Исследование физико-химических свойств очищенного барита и их применение

Автор: Атамбекова А.К.

Журнал: Бюллетень науки и практики @bulletennauki

Рубрика: Естественные науки

Статья в выпуске: 10 т.11, 2025 года.

Бесплатный доступ

Исследована технология очищения нежелательных примесей баритового концентрата Туя-Моюнского месторождения. Для очищения нежелательных примесей использовали неорганические и органические осадители. Изучены специфичные характеры реагентов-осадителей. Получен особо чистый сульфат барий. Определены физические и химические свойства сульфата бария в лабораторных условиях.

Примесь, очищение, барит, сульфат бария

Короткий адрес: https://sciup.org/14133918

IDR: 14133918   |   УДК: 54.04   |   DOI: 10.33619/2414-2948/119/01

Study of the Physical and Chemical Properties of Purified Baryte and their Application

The technology of purification of undesirable impurities of barite concentrate of Tuya-Moyunskoye deposit has been studied. Inorganic and organic precipitants have been used for purification of undesirable impurities. The specific character of reagents-precipitants has been studied and investigated. Highly pure barium sulfate has been obtained. Physical and chemical properties of barium sulfate have been studied under laboratory conditions.

Текст научной статьи Исследование физико-химических свойств очищенного барита и их применение

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 54.04                                         

На юге Кыргызстана практическое значение имеют 3 объекта: месторождение Бель-Орук, Каражыга и Туя Моюн. На территории Ошской области, между городами Наукат и Араван, расположен массив Туя-Моюн. По левому берегу реки Ятань в массиве Туя-Моюн находится самая глубокая пещера Кыргызстан — Пропасть Ферсмана, глубиной 219 м. и длиной свыше 4580 м. Пещера эксплуатировалась как месторождение радия, а затем — урана в начале 20 века. К концу 50 х годов она была выработана и ликвидирована, входы в штольни были взорваны или замурованы. Общая протяженность карстовых полостей и искусственных выработок в Пропасть Ферсмана составляют более 4580 м.

Большая Баритовая пещера расположена на южной экспозиции массива Туя-Муюн. Начинается пещера горизонтальный штольней длиной около 20 м. Стены пещеры были практически полностью покрыты мощной корой кристаллов гидротермального кальцита, размерами 35-45 см, а также кристаллами барита. Барит обволакивает стены пещеры в виде гроздьев и карнизов и больших сверкающих кристаллов. При свете лампы можно наблюдать огромные скопления баритовых корок, весом в 10 т [1].

Исследована технология очищения нежелательных примесей, баритового концентрата Туя-Моюнского месторождения [2].

Исследованы и изучены специфичные характеры органических реагентов-осадителей.

Последовательным применением органических реагентов по схеме: 8-оксихолин→купферон→Q-нитрозо-b нафтол →диметиглиоксим. При этом образуется осадок внутрикомплексных соединений металлов магния, цинка, алюминия, кадмия, медь, железа кобальт, никель. Нежелательный осадок внутрикомплексных соединений отделяются с делительной воронкой. С последовательными применением неорганических реагентов-осадителей:

AgNO 3 (PH1NO 3 )→NH 4 OH+NH 4 OH+NH 4 Cl(PH9)→HClO 4 →Zn(UO 2 ) 3 (CH 3 COO) 8 →(NH 4 ) 2 HPO 4 (PH-9)→HCl→(NH 4 ) 2 C 2 O 4 →H 2 SO 4 ,(NH 4 ) 2 SO.

Осаждаются нежелательные примеси металлов. При этом образуется осадок соединения стронция, свинца, хрома, кальция, натрия, калия, железа, алюминия. Осадок отделяется с применением делительной воронкой. Экспериментально изучена последовательность и специфичность применения неорганических и органических реагентов осадителей. Полученный осадок сульфата бария промывали дистиллированной водой до нейтральной среды. Осадок сульфата бария нагревали при температуре 3000С для удаления летучих адсорбированных соединений [2-4].

Экспериментальная часть

Физические свойства сульфата бария. Визуально определено сульфат барий кристаллическое вещество — белый порошок или прозрачный кристалл. Практически нерастворим в воде (растворимость 0,0015 г/л при 180C) и других растворителях органических растворителях (ацетон, скипидар, бензин, Уайт спирит, бензол, ксилол, кетоны, этанол). Сульфат бария нерастворим в щелочах и большинстве кислот. В природе встречается в виде минерала барита, который является основной бариевой рудой.

Химические свойства сульфата бария. Сульфат бария растворим в хлорной воде, бромистое водородной и йодистое водородной кислотах, растворах гидрокарбонатов щелочных металлов. На химический стакан наливаем 15 мл концентрированной серной кислоты по порциям высыпаем порошки сульфата бария перемешиваем стеклянный палочкой. Сульфат барий с концентрированной серной кислотой, образует хорошо растворимый гидросульфат бария: BaS04 + H2S04 ^ B a(H S 0 4 )2B aS 04 + H2S04 = Ba(HS0 4 )2.

