硫酸鋇原礦重晶石加工技術與應用領域概述

　　一、重晶石(硫酸鋇原礦)

　　硫酸鹽類礦物;

　　化學式：BaSO4;

　　組成：65.7%的BaO和34.3%的SO3;

　　屬斜方晶系;

　　硬度3～3.5;

　　密度4.5g/cm3;

　　儲量：我國居世界首位;

　　產量：我國居世界首位。

　　重晶石

　　二、重晶石的選礦提純

　　1、物理提純

　　重晶石物理提純的主要辦法有：手選、重選和磁選。

　　手選主要是根據重晶石與伴生礦物的顏色、密度等差異，選出塊狀的重晶石。該辦法簡便易行，不需要設備，但生產效率低，資源消耗大。

　　重選是根據重晶石與伴生礦物的密度差別，把原礦實現洗礦篩分、破碎、分級脫泥、跳汰、搖床分選，精選前須用水力旋流器除去泥料以提高選別作用。

　　磁選通常用來除掉某些氧化鐵類磁性礦物如菱鐵礦，以用作需要含鐵很低的鋇基藥品的重晶石原材料。

　　2、化學提純與增白

　　浮選提純增白

　　針對沉積型重晶石礦以及與熱液型重晶石礦，其嵌布粒度不大，選用物理去雜作用不佳，常選用浮選。浮選藥劑可分成兩種：一種是以烷基磺酸鹽、脂肪酸基硫酸鹽為主的陰離子捕收劑;另一種是以高級胺鹽為主的陽離子捕收劑。在重晶石浮選操作過程，因為伴生礦的物種多樣性，選用單一的浮選藥劑常常達不到預期效果目的，于是常選用組合藥劑，使藥劑之間相互促進，做到更佳的浮選作用。

　　煅燒提純增白

　　熱液型重晶石在高溫下因為吸熱會發生爆破，使分布在重晶石晶體或間隙的致色有機質揮發。

　　浸出提純增白

　　純重晶石顯白色、有光澤，因為混入物的特性和數量不一樣，會呈現淺灰色、淡藍色、黃色、粉紅色、褐色、淡棕色等。浸出提純運用重晶石與伴生礦物的表面化學性質的不一樣，通過酸(或堿)浸出、氧化—還原除去礦石中的炭及鐵、錳、鎂、鎳等不溶物。酸(堿)浸出解決是運用硫酸、鹽酸等(堿)與重晶石伴生的金屬有機化合物(或SiO2)實現反應，轉化可溶于稀酸(硅酸鹽)的有機化合物，再經洗滌和過濾，與可溶物分離出來。

　　三、重晶石的加工工藝

　　高純度、高白度超細重晶石的突出特點是：優越的光學性能、良好的分散性、較好的吸附性。重晶石粉碎后仍保持礦物的晶體結構，即可代替鈦白粉用于油漆涂料、橡膠、塑料、造紙、陶瓷等行業。

　　1、干法工藝

　　重晶石莫氏硬度較低、密度大、脆性好，容易粉碎。目前重晶石的超細粉碎大多采用干法工藝，常用的設備有氣流磨、機械沖擊磨、振動磨等。

　　2、濕法工藝

　　在濕式選礦提純后接著進行超細粉碎加工，可以采用濕法超細粉碎工藝，設備可選用攪拌磨、振動磨、球磨機等。粉料經酸洗處理，可提高其白度及耐候性等性能;在剝片中加入活化劑，可在超細粉碎的同時進行活化處理。

　　四、重晶石的表面改性

　　重晶石的表面改性主要是利用各類材料或助劑，采用物理化學方法對礦物表面經行處理，進而改善或完全改變礦物的表面物理化學性質。重晶石礦粉表面改性是根據高分子材料應用的需要，利用物理、化學等方法對重晶石礦粉的表面進行處理，有目的地改變粉體原來表面的物理化學性質，提高其與高分子材料分散性、親和性。

　　1、表面活性劑改性

　　根據表面活性劑活性基團的帶電性可以分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑。重晶石礦粉表面電性由粉體表面的荷電離子，在不同pH值下，重晶石礦粉會帶不同電荷，當pH小于等電點時，重晶石礦粉表面帶正電;當pH大于其等電點時，表面帶負電。改性后的重晶石礦粉，其表面因連接親油基，增加了顆粒與顆粒之間的空間位阻，防止顆粒之間的相互接近，避免顆粒因碰撞聚沉，提高了在高分子材料中的分散性。

　　陰離子表面活性劑改性

　　在水中電離后起表面活性作用的部分是帶負電荷的表面活性劑稱為陰離子表面活性劑比如硬脂酸等。

　　重晶石通過改性可以作為一種新型的橡膠補強材料，具有優異的補強效果及理想的加工特性。作為油漆填料，改性后的重晶石礦粉必須與有機質油漆有良好的親和性，均勻分散在基體中;同時能增加油漆的光澤度、附著力等，并具有良好的抗酸、抗堿性能。

