng)來生產(chǎn)更多類型的鋇鹽。例如，與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇的同時(shí)釋放二氧化碳?xì)怏w的過程：BaCO?+2HCl→BaCl2+CO2↑+H2O另外，通過加熱分解的方式還可以由碳酸鋇制得氧化鋇或過氧化鋇。

整個(gè)生產(chǎn)工藝流程需要嚴(yán)格控制各項(xiàng)條件，包括原料的質(zhì)量、反應(yīng)的溫度與時(shí)間等因素，以保證最終產(chǎn)品。

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