બેરિયમ નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયા

(1) બેરિયમ ઓક્સાઇડની તૈયારી 

ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા બારાઇટ ઓરને પહેલા હાથથી પસંદ કરીને તરતા રહેવું જોઈએ, અને પછી 96% થી વધુ બેરિયમ સલ્ફેટ ધરાવતું સાંદ્ર મેળવવા માટે આયર્ન અને સિલિકોન દૂર કરવામાં આવે છે. 20 મેશ કરતા ઓછા કણોવાળા ઓર પાવડરને કોલસા અથવા પેટ્રોલિયમ કોક પાવડર સાથે 4:1 ના વજનના ગુણોત્તરમાં ભેળવવામાં આવે છે, અને 1100℃ પર રિવર્બેરેટરી ભઠ્ઠીમાં શેકવામાં આવે છે. બેરિયમ સલ્ફેટને બેરિયમ સલ્ફાઇડ (સામાન્ય રીતે "કાળી રાખ" તરીકે ઓળખાય છે) માં ઘટાડીને, અને મેળવેલા બેરિયમ સલ્ફાઇડ દ્રાવણને ગરમ પાણીથી લીચ કરવામાં આવે છે. બેરિયમ સલ્ફાઇડને બેરિયમ કાર્બોનેટ અવક્ષેપમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે, સોડિયમ કાર્બોનેટ અથવા કાર્બન ડાયોક્સાઇડને બેરિયમ સલ્ફાઇડ જલીય દ્રાવણમાં ઉમેરવાની જરૂર છે. બેરિયમ ઓક્સાઇડ કાર્બન પાવડર સાથે ભેળવીને અને તેને 800℃ થી ઉપર કેલ્સિન કરીને મેળવી શકાય છે. એ નોંધવું જોઈએ કે બેરિયમ ઓક્સાઇડ 500-700℃ પર બેરિયમ પેરોક્સાઇડ બનાવવા માટે ઓક્સિડાઇઝ થાય છે, અને બેરિયમ પેરોક્સાઇડ 700-800℃ પર બેરિયમ ઓક્સાઇડ બનાવવા માટે વિઘટિત થઈ શકે છે. તેથી, બેરિયમ પેરોક્સાઇડના ઉત્પાદનને ટાળવા માટે, કેલ્સાઈન્ડ ઉત્પાદનને નિષ્ક્રિય ગેસના રક્ષણ હેઠળ ઠંડુ અથવા શાંત કરવાની જરૂર છે. 

(2) ધાતુના બેરિયમ ઉત્પન્ન કરવા માટે એલ્યુમિનિઓથર્મિક ઘટાડો પદ્ધતિ 

વિવિધ ઘટકોને કારણે, એલ્યુમિનિયમ ઘટાડતા બેરિયમ ઓક્સાઇડની બે પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે:

6BaO+2Al→3BaO•Al2O3+3Ba↑

અથવા: 4BaO+2Al→BaO•Al2O3+3Ba↑

૧૦૦૦-૧૨૦૦℃ તાપમાને, આ બે પ્રતિક્રિયાઓ ખૂબ જ ઓછી બેરિયમ ઉત્પન્ન કરે છે, તેથી પ્રતિક્રિયા ઝોનમાંથી ઘનીકરણ ઝોનમાં બેરિયમ વરાળને સતત સ્થાનાંતરિત કરવા માટે વેક્યુમ પંપની જરૂર પડે છે જેથી પ્રતિક્રિયા જમણી તરફ આગળ વધી શકે. પ્રતિક્રિયા પછીના અવશેષો ઝેરી હોય છે અને તેને ફેંકી દેતા પહેલા તેની સારવાર કરવાની જરૂર છે.

સામાન્ય બેરિયમ સંયોજનોની તૈયારી 

(1) બેરિયમ કાર્બોનેટની તૈયારી પદ્ધતિ 

① કાર્બોનાઇઝેશન પદ્ધતિ

કાર્બોનાઇઝેશન પદ્ધતિમાં મુખ્યત્વે બેરિયમ સલ્ફાઇડ ઓગળવા માટે બેરિયમ સલ્ફાઇડ દ્રાવણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ દાખલ કરવામાં આવે છે, અને પ્રતિક્રિયા નીચે મુજબ છે:

BaS+CO2+H2O=BaCO3+H2S

મેળવેલ બેરિયમ કાર્બોનેટ સ્લરીને ડિસલ્ફરાઇઝ્ડ, ધોવાઇ અને વેક્યુમ ફિલ્ટર કરવામાં આવે છે, અને પછી 300℃ તાપમાને સૂકવીને ક્રશ કરવામાં આવે છે જેથી ફિનિશ્ડ બેરિયમ કાર્બોનેટ ઉત્પાદન મળે. આ પદ્ધતિ પ્રક્રિયામાં સરળ અને ઓછી કિંમતની છે, તેથી મોટાભાગના ઉત્પાદકો તેને અપનાવે છે.

