重晶石的性質(zhì)及開(kāi)發(fā)利用-沈陽(yáng)佳美機(jī)械許工 18540392785
重晶石是鋇的最常見(jiàn)礦物,它的成分為硫酸鋇。產(chǎn)于低溫?zé)嵋旱V脈中,如石英-重晶石脈,螢石-重晶石脈等,常與方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、辰砂等共生。我國(guó)湖南、廣西、青海、江西所產(chǎn)的重晶石礦床多是巨大的熱液?jiǎn)蔚V物礦脈。重晶石亦可產(chǎn)于沉積巖中,呈結(jié)核狀出現(xiàn),多存在于沉積錳礦床和淺海的泥質(zhì)、砂質(zhì)沉積巖中。在風(fēng)化殘余礦床的殘積粘土覆蓋層內(nèi),常成結(jié)狀、塊狀。
?重晶石的晶體呈大的管狀,晶體聚集在一起有時(shí)可形成玫瑰花形狀或分叉的晶塊,這稱為冠毛狀重晶石。純的重晶石是無(wú)色透明的,一般則呈白、淺黃色,具有玻璃光澤。重晶石可以用作白色顏料(我們俗稱立德粉),還可用于化工、造紙、紡織填料,在玻璃生產(chǎn)中它可充當(dāng)助熔劑并增加玻璃的光亮度。但它最主要的是作為加重劑用在鉆井行業(yè)中及提煉鋇。
????結(jié)構(gòu)性質(zhì)
????重晶石是以硫酸鋇(BaSO4)為主要成分的非金屬礦產(chǎn)品,純重晶石顯白色、有光澤,由于雜質(zhì)及混入物的影響也常呈灰色、淺紅色、淺黃色等,結(jié)晶情況相當(dāng)好的重晶石還可呈透明晶體出現(xiàn)。重晶石系硫酸鹽礦物。成分為BaSO4。自然界分布最廣的含鋇礦物。鋇可被鍶完全類質(zhì)同象代替,形成天青石;被鉛部分替代,形成北投石(因產(chǎn)自臺(tái)灣北投溫泉而得名)。正交(斜方)晶系,晶體常成厚板狀。純凈的重晶石透明無(wú)色,一般為白色、淺黃色,玻璃光澤,解理面呈珍珠光澤。具3個(gè)方向的完全和中等解理,莫氏硬度3~3.5,比重4.5。主要形成于中低溫?zé)嵋簵l件下。
????重晶石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不溶于水和鹽酸,無(wú)磁性和毒性。重晶石化學(xué)組成為Ba[SO4],晶體屬正交(斜方)晶系的硫酸鹽礦物。常呈厚板狀或柱狀晶體,多為致密塊狀或板狀、粒狀集合體。質(zhì)純時(shí)無(wú)色透明,含雜質(zhì)時(shí)被染成各種顏色,條痕白色,玻璃光澤,透明至半透明。三組解理完全,夾角等于或近于90°。摩氏硬度3-3.5,比重4.0-4.6。鑒定特征:板狀晶體,硬度小,近直角相交的完全解理,密度大,遇鹽酸不起泡,并以此與相似的方解石相區(qū)別。重晶石是以硫酸鋇(BaSO4)為主要成分的非金屬礦產(chǎn)品,純重晶石顯白色、有光澤,由于雜質(zhì)及混入物的影響也常呈灰色、淺紅色、淺黃色等,結(jié)晶情況相當(dāng)好的重晶石還可呈透明晶體出現(xiàn)。重晶石是一種混合物。
????開(kāi)發(fā)利用
????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:在一些油井、氣井鉆探時(shí),一般使用的鉆井泥漿、粘土比重為2.5左右,水的比重為1,因此泥漿比重較低,有時(shí)泥漿重量不能與地下油、氣壓力平衡,則造成井噴事故。在地下壓力較高的情況下,就需要增加泥漿比重,往泥漿中加入重晶石粉是增加泥漿比重的有效措施。做鉆井泥漿用的重晶石一般細(xì)度要達(dá)到325目以上,如重晶石細(xì)度不夠則易發(fā)生沉淀。鉆井泥漿用重晶石要求比重大于4.2,BaSO4含量不低于95%,可溶性鹽類小于1%。
????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。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(yīng)得到的硫酸鋇和硫化鋅的混合物 (BaSO4占70%,ZnS占30%)即為鋅鋇白顏料。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。
????化學(xué)純的硫酸鋇是測(cè)量白度的標(biāo)準(zhǔn);碳酸鋇是光學(xué)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(xué)性能;在陶瓷中用來(lái)配制釉料;氯化鋇是一種農(nóng)用殺蟲(chóng)劑;硝酸鋇用于焰火和玻璃工業(yè)中;高錳酸鋇是一種綠色顏料。
????4、填料工業(yè)用重晶石: 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。