При прокаливании с коксом сульфат восстановливается до сульфида: для этого измельченный кокс и сульфат бария пропускаем через сито с ячейкой 0,04 мкг хорошо размешаем смесь в соотношениях 1:1. Сульфат бария разлагается в муфельной печи при температуре 11500С и образует сульфит бария и окись углерода (угорный газ). Окись углерода определяют электрогазоанализатором Сигнал-4Э (Таблица): BaS04 + 4С = BaS + 4C0BaS04 + 4С ^ BaS + 4С0 Т.

10 г сульфата бария поместили в фарфоровый тигель, ставим в муфельную печь при температуре выше 15900С, образует оксид бария, оксид серы (IV) и кислород. Оксид серы (IV) определяют электро газоанализатором Сигнал-4МSO2. (Таблица).

2BaS04 ^ 2Ba0 + 2S02 Т +02 Т 2BaS042Ba0 + 2S02 + 02

Для определения содержания газов использовали электрохимический газоанализатор. Газоанализаторы все модификации Сигнал-4Э, Сигнал-4МSO2 имеют селективный (специфический) характер: Сигнал-4Э определяет содержание только окись углерода и метана; Сигнал-4М SO2 определяют содержание двуокись серы и суммы углеводородов [5].

Таблица

СОДЕРЖАНИЕ ОКИСЬ УГЛЕРОДА И ДВУОКИСЬ СЕРЫ В ПРОЦЕССЕ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ

Газоанализаторы модификации             CO мг/м3            SO 2 мг/м3

Сигна-4Э                                                0,02-

Сигна-4М-SO2                                          -0,08

Итого                                                   0,020,08

Барит (сульфат бария, BaSO 4 ) имеет широкий спектр применения в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам, в частности, высокой плотности, химической инертности и способности поглощать рентгеновские лучи. Вот некоторые из основных областей применения и использования барита:

Буровые растворы: барит обычно используется в качестве утяжелителя в буровых растворах, используемых при разведке нефти и газа. Добавляя барит в буровой раствор, он увеличивает его плотность, помогая контролировать скважинное давление и предотвращать выбросы.

Добавка к буровому раствору: барит также действует как модификатор реологии буровых растворов, помогая контролировать вязкость и текучесть бурового раствора.

Контрастное вещество сульфата бария: сульфат бария используется в качестве контрастного вещества в процедурах медицинской визуализации, таких как рентген и компьютерная томография. При проглатывании или введении в организм он улучшает видимость мягких тканей и позволяет лучше визуализировать желудочно-кишечный тракт, кровеносные сосуды и другие внутренние структуры.

Наполнитель в красках: барит используется в качестве наполнителя при производстве красок, покрытий и грунтовок. Он повышает непрозрачность, повышает долговечность и обеспечивает гладкую поверхность.

Наполнитель пластмасс и резины: барит добавляют в пластмассы и резиновые изделия для увеличения их плотности, улучшения огнестойкости и улучшения механических свойств.

Бетонный заполнитель: в строительной отрасли барит может использоваться в качестве заполнителя в бетоне для повышения его плотности и радиационно-защитных свойств в тех случаях, когда необходима радиационная защита, например, в больницах и на ядерных объектах.

Стекольная промышленность: барит используется в стекольной промышленности в качестве флюса, который помогает снизить температуру плавления стекла и улучшить его чистоту и яркость.

Бумажное покрытие: барит используется в качестве наполнителя в производстве бумаги и целлюлозы для улучшения белизны, непрозрачности и качества печати бумажной продукции.

Химическое производство: барит используется в качестве источника бария при производстве различных химических веществ, включая карбонат бария, хлорид бария и гидроксид бария.

Цементная добавка: в некоторых рецептурах цемента барит используется в качестве минеральной добавки для увеличения плотности и улучшения производительности бурения при цементировании нефтяных скважин.

Радиационная защита: благодаря своей высокой плотности и способности поглощать рентгеновские и гамма-лучи барит используется в конструкции радиационно-защитных материалов на атомных электростанциях, в больницах и лабораториях.

Тормозные накладки: барит может использоваться в качестве фрикционного материала в тормозных накладках и колодках сцепления благодаря своей высокой плотности и термостойкости.

Универсальность барита обусловлена его уникальным сочетанием свойств, что делает его ценным в самых разных отраслях: от разведки энергетики до здравоохранения и производства [6].

Ранее автором и коллегами были опубликованы работы по изучению бария и Туя-Моюнского месторождения [7-10].

Вывод

Исследованы физические свойства особо чистого сульфата бария и определено содержание летучих газов. Барит имеет широкий спектр применения в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам, в частности, высокой плотности, химической инертности и способности поглощать рентгеновские лучи.