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硫酸钡原矿重晶石加工技术与应用领域概述

来源:河南钡丰化工有限公司   时间:2019-07-21

  一、重晶石(硫酸钡原矿)

  硫酸盐类矿物;

  化学式:BaSO4;

  组成:65.7%的BaO和34.3%的SO3;

  属斜方晶系;

  硬度3~3.5;

  密度4.5g/cm3;

  储量:我国居世界首位;

  产量:我国居世界首位。

  重晶石

  二、重晶石的选矿提纯

  1、物理提纯

  重晶石物理提纯的主要办法有:手选、重选和磁选。

  手选主要是根据重晶石与伴生矿物的颜色、密度等差异,选出块状的重晶石。该办法简便易行,不需要设备,但生产效率低,资源消耗大。

  重选是根据重晶石与伴生矿物的密度差别,把原矿实现洗矿筛分、破碎、分级脱泥、跳汰、摇床分选,精选前须用水力旋流器除去泥料以提高选别作用。

  磁选通常用来除掉某些氧化铁类磁性矿物如菱铁矿,以用作需要含铁很低的钡基药品的重晶石原材料。

  2、化学提纯与增白

  浮选提纯增白

  针对沉积型重晶石矿以及与热液型重晶石矿,其嵌布粒度不大,选用物理去杂作用不佳,常选用浮选。浮选药剂可分成两种:一种是以烷基磺酸盐、脂肪酸基硫酸盐为主的阴离子捕收剂;另一种是以高级胺盐为主的阳离子捕收剂。在重晶石浮选操作过程,因为伴生矿的物种多样性,选用单一的浮选药剂常常达不到预期效果目的,于是常选用组合药剂,使药剂之间相互促进,做到更佳的浮选作用。

  煅烧提纯增白

  热液型重晶石在高温下因为吸热会发生爆破,使分布在重晶石晶体或间隙的致色有机质挥发。

  浸出提纯增白

  纯重晶石显白色、有光泽,因为混入物的特性和数量不一样,会呈现浅灰色、淡蓝色、黄色、粉红色、褐色、淡棕色等。浸出提纯运用重晶石与伴生矿物的表面化学性质的不一样,通过酸(或碱)浸出、氧化—还原除去矿石中的炭及铁、锰、镁、镍等不溶物。酸(碱)浸出解决是运用硫酸、盐酸等(碱)与重晶石伴生的金属有机化合物(或SiO2)实现反应,转化可溶于稀酸(硅酸盐)的有机化合物,再经洗涤和过滤,与可溶物分离出来。

  三、重晶石的加工工艺

  高纯度、高白度超细重晶石的突出特点是:优越的光学性能、良好的分散性、较好的吸附性。重晶石粉碎后仍保持矿物的晶体结构,即可代替钛白粉用于油漆涂料、橡胶、塑料、造纸、陶瓷等行业。

  1、干法工艺

  重晶石莫氏硬度较低、密度大、脆性好,容易粉碎。目前重晶石的超细粉碎大多采用干法工艺,常用的设备有气流磨、机械冲击磨、振动磨等。

  2、湿法工艺

  在湿式选矿提纯后接着进行超细粉碎加工,可以采用湿法超细粉碎工艺,设备可选用搅拌磨、振动磨、球磨机等。粉料经酸洗处理,可提高其白度及耐候性等性能;在剥片中加入活化剂,可在超细粉碎的同时进行活化处理。

  四、重晶石的表面改性

  重晶石的表面改性主要是利用各类材料或助剂,采用物理化学方法对矿物表面经行处理,进而改善或完全改变矿物的表面物理化学性质。重晶石矿粉表面改性是根据高分子材料应用的需要,利用物理、化学等方法对重晶石矿粉的表面进行处理,有目的地改变粉体原来表面的物理化学性质,提高其与高分子材料分散性、亲和性。

  1、表面活性剂改性

  根据表面活性剂活性基团的带电性可以分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂。重晶石矿粉表面电性由粉体表面的荷电离子,在不同pH值下,重晶石矿粉会带不同电荷,当pH小于等电点时,重晶石矿粉表面带正电;当pH大于其等电点时,表面带负电。改性后的重晶石矿粉,其表面因连接亲油基,增加了颗粒与颗粒之间的空间位阻,防止颗粒之间的相互接近,避免颗粒因碰撞聚沉,提高了在高分子材料中的分散性。

  阴离子表面活性剂改性

  在水中电离后起表面活性作用的部分是带负电荷的表面活性剂称为阴离子表面活性剂比如硬脂酸等。

  重晶石通过改性可以作为一种新型的橡胶补强材料,具有优异的补强效果及理想的加工特性。作为油漆填料,改性后的重晶石矿粉必须与有机质油漆有良好的亲和性,均匀分散在基体中;同时能增加油漆的光泽度、附着力等,并具有良好的抗酸、抗碱性能。

