重晶石是鋇的硫酸鹽類礦物,主要成分是硫酸鋇(BaSO4),具有密度大、化學性質穩定、無磁性和毒性等特點,作為石油鉆井泥漿加重劑、鋇化工及防核輻射原材料等在世界范圍內被廣泛應用。
1、鉆井泥漿加重劑
重晶石最主要的用途,占其總消費量的85%~90%??衫鋮s鉆頭、加固井壁、控制原油和天然氣的壓力,從而穩定油氣產量,防止井噴事故。一般要求細度要達到325目以上,密度大于4.2g/cm3,BaSO4含量不低于95%,可溶性鹽類小于1%。鉆孔中使用的重晶石量的決定因素包括鉆孔深度和直徑,巖石類型和鉆井條件等,通常鉆井每鉆進30m就要消耗1t重晶石粉。
2、各種鋇化合物
目前重晶石的第二大用途是用于生產鋇的化工產品,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。化學純的硫酸鋇是測量白度的標準;碳酸鋇是光學玻璃的重要原料,它向玻璃中引入BaO,從而增大玻璃的折光率,并改善其它光學性能;氯化鋇是一種農用殺蟲劑;硝酸鋇用于焰火和玻璃工業中;高錳酸鋇是一種綠色顏料。
3、鋅鋇白顏料
鋅鋇白又稱立德粉,是一種常用的優質白色顏料,可作為油漆、繪畫顏料的原料。即硫酸鋇(占70%)和硫化鋅(占30%)的混合物,是將硫酸鋇加熱,使用還原劑就可還原成硫化鋇(BaS),然后與硫酸鋅(ZnSO4)反應得到。原料要求BaSO4含量大于95%,同時應不含有可見的有色雜物。
4、無機填料
在油漆行業中,重晶石粉填料可以增加漆膜厚度、強度及耐久性,室內使用比鉛白、鎂白具有更多的優點,所用重晶石要求細度>2000目,白度大于95。造紙行業、橡膠和塑料行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。但此類行業對細度的要求較油漆行業低,多數廠家需要細度在500~1250目之間。
5、水泥礦化劑
在水泥生產中,加入重晶石對促進C3S形成和活化具有明顯的效果,熟料質量得到了改善,水泥早期強度大約可提20%~25%,后期強度約提高10%,熟料燒成溫度由1450℃降低到1300℃±50℃。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,這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、重晶石砂漿以及重晶石混凝土,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、鋇鐵氧體磁性材料
M型鋇鐵氧體因其高的飽和磁化強度和磁性各向異性場以及優異的化學穩定性,而應用于垂直磁記錄、磁性和磁光器件、微波器件以及電磁屏蔽材料,是目前應用廣泛的微波吸收劑之一。Hessien等在不添加碳的情況下,1200℃焙燒赤鐵礦和重晶石礦的混合物20h,制得了BaFe12O19。該樣品的矯頑力明顯低于純物質所制得的樣品,但兩者的比飽和磁化強度幾乎接近。目前一般使用鋇鹽與鐵鹽經過物理化學方法制備鋇鐵氧體。
8、導電材料
重晶石粉末是一種天然的白色體質顏料,具有良好的金屬氧化物及其鹽改性,以它用作核芯材料,在其表面包覆一層摻雜的SnO2制成淺色導電粉末,不僅可以降低導電粉末的制備成本,國內高速發展的電子工業及相關的高新產業,這種化學性能穩定、電性能穩定的淺色復合金屬氧化物導電材料,作為一種新的精細化工產品,有著廣闊的發展前景。
9、防輻射纖維
金特等人利用硫酸鋇(重晶石)、鈦酸鋇和氧化鉍對X射線吸收的特性,研究出可吸收X射線的復合纖維,用此纖維加工生產的紗線和織物可以有效地屏蔽X射線;日本利用將硫酸鋇加入粘膠溶液中進行紡絲的方法,研制出一種新型纖維,用其制作的織物對X射線有明顯的削弱效果,不僅穿著舒服而且不具毒性;劉津瑋等人提出用重晶石制作成納米級的硫酸鋇,并將其加入粘膠紡絲液中制備出一種新型復合薄膜,利用這種薄膜制作新型的醫用防X射線服,經測試發現其吸收X射線的能力比純粘膠膜提高了44%。馬君志等人利用紡前注射技術將硫酸鋇添加到粘膠原液中,并用此乳液漿料進行紡制,得到了新型防輻射粘膠短纖維。硫酸鋇在纖維中的分布非常均勻,而由于硫酸鋇的加入,纖維的結晶度也有所提升。經測試發現,隨著硫酸鋇含量的增加,單獨的纖維和用纖維制作的織物吸收的X射線增多,防X射線輻射性能增強。
10、高反射性涂料
2021年,普渡大學的研究人員為一種基于硫酸鋇(重晶石)的白色涂料配方提交了專利申請,與所有其他白色涂料相比,這種配方涂料的反射率可高達98.1%。該配方使用了濃度更高、粒徑范圍更廣的重晶石,在外部表面使用時具有環境冷卻效果。
11、其它產品
重晶石粉可用來精制煤油;也可在醫療上用作消化道造影劑,簡稱“鋇餐”;重晶石與油料調和后涂于布基上可以制造防水的油布;橡膠和含約10%重晶石的柏油混合物已成功應用于停車場,是一種耐久性好的鋪設材料。
資料來源:《王嘉毅,張紅林,侯彩虹,侯立兵.我國重晶石產業技術現狀與發展趨勢[J].陶瓷,2023(04):29-32》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!
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