　　陽離子表面活性劑改性

　　當重晶石粉體表面帶負電荷時，需采用陽離子表面改性劑，如甲基油酸氯化銨、雙十八烷基二甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨等。

　　研究結果表明，改性后的活性的重晶石表面自由能降低，由親水性轉變為疏水性，并且在一定程度上提高了納米重晶石與液體石蠟油的相容性。

　　非離子表面活性劑改性

　　非離子表面活性劑中的親水基團和親油基團能分別與填料和高分子材料發生作用，加強二者聯系，從而提高體系的分散性和親和性。

　　非離子表面活性劑作為輔助劑，與陰離子表面活性劑或陽離子表面活性劑搭配使用，能達到更好的改性效果。

　　2、偶聯劑改性重晶石

　　硅烷偶聯劑改性

　　由硅烷偶聯劑進行表面改性的重晶石超細粉體作為高分子材料的填料，與高分子材料有良好的相容性和親和力，均勻分布在基體中。改性后重晶石礦粉具有優異的補強效果及理想的加工特性，可在橡膠中替代炭黑。

　　鈦酸酯改性

　　鈦酸酯偶聯劑對許多無機顆粒有良好的改性效果，按其化學結構可分為單烷氧基型、螯合型和配位型。其改性的重晶石礦粉疏水性能提高，吸油量下降了15%。

　　將改性后的重晶石礦粉添加到粉末涂料時，粉末涂料外觀平滑，光澤度高，可以提高粉末涂料的流平性、光澤度、機械性能等。

　　金屬氧化物及其鹽改性

　　重晶石表面電勢的高低不僅與表面吸附的H+、OH有關，存在特性吸附時，還與吸附的金屬離子有關。存在特性吸附金屬陽離子時，正的表面電荷增加;存在特性吸附陰離子時，表面電荷變得更負。

　　這種方法制備的活性重晶石應用于卷涂層材料中，可改善涂層T彎并提高涂層耐腐蝕性。

　　重晶石礦粉表面可通過化學共沉淀等方法，并經過相應的物理化學處理，將廉價的重晶石礦粉制成復合導電粉末，不僅可以降低導電粉末的制備成本，還可以拓寬重晶石的應用范圍，提高其經濟效益。

　　五、重晶石的用途

　　重晶石是一種很重要的非金屬礦物原料，具有廣泛的工業用途。

　　1、鉆井泥漿加重劑

　　在一些油、氣井鉆探時，在地下壓力較高的情況下，需要增加泥漿比重，往泥漿中加入重晶石粉是增加泥漿比重的有效措施。

　　2、鋅鋇白顏料

　　鋅鋇白是一種常用的優質白色顏料，可作為油漆、繪畫顏料的原料制取鋅鋇白的重晶石要求BaSO4含量大于95%，同時應不含有可見的有色雜物。

　　3、各種鋇化合物

　　以重晶石為原料可以制造氧化鋇、碳酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇、沉淀硫酸鋇、氫氧化鋇等化工原料。

　　4、填料工業

　　在油漆工業中，重晶石粉填料可以增加漆膜厚度、強度及耐久性。鋅鋇白顏料也用于制造白色油漆，在室內使用比鉛白、鎂白具有更多的優點。油漆工業用重晶石要求有足夠的細度和較高的白度。造紙工業、橡膠和塑料工業也用重晶石作填料，這種填料能提高橡膠和塑料的硬度、耐磨性及耐老化性。橡膠、造紙用重晶石填料一般要求BaSO4大于98%，CaO小于0.36%，不許含有氧化鎂、鉛等成分。

　　5、水泥工業用礦化劑

　　在水泥生產中采用重晶石、螢石復合礦化劑摻入，可改善熟料質量，提高水泥早期強度大約20～25%，后期強度約10%，降低熟料燒成溫度。在以煤矸石為原料的水泥生料中加入適量的重晶石，可使熟料飽和比低的水泥強度，特別是早期強度得到大幅度的提高，為煤矸石的綜合利用，為生產低鈣、節能、早強和高強水泥提供了一條有益途徑。

　　6、防射線水泥、砂漿及混凝土

　　利用重晶石具有吸收X射線的性能，用重晶石制做鋇水泥、重晶石砂漿和重晶石混凝土，用以代替金屬鉛板屏蔽核反應堆和建造科研、醫院防X射線的建筑物。

　　7、道路建設

　　橡膠和含約10%重晶石的柏油混合物已成功地用于停車場，是一種耐久的鋪路材料。目前，重型道路建設設備的輪胎已部分地填充有重晶石，以增加重量，利于填方地區的夯實。

　　8、其它

　　重晶石和油料調和后涂于布基上制造油布;重晶石粉用來精制煤油;在醫藥工業中做消化道造影劑;還可制農藥、制革、制焰火等。此外，重晶石還用作提取金屬鋇，用作電視和其它真空管的吸氣劑、粘結劑等。