  阳离子表面活性剂改性

  当重晶石粉体表面带负电荷时,需采用阳离子表面改性剂,如甲基油酸氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵等。

  研究结果表明,改性后的活性的重晶石表面自由能降低,由亲水性转变为疏水性,并且在一定程度上提高了纳米重晶石与液体石蜡油的相容性。

  非离子表面活性剂改性

  非离子表面活性剂中的亲水基团和亲油基团能分别与填料和高分子材料发生作用,加强二者联系,从而提高体系的分散性和亲和性。

  非离子表面活性剂作为辅助剂,与阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂搭配使用,能达到更好的改性效果。

  2、偶联剂改性重晶石

  硅烷偶联剂改性

  由硅烷偶联剂进行表面改性的重晶石超细粉体作为高分子材料的填料,与高分子材料有良好的相容性和亲和力,均匀分布在基体中。改性后重晶石矿粉具有优异的补强效果及理想的加工特性,可在橡胶中替代炭黑。

  钛酸酯改性

  钛酸酯偶联剂对许多无机颗粒有良好的改性效果,按其化学结构可分为单烷氧基型、螯合型和配位型。其改性的重晶石矿粉疏水性能提高,吸油量下降了15%。

  将改性后的重晶石矿粉添加到粉末涂料时,粉末涂料外观平滑,光泽度高,可以提高粉末涂料的流平性、光泽度、机械性能等。

  金属氧化物及其盐改性

  重晶石表面电势的高低不仅与表面吸附的H+、OH有关,存在特性吸附时,还与吸附的金属离子有关。存在特性吸附金属阳离子时,正的表面电荷增加;存在特性吸附阴离子时,表面电荷变得更负。

  这种方法制备的活性重晶石应用于卷涂层材料中,可改善涂层T弯并提高涂层耐腐蚀性。

  重晶石矿粉表面可通过化学共沉淀等方法,并经过相应的物理化学处理,将廉价的重晶石矿粉制成复合导电粉末,不仅可以降低导电粉末的制备成本,还可以拓宽重晶石的应用范围,提高其经济效益。

  五、重晶石的用途

  重晶石是一种很重要的非金属矿物原料,具有广泛的工业用途。

  1、钻井泥浆加重剂

  在一些油、气井钻探时,在地下压力较高的情况下,需要增加泥浆比重,往泥浆中加入重晶石粉是增加泥浆比重的有效措施。

  2、锌钡白颜料

  锌钡白是一种常用的优质白色颜料,可作为油漆、绘画颜料的原料制取锌钡白的重晶石要求BaSO4含量大于95%,同时应不含有可见的有色杂物。

  3、各种钡化合物

  以重晶石为原料可以制造氧化钡、碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、沉淀硫酸钡、氢氧化钡等化工原料。

  4、填料工业

  在油漆工业中,重晶石粉填料可以增加漆膜厚度、强度及耐久性。锌钡白颜料也用于制造白色油漆,在室内使用比铅白、镁白具有更多的优点。油漆工业用重晶石要求有足够的细度和较高的白度。造纸工业、橡胶和塑料工业也用重晶石作填料,这种填料能提高橡胶和塑料的硬度、耐磨性及耐老化性。橡胶、造纸用重晶石填料一般要求BaSO4大于98%,CaO小于0.36%,不许含有氧化镁、铅等成分。

  5、水泥工业用矿化剂

  在水泥生产中采用重晶石、萤石复合矿化剂掺入,可改善熟料质量,提高水泥早期强度大约20~25%,后期强度约10%,降低熟料烧成温度。在以煤矸石为原料的水泥生料中加入适量的重晶石,可使熟料饱和比低的水泥强度,特别是早期强度得到大幅度的提高,为煤矸石的综合利用,为生产低钙、节能、早强和高强水泥提供了一条有益途径。

  6、防射线水泥、砂浆及混凝土

  利用重晶石具有吸收X射线的性能,用重晶石制做钡水泥、重晶石砂浆和重晶石混凝土,用以代替金属铅板屏蔽核反应堆和建造科研、医院防X射线的建筑物。

  7、道路建设

  橡胶和含约10%重晶石的柏油混合物已成功地用于停车场,是一种耐久的铺路材料。目前,重型道路建设设备的轮胎已部分地填充有重晶石,以增加重量,利于填方地区的夯实。

  8、其它

  重晶石和油料调和后涂于布基上制造油布;重晶石粉用来精制煤油;在医药工业中做消化道造影剂;还可制农药、制革、制焰火等。此外,重晶石还用作提取金属钡,用作电视和其它真空管的吸气剂、粘结剂等。


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