Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
ОКИСЬ И ПЕРЕКИСЬ БАРИЯ
Окись бария получают прокаливанием азотнокислого или углекислого бария в тигельных или в муфельных печах различных конструкций (углекислый барий прокаливают также и в других печах, например шахтного типа).
Реакция
2Ba(N03)2 = 2ВаО + 4NO + 302
Протекает при нагревании до 1000—1050°. После нескольких часов прокаливания получается пористая масса, содержащая более 96% ВаО. Выделяющиеся сильно разбавленные воздухом окислы азота улавливают щелочными растворами. При прокаливании Ва(ЫОз)2 В стальных тиглях высотой 0,5 м и диаметром 0,4—0,5 м (слегка конической формы) на внутреннюю и наружную поверхность тиглей наносят слой шамотной обмазки. Тигли закрыты крышкой с отверстием для выхода газов. Нагрев ведут медленно, в течение 30— 35 ч, во избежание бурного выделения газов и уноса материала из тиглей. Затем печь охлаждают 10—11 ч и выгружают тигли. После дополнительного охлаждения из них выбивают окись бария, которую помещают в герметически закрываемые стальные ящики для предотвращения карбонизации на воздухе.
Разложение ВаС03 на ВаО и С02 начинается выше 900°. Для полного разложения требуется накаливать углекислый барий до 1400°. Снижение температуры в печи приводит к обратному образованию ВаСОз из продуктов его диссоциации. Частичное оплавление поверхности прокаливаемых кусков материала также сильно затрудняет процесс. Эти трудности устраняются при прокаливании карбоната бария в смеси с углем. Вследствие того, что углерод восстанавливает С02 до СО реакция протекает по схеме:
ВаСОз + С = ВаО + 2СО
Отсутствие в газовой фазе С02 исключает обратный ход реакции, что дает возможность вести ее при температурах ниже 1200° и избежать оплавления материала 123. Для этого процесса предложено применять аппаратуру из карборунда с присадкой корунда ш. Предложено также осуществлять процесс в псевдоожиженном слое 125.
Получение перекиси бария основано на способности окиси баРия поглощать кислород при не очень высоких температурах (стр. 417). Выше 900° перекись бария целиком разлагается на окись бария даже в атмосфере чистого кислорода. Интенсивное поглощение кислорода окисью бария идет при 450—700°. Процесс осуществляют нагреванием окиси бария в муфельных печах до этих температур в струе воздуха или путем нагнетания кислорода под давлением 2—3 ат в герметически закрытую реторту из нержавеющей стали, снабженную электрообогревом. В реторту, предварительно нагретую до 200°, быстро загружают свежеприготовленную окись бария, содержащую не меньше 96% ВаО. Затем реторту закрывают, продувают для удаления воздуха и нагнетают в нее кислород, очищенный от С02 и влаги. В дальнейшем через каждые 1,5—2 ч производят продувку реторты, удаляя через продувочный кран накапливающиеся в процессе поглощения кислорода инертные газы (примеси в кислороде). После достижения ~700° электрообогрев выключают и температуру поддерживают на этом уровне за счет тепла реакции около 4 ч. Когда процесс близок К "завершению, температура начинает снижаться, и при достижении 600—580° включают подогрев. После 4-часовой выдержки элек - "врообогрев прекращают и массу охлаждают при подаче кислорода до 350—380°. Затем прекращают подачу кислорода и выгружают продукт в подставленный под реторту барабан из оцинкованной стали. Продукт размалывают в шаровой мельнице и просеивают (1600 отв/см[15]). Отсев содержит 83—87% Ва02 и идет в отход (112 кг на 1 т продукта I сорта). Продукт содержит более 90% Ва02. Выход Ва02 из ВаО составляет ~92% от теоретического. Для получения 1 т продукта расходуют (при производстве окиси бария прокаливанием азотнокислого бария в тиглях): 2,2 т азотнокислого бария (99%), 645 ж3 кислорода, 7,05 г условного топлива и 1500 кет • ч электроэнергии.
Описанный способ является малопроизводительным и громоздким. Предложены способы получения Ва02 окислением кислородом или воздухом при 400—700° расплавленной гидроокиси бария. Разработан также способ окисления твердой, нерасплавленной гидроокиси 126. Процесс заключается в обезвоживании октагидрата гидроокиси бария и окислении Ва(ОН)2 при 550—600°. Окисление идет быстро и получаемый продукт содержит 93—95% Ва02. Можно получать Ва02 через дипероксигидрат Ва02 • 2Н202, образующийся при действии Н202 на Ba(N03)2 В аммиачной среде при обычной температуре. При этом сначала образуется гидроокись, которая сразу же реагирует с перекисью водорода. После высушивания при 110—115° получается продукт, содержащий 92—95% Ва02 127.
Предложено получать из Ва(ОН)2 и Н202 водную суспензию Ва02 • 8Н20 и затем обезвоживать перекись бария, нагревая суспензию выше 55°, отфильтровывать Ва02 и высушивать при 110— 150°128.