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硫酸钡具有化学惰性强,稳定性好,耐酸碱,硬度适中,高比重,高白度,能吸收有害射线等优点,是一种具有环保功能的材料,因此广泛用于各种涂料,中油墨,医药合成化工,橡胶、造纸、陶瓷、化妆品,还可用作分析试剂、测定土壤硝态氮、用于照相纸、人造象牙制造、橡胶填充剂、炼铜熔剂等领域。
硫酸钡是以重晶石为主要原料,经选矿、洗矿、粉碎等工艺加工而成。硫酸钡的硬度为3~3.5(莫氏),比重为4.3~4.7,具有比重大、硬度低、性脆的特点。重晶石几乎不溶于水、乙醇和酸,溶于热浓硫酸中。随着部分硫酸钡产品的研发,硫酸钡应用领域正不断拓宽。
硫酸钡作为体质颜料广泛应用于涂料中,对提高涂膜的厚度、耐磨性、耐水性、耐热性、表面硬度、耐冲击性等起着很重要的作用。用作二氧化钛及颜料于塑料中的垫片可减少颜料的添加量并可节约10%左右的成本。硫酸钡可达到其重量的80%填充率,应用于排水管、音箱、音响可有效的隔绝噪音、杂音,硫酸钡N应用于窗帘可增加重量用于家电用品外壳可提供高光泽、色相佳、耐刮性、尺寸安定性好等优点。
硫酸钡制法:
将二水合氯化钡溶于热水中,再将硫酸与水的混合液加热后慢慢加入其中。放置片刻,加几滴稀硫酸于上层清液中检验沉淀是否完全。静置,所得沉淀用热水以倾析法洗涤5~6次。然后用布氏漏斗吸滤,经洗涤、干燥。将干燥品研细即得纯品硫酸钡。
残坡积矿床用露天开采法,原生矿多数用地下开采法。一般工艺流程见“磷块岩.。选矿方法主要为手选法、重选法、磁选法和浮选法。
硫酸钡安全性:
吸入后可引起胸部紧束感、胸痛、咳嗽等。对眼睛有刺激性。长期吸入可致钡尘肺。工作人员应做好防护,工作场所应有良好的通风条件。若不慎触及皮肤和眼睛,应立即用流动的清水洗涤。远离火种、热源。包装要求密封,不可与空气接触。应与还原剂、易燃、可燃物,金属粉末等分开存放。
工业中,硫酸钡分为以下几种:
1.重钡,又称之为重晶石粉或者天然钡粉。是人们选取天然硫酸钡矿石(重晶石)后经过清洗、打磨、晒干等工艺制成,其杂质较多,品质主要由矿本身决定,但是其价格低廉,通常应用在白色颜料制作或者低档涂料、塑料、油墨行业中充当填充料。
2.沉淀硫酸钡,又称之为工业硫酸钡或沉钡。其由人为加工制成,与重钡不同的是沉钡几乎不含杂质。其微溶于水,不溶于酸。本身不含毒,但是如果含有可溶性钡能引起中毒。工业中的沉淀硫酸钡主要通过硫酸钡与硫酸反应、氯化钡与硫酸或硫酸钠反应、硫化钡与硫酸钠反应生成。沉淀硫酸钡因为其稳定性由其具体的指标不同而应用于医药、中涂料油墨、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等领域中充当填充料,人们通常根据不同的应用又分为涂料级沉淀硫酸钡、塑料级沉淀硫酸钡等等,其相对于重钡价格较高。
3.改性硫酸钡,又分为改性硫酸钡与改性沉淀硫酸钡,是将重晶石粉或沉淀硫酸钡通过相关的处理使得其在某一方面的性能增强,应用与沉淀类似,主要还是取决于其相关性能,其中经过进一步加工细化的又称之为改性超细硫酸钡或改性超细沉淀硫酸钡。价格比沉淀硫酸钡高。
4.纳米级沉淀硫酸钡,是将改性沉淀硫酸钡通过深加工,使得其D50(中位粒径分布)控制在0.2μm-0.4μm之间,因为其加工的高要求,目前我国能生产出纳米级沉淀硫酸钡的厂家还较少,其价格也比较高,纳米级沉淀硫酸钡主要应用于的油漆、涂料等行业之中。
硫酸钡为什么不与盐酸反应?
熵变自由能焓变可以用来判断反应能否自发发生,但化学反应是否能够发生还需要考虑化学动力学部分,也就是说要将化学势考虑在内。假如硫酸钡与盐酸发生反应,生成的产物为BaCl2,BaCl2可以溶于水,BaSo4比BaCl2更难溶,相对而言硫酸钡更稳定。而化学反应是往化学势降低的方向进行,也就是往稳更定的方向所进行的,所以宏观上表现为硫酸钡与盐酸不能发生反应。此外硫酸的酸性要比盐酸更强,置换反应强酸换弱酸,所以盐酸无法置换出弱酸。
硫酸钡为什么是沉淀?
从热力学上看,2-2型离子化合物溶解都伴随着强烈的熵减。从硫酸铍到硫酸钡,它们的晶格能差不多,但水合能依次下降,因此溶解焓依次上升。硫酸钡溶于水作为焓增熵减的反应自然不会轻易进行。因此非要套用HSAB理论应该这么解释:从镁到钡离子依次变软,同硬碱H2O的结合能力依次下降,因此水溶性依次下降。
硫酸钡可分为天然硫酸钡(重晶石粉)和沉淀硫酸钡,外观是致密的白色粉末,密度为4.3-4.5g/cm3,其吸油量低,密度大,具有很好的填充性能,有利于光泽并有很好的保光性,的化学惰性,耐酸、耐碱、耐光,它在高光制件、高腐蚀的环境中有很大价值。沉淀硫酸钡相对重晶石粉其粒径更小、价格更高,且易沉降,是高光半光材料的重要填料。
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