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硫酸鋇原礦重晶石加工技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域概述
一、重晶石（硫酸鋇原礦）
硫酸鹽類礦物；
化學(xué)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(chǔ)量：我國(guó)居世界第一；
產(chǎn)量：我國(guó)居世界第一。
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方法有：手選、重選和磁選。
手選主要是根據(jù)重晶石與伴生礦物的顏色、密度等差異，選出塊狀的重晶石。該方法簡(jiǎn)單易行，無(wú)需設(shè)備，但生產(chǎn)率低，資源浪費(fèi)大。
重選是根據(jù)重晶石與伴生礦物的密度差別，把原礦進(jìn)行洗礦篩分、破碎、分級(jí)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效果。
磁選常用來(lái)除掉一些氧化鐵類磁性礦物如菱鐵礦，以作為要求含鐵很低的鋇基藥品的重晶石原料。
2、化學(xué)提純與增白
浮選提純?cè)霭?/span>
對(duì)于沉積型重晶石礦以及與熱液型重晶石礦，其嵌布粒度很小，采用物理除雜效果不佳，常采用浮選。浮選藥劑可分為兩種：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(jí)胺鹽為主的陽(yáng)離子捕收劑。在重晶石浮選過(guò)程，由于伴生礦的多樣性，采用單一的浮選藥劑往往達(dá)不到預(yù)想目標(biāo)，因此常采用組合藥劑，使藥劑之間相互促進(jìn)，達(dá)到更好的浮選效果。
煅燒提純?cè)霭?/span>
熱液型重晶石在高溫下由于吸熱會(huì)發(fā)生爆破，使分布在重晶石晶體或間隙的致色有機(jī)質(zhì)揮發(fā)。
浸出提純?cè)霭?/span>
純重晶石顯白色、有光澤，由于混入物的特性和數(shù)量不同，會(huì)呈現(xiàn)淺灰色、淡藍(lán)色、黃色、粉紅色、褐色、淡棕色等。浸出提純利用重晶石與伴生礦物的表面化學(xué)性質(zhì)的不同，通過(guò)酸（或堿）浸出、氧化—還原除去礦石中的炭及鐵、錳、鎂、鎳等雜質(zhì)。酸（堿）浸出處理是利用硫酸、鹽酸等(堿)與重晶石伴生的金屬化合物（或SiO2）進(jìn)行反應(yīng)，生成可溶于稀酸（硅酸鹽）的化合物，再經(jīng)洗滌和過(guò)濾，與可溶物分離。
三、重晶石的加工工藝
高純度、高白度超細(xì)重晶石的突出特點(diǎn)是：優(yōu)越的光學(xué)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(jié)構(gòu)，即可代替鈦白粉用于油漆涂料、橡膠、塑料、造紙、陶瓷等行業(yè)。
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(xì)粉碎大多采用干法工藝，常用的設(shè)備有氣流磨、機(jī)械沖擊磨、振動(dòng)磨等。
2、濕法工藝
在濕式選礦提純后接著進(jìn)行超細(xì)粉碎加工，可以采用濕法超細(xì)粉碎工藝，設(shè)備可選用攪拌磨、振動(dòng)磨、球磨機(jī)等。粉料經(jīng)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(xì)粉碎的同時(shí)進(jìn)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(xué)方法對(duì)礦物表面經(jīng)行處理，進(jìn)而改善或完全改變礦物的表面物理化學(xué)性質(zhì)。重晶石礦粉表面改性是根據(jù)高分子材料應(yīng)用的需要，利用物理、化學(xué)等方法對(duì)重晶石礦粉的表面進(jìn)行處理，有目的地改變粉體原來(lái)表面的物理化學(xué)性質(zhì)，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(jù)表面活性劑活性基團(tuán)的帶電性可以分為陰離子表面活性劑、陽(yáng)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(huì)帶不同電荷，當(dāng)pH小于等電點(diǎn)時(shí)，重晶石礦粉表面帶正電；當(dāng)pH大于其等電點(diǎn)時(shí)，表面帶負(fù)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(fù)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(guò)改性可以作為一種新型的橡膠補(bǔ)強(qiáng)材料，具有優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)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(jī)質(zhì)油漆有良好的親和性，均勻分散在基體中；同時(shí)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(yáng)離子表面活性劑改性
當(dāng)重晶石粉體表面帶負(fù)電荷時(shí)，需采用陽(yáng)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(jié)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(zhuǎn)變?yōu)槭杷�，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(tuán)和親油基團(tuán)能分別與填料和高分子材料發(fā)生作用，加強(qiáng)二者聯(lián)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(yáng)離子表面活性劑搭配使用，能達(dá)到更好的改性效果。
2、偶聯(lián)劑改性重晶石
硅烷偶聯(lián)劑改性
由硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性的重晶石超細(xì)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(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)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(lián)劑對(duì)許多無(wú)機(jī)顆粒有良好的改性效果，按其化學(xué)結(jié)構(gòu)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(shí)，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(jī)械性能等。
金屬氧化物及其鹽改性
重晶石表面電勢(shì)的高低不僅與表面吸附的H+、OH−有關(guān)，存在特性吸附時(shí)，還與吸附的金屬離子有關(guān)。存在特性吸附金屬陽(yáng)離子時(shí)，正的表面電荷增加；存在特性吸附陰離子時(shí)，表面電荷變得更負(fù)。
這種方法制備的活性重晶石應(yīng)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(guò)化學(xué)共沉淀等方法，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)的物理化學(xué)處理，將廉價(jià)的重晶石礦粉制成復(fù)合導(dǎo)電粉末，不僅可以降低導(dǎo)電粉末的制備成本，還可以拓寬重晶石的應(yīng)用范圍，提高其經(jīng)濟(jì)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(yè)用途。
1、鉆井泥漿加重劑
在一些油、氣井鉆探時(shí)，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(yōu)質(zhì)白色顏料，可作為油漆、繪畫(huà)顏料的原料制取鋅鋇白的重晶石要求BaSO4含量大于95%，同時(shí)應(yīng)不含有可見(jiàn)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(yè)
在油漆工業(yè)中，重晶石粉填料可以增加漆膜厚度、強(qiáng)度及耐久性。鋅鋇白顏料也用于制造白色油漆，在室內(nèi)使用比鉛白、鎂白具有更多的優(yōu)點(diǎn)。油漆工業(yè)用重晶石要求有足夠的細(xì)度和較高的白度。造紙工業(yè)、橡膠和塑料工業(yè)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(yè)用礦化劑
在水泥生產(chǎn)中采用重晶石、螢石復(fù)合礦化劑摻入，可改善熟料質(zhì)量，提高水泥早期強(qiáng)度大約20～25%，后期強(qiáng)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(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度得到大幅度的提高，為煤矸石的綜合利用，為生產(chǎn)低鈣、節(jié)能、早強(qiáng)和高強(qiáng)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(yīng)堆和建造科研、醫(yī)院防X射線的建筑物。
7、道路建設(shè)
橡膠和含約10%重晶石的柏油混合物已成功地用于停車場(chǎng)，是一種耐久的鋪路材料。目前，重型道路建設(shè)設(shè)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(qū)的夯實(shí)。
8、其它
重晶石和油料調(diào)和后涂于布基上制造油布；重晶石粉用來(lái)精制煤油；在醫(yī)藥工業(yè)中做消化道造影劑；還可制農(nóng)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(jié)劑等。
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