② ડબલ વિઘટન પદ્ધતિ

બેરિયમ સલ્ફાઇડ અને એમોનિયમ કાર્બોનેટ બેવડી વિઘટન પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે, અને પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:

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

અથવા બેરિયમ ક્લોરાઇડ પોટેશિયમ કાર્બોનેટ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, અને પ્રતિક્રિયા નીચે મુજબ છે:

BaCl2+K2CO3=BaCO3+2KCl

પ્રતિક્રિયામાંથી મેળવેલ ઉત્પાદન પછી ધોવાઇ જાય છે, ફિલ્ટર કરવામાં આવે છે, સૂકવવામાં આવે છે, વગેરે જેથી તૈયાર બેરિયમ કાર્બોનેટ ઉત્પાદન મળે.

③ બેરિયમ કાર્બોનેટ પદ્ધતિ

બેરિયમ કાર્બોનેટ પાવડરને એમોનિયમ મીઠા સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને દ્રાવ્ય બેરિયમ મીઠું ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે, અને એમોનિયમ કાર્બોનેટનું રિસાયકલ કરવામાં આવે છે. દ્રાવ્ય બેરિયમ મીઠું એમોનિયમ કાર્બોનેટમાં ઉમેરવામાં આવે છે જેથી રિફાઇન્ડ બેરિયમ કાર્બોનેટ ઉત્પન્ન થાય, જેને ફિલ્ટર કરીને સૂકવીને તૈયાર ઉત્પાદન બનાવવામાં આવે છે. વધુમાં, મેળવેલા મધર લિકરને રિસાયકલ કરી શકાય છે. પ્રતિક્રિયા નીચે મુજબ છે:

BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2

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

Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O 

(2) બેરિયમ ટાઇટેનેટની તૈયારી પદ્ધતિ 

① સોલિડ ફેઝ પદ્ધતિ

બેરિયમ ટાઇટેનેટ બેરિયમ કાર્બોનેટ અને ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડનું કેલ્સીનિંગ કરીને મેળવી શકાય છે, અને અન્ય કોઈપણ સામગ્રી તેમાં ભેળવી શકાય છે. પ્રતિક્રિયા નીચે મુજબ છે:

TiO2 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

② કોપ્રીસિપિટેશન પદ્ધતિ

બેરિયમ ક્લોરાઇડ અને ટાઇટેનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડને સમાન માત્રામાં મિશ્રિત કરીને ઓગાળીને 70°C સુધી ગરમ કરવામાં આવે છે, અને પછી હાઇડ્રેટેડ બેરિયમ ટાઇટેનાઇલ ઓક્સાલેટ [BaTiO(C2O4)2•4H2O] અવક્ષેપ મેળવવા માટે ઓક્સાલિક એસિડ ટીપાંમાં ઉમેરવામાં આવે છે, જેને ધોવાઇને, સૂકવવામાં આવે છે અને પછી બેરિયમ ટાઇટેનેટ મેળવવા માટે પાયરોલાઇઝ કરવામાં આવે છે. પ્રતિક્રિયા નીચે મુજબ છે:

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

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

મેટાટાઇટેનિક એસિડને હરાવ્યા પછી, બેરિયમ ક્લોરાઇડનું દ્રાવણ ઉમેરવામાં આવે છે, અને પછી એમોનિયમ કાર્બોનેટને હલાવીને ઉમેરવામાં આવે છે જેથી બેરિયમ કાર્બોનેટ અને મેટાટાઇટેનિક એસિડનું કોપ્રિસિપિટેટ ઉત્પન્ન થાય, જેને ઉત્પાદન મેળવવા માટે કેલ્સાઇન કરવામાં આવે છે. પ્રતિક્રિયા નીચે મુજબ છે:

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

H2TiO3 + BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ + H2O 

(3) બેરિયમ ક્લોરાઇડની તૈયારી 

બેરિયમ ક્લોરાઇડની ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં મુખ્યત્વે વિવિધ પદ્ધતિઓ અથવા કાચા માલ અનુસાર હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ પદ્ધતિ, બેરિયમ કાર્બોનેટ પદ્ધતિ, કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ પદ્ધતિ અને મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડ પદ્ધતિનો સમાવેશ થાય છે.

① હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ પદ્ધતિ. જ્યારે બેરિયમ સલ્ફાઇડને હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડથી સારવાર આપવામાં આવે છે, ત્યારે મુખ્ય પ્રતિક્રિયા આ પ્રમાણે થાય છે:

BaS+2HCI=BaCl2+H2S↑+Q