碳酸钡

【背景及概况】^[1][2][3]

近年来，国内汽车、建筑业的发展及家电行业的繁荣带动了磁性材料、无线电元件及工业卫生陶瓷的增长，对碳酸钡的需求量也有所增长。在汽车、建筑业、工业卫生陶瓷、磁性材料、无线电元件等行业中，每年国内需求量为3万～4万t。我国粒状碳酸钡大量用于彩电显像管玻壳的生产，因为碳酸钡具有较强的x射线、a射线屏蔽能力，在玻壳中加入碳酸钡能有效地吸收高压电流产生的x射线、a射线，防止其对人体的危害。目前我国碳酸钡出口价格比国际市场低30％左右，主要原因是我国产品多为通用型，某些物理、化学指标及产品包装形式和发达国家还有一定差距。如我国碳酸钡产品纯度高，但含铁量较高，且存在一定量的氟元素，不能满足某些行业的需要。而磁性材料行业用碳酸钡的纯度只要求98％ ，但产品粒径要求小且均匀，否则磁性保留时间缩短，技术指标明显下降。无线电行业主要用作电容器、高压铁电等的碳酸钡，纯度的高低和铁含量的多少，对产品起决定作用。在欧美等经济发达地区，制砖行业对碳酸钡质量要求特别低，纯度高于95％就能满足要求，对碳酸钡的盐酸不溶物、硫化物等指标没有要求。在高纯碳酸钡方面，某些高档产品从日本进口，价格很高，而我国目前的高纯碳酸钡售价则相对比较低，我们应提高高纯产品质量，以质优价高的产品占领国外市场，为此应注意捕捉国外信息，重视新技术、新工艺、新方法、新型设备的开发和推广应用，以提高产品质量、节能降耗、改革工艺、更新设备为重点，并注意引进技术的消化和吸收，努力提高装备水平，使我国碳酸钡产品朝着规格化、功能化、专业化方向发展。特别是大屏幕彩电的问世及电脑的普及，对碳酸钡的发展起到极大的促进作用。

【理化性质】^[4]

碳酸钡化学式BaCO₃。分子量 197.35。有三种构型：

1）α型：白色六方晶体。相对密度4.43，熔点1740℃ （90× 10135Pa）。

2）β型：982℃转变为α型。

3）γ型：白色斜方晶体。相对密度4.28，热至 811℃转变为β型。三者都有毒，微溶于水，不溶于乙醇，溶于酸和氯化铵溶液。在常压下热至1360℃分解为氧化钡和二氧化碳。

【制备】^[2]

目前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。

1. 纯碱法

纯碱与硫化钡（重晶石煅烧获得）作用，其主反应式为；

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。

2. 碳化法

在硫化钡溶液中通人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 C下干燥、粉碎，即制得碳酸钡成品。其反应如下

3. 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。

4. 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。

【应用】^[1]

1. 电子行业

由于碳酸钡有较强的X 射线屏蔽能力，在彩电或计算机显像管玻壳中加人钡，能有效地吸收高压电流下产生的X 射线。碳酸钡也可用于生产放射线过滤器，吸收高强度的放射线。用作射线屏蔽材料的碳酸钡一般纯度要求不是很高，达97 以上即可。高纯碳酸钡主要用于对质量要求高的电容器领域，其中铁杂质的含量多少对这些产品有决定性的影响。近年来出现的微型化、毫米级芯片电容式电容器必须用四个九(99.99 )的高纯碳酸钡。碳酸钡用作生产垂直磁化用钡铁氧体的原料时，其中的锶、钠杂质含量甚微，粒子直径在一定范围。

2. 玻璃和陶瓷行业

在玻璃制造中，碳酸钡用作焙烧添加剂，能增加可浇注性。加人碳酸钡，可提高玻璃的质量，如使玻璃折射率更高、硬度更大，改善玻璃的性能和耐刻划性。在生产光学特殊玻璃时，碳酸钡是氧化钡的重要来源 在结构陶瓷的生产中使用粉状碳酸钡．可改进瓷砖的硬度、耐磨性和化学品腐蚀性。在陶瓷中加人碳酸钡可减少气孔和气泡，改善半透明性，扩大烧结范围，增加热膨胀系数。采用钡作釉料，提高釉的焙结和耐擦能力，色泽牢固、光亮稳定。

3. 化工原料的生产

碳酸钡可用于三聚磷酸钠生产，在湿法磷酸中除硫酸根用。碳酸钡用于铁酸盐的生产时，可改善其碰学性能。碳酸钡还用于其它钡化学品（如硝酸钡和氧化钡）及涂料和颜料等的生产。

4. 其它行业

在水净化和三废处理中，碳酸钡用作除硫酸根的沉淀剂 碳酸钡可用于钢铁渗碳和金属表面处理。它也是制造搪瓷、橡胶、抛光剂的辅助原料。在焊剂中加A碳酸钡可增强其弹性，改善其外观，并能增加其耐腐蚀性。

【参考文献】

[1] 陈英军; 王缓. 我国碳酸钡的市场现状和发展方向. 现代化工, 2002, 22.5: 53-55.

[2] 李建忠, 袁伟. 碳酸钡的应用及制备. 陕西化工, 2000，29(1), 6-9.

[3] 朱盈权. "国内外高纯碳酸钡理化特性比较." 电子元件与材料,6 (2000): 37-39.

[4] 无机化合物辞典