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????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)合礦化劑摻入對(duì)促進(jìn)C3S形成、活化C3S具有明顯的效果,熟料質(zhì)量得到了改善,水泥早期強(qiáng)度大約可提高20~25%,后期強(qiáng)度約提高10%,熟料 燒成溫度由1450℃降低到1300±50℃。重晶石摻量為0.8~1.5%時(shí),效果最好。在白水泥生產(chǎn)中,采用重晶石、螢石復(fù)合礦化劑后,燒成溫度從1500℃降至1400℃,游離CaO含量低,強(qiáng)度和白度都有所提高。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,這就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。
????鋇水泥是以重晶石和粘土為主要原料,經(jīng)燒結(jié)得到以硅酸二鋇為主要礦物組成的熟料,再加 適量石膏,共同磨細(xì)而成。比重較一般硅酸鹽水泥高,可達(dá)4.7~5.2。強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為325~425。由于鋇水泥比重大,可與重質(zhì)集料(如重晶石)配制成均勻、密實(shí)的防X射線混凝土。砂漿是一種容重較大、對(duì)X射線有阻隔作用的砂漿,一般要求采用水化熱低的硅酸 鹽水泥,通常用的水泥∶重晶石粉∶重晶石砂∶粗砂配合比為1∶0.25∶2.5∶1。 重晶石混凝土是一種容重較大,對(duì)X射線具有屏蔽能力的混凝土,膠凝材料一般采用水化熱 低的硅酸鹽水泥或高鋁水泥、鋇水泥、鍶水泥等特種水泥。硅酸鹽水泥應(yīng)用最廣。常用的水 泥∶重晶石碎石重晶石砂∶水的配合比為1∶4.54∶3.4∶0.5;1∶5.44∶4.46∶0.6;1∶5∶3.8∶0.2三種。
????做防射線砂漿及混凝土的重晶石,BaSO4含量應(yīng)不低于80%,其中含有的石膏、黃鐵礦、硫化物和硫酸鹽等雜質(zhì)不得超過(guò)7%。
????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。鋇與其它金屬(鋁、鎂、鉛、鈣)制成合金,用于軸承制造。
重晶石的分布
????中國(guó)的重晶石礦床在各個(gè)地質(zhì)時(shí)代都有產(chǎn)出,主要集中在寒武紀(jì)、泥盆紀(jì)、奧陶紀(jì)和中生代的地層中。層狀重晶石礦床主要集中于寒武系,其次是泥盆系。脈狀礦床多產(chǎn)在奧陶系、泥盆系和三疊系。層狀重晶石礦床主要產(chǎn)于構(gòu)造活動(dòng)褶皺帶(區(qū))和地臺(tái)區(qū)的深水盆地中。脈狀重晶石礦床主要產(chǎn)在地質(zhì)構(gòu)造較穩(wěn)定的碳酸鹽巖地臺(tái)區(qū)的碳酸鹽巖臺(tái)地中。
????中國(guó)重晶石礦床中下寒武統(tǒng)層狀礦床總規(guī)模十分巨大。層狀礦床與同沉積的活動(dòng)性大斷裂空間關(guān)系亦很明顯,說(shuō)明礦床與構(gòu)造關(guān)系密切。脈狀重晶石礦充填于中、小型斷裂、裂隙中,明顯受構(gòu)造控制。
????形成重晶石的沉積盆地與成礦有著密切的關(guān)系,一類是較深的還原性靜水盆地,沉積物顆粒細(xì)小,碳酸鹽含量少,有機(jī)質(zhì)含量高,形成層狀礦床。另一種盆地為淺水、氧化、動(dòng)蕩的盆地,以碎屑巖和淺水碳酸鹽沉積為主。這種盆地在沉積時(shí)期形成含Ba高的礦化層,但只有在后期地質(zhì)作用改造下才能富集成脈狀礦床。
????重晶石礦床的含礦巖系也各有特色,層狀礦床的含礦巖石為含有機(jī)質(zhì)的碎屑巖、硅質(zhì)巖,并具有眼球狀構(gòu)造;脈狀重晶石礦床的圍巖常為含燧石的碳酸鹽巖與沉積初期的碎屑巖,普遍有明顯的硅化蝕變。層狀與脈狀重晶石均與SiO2有密切關(guān)系。
????重晶石礦床的礦物組分相當(dāng)一致,化學(xué)成分簡(jiǎn)單而穩(wěn)定。層狀重晶石礦床礦物組合以重晶石、石英、粘土礦物為主,脈狀重晶石礦床礦物組合中主要礦物為重晶石、石英和碳酸鹽。
重晶石的主要用途:
????石油鉆探油氣井旋轉(zhuǎn)鉆探中的環(huán)流泥漿加重劑冷卻鉆頭,帶走切削下來(lái)的碎屑物,潤(rùn)滑鉆桿,封閉孔壁,控制油氣壓力,防止油井自噴,化工生產(chǎn)碳酸鋇、氯化鋇、硫酸鋇、鋅鋇白、氫氧化鋇、氧化鋇等各種鋇化合物這些鋇化合物廣泛應(yīng)用于試劑、催化劑、糖的精制、紡織、防火、各種焰火、合成橡膠的凝結(jié)劑、塑料、殺蟲(chóng)劑、鋼的表面淬火、熒光粉、熒光燈、焊藥、油脂添加劑等。玻璃去氧劑、澄清劑、助熔劑增加玻璃的光學(xué)穩(wěn)定性、光澤和強(qiáng)度,橡膠、塑料、油漆填料、增光劑、加重劑、建筑混凝土骨料、鋪路材料重壓沼澤地區(qū)埋藏的管道,代替鉛板用于核設(shè)施、原子能工廠、X光實(shí)驗(yàn)室等的屏蔽,延長(zhǎng)路面的壽命。