一、相关概述
1、理论组成%:BaO 65.7,SO3 34.3,常含Sr、Ca、Pb。Ba与Sr可成完全类质同像替代。
2、物理性质:纯净者为无色透明。一般呈白、灰白、浅黄、淡褐色;含杂质可呈浅蓝色、粉红、灰暗色等。条痕白色。玻璃光泽,解理面珍珠光泽。硬度3~3.5。性脆。相对密度4.3~4.5。具低磨损性,良好的屏蔽性,能吸收X射线和r射线。
3、产状组合:主要产于低温热液矿脉中,如石英——重晶石,萤石——重晶石等。
4、工业应用
⑴ 化工原料:用于提取金属钡和制备钡化合物。
⑵ 钻探泥浆原料:重晶石具有性软,密度大,具化学惰性,其产量的大多数用作钻井泥浆加重剂。
⑶ 化工填料:重晶石粉是通用的工业填料和良好的增光剂,加重剂。
⑷ 医疗方面:重晶石具有良好的吸收X射线和r射线的性能,因而可用作屏蔽材料硫酸钡粉在X射线造影诊断用药。
二、矿床类型
我国重晶石矿床可分为四种类型,即沉积型矿床、火山沉积型矿床、热液型矿床和残坡积型矿床。
矿产的分布情况: 全世界重晶石资源比较丰富,主要分布在美国、苏联、中国、秘鲁、印度等国,世界重晶石储量为20亿吨。
我国重晶石资源丰富,全国26个省,市自治区均有分布,主要集中在南方,贵州省占全国总储量三分之一,湖南、广西分别居全国第二、第三位,我国重晶石不但储量大,而且品位高,BaSO4>92.8%。富矿储量占全国富矿总量的99.4%,大中型矿储量占全国总量88.4%,截止95年底,我国已探明重晶石储量4.6亿吨。
三、矿床主要工业指标
边界品位:硫酸钡(BaSO4)10%
工业品位:硫酸钡(BaSO4)30%
可采厚度:原生矿床0.25米,风化粘土质矿床1米。
四、矿石性质
矿石矿物组成(表1)
表1 重晶石的矿石类型和特点
矿石类型 | 矿 石 特 点 | 主要矿物及伴生矿物 |
沉积型 | 块状或条纹和豆粒状构造 | 重晶石、石英、粘土矿物、黄铁矿等 |
热液型 | 致密、灰至白色 | 重晶石、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、赤铁矿、萤石、毒重石等 |
火山沉积型 | 重晶石、菱铁矿、镜铁矿等 | |
残坡积型 | 易选、品位较高 | 重晶石、萤石、方解石、石英等 |
重晶石矿物的矿物特征 重晶石是最普通的富含钡矿物,其要性质列于表2
表2 重晶石矿物的主要性质
矿物名称 | 化学式 | 化学组成 % | 密 度 g/cm3 | 莫氏硬度 | 晶 系 | 形 状 | 颜 色 |
重晶石 | BaSO4 | BaO,65.7 SO3,34.3 | 4.5 | 2.5~3.5 | 斜方 | 板状 柱状 | 灰白 |
此外,重晶石难容于水和酸、无毒、无磁性,能吸收X-射线及伽玛射线等特性。
五、工艺特性及主要用途
重晶石是一种重要的含钡矿物,具有比重大(4.3—4.7)、硬度低(3—3.5)化学性质稳定、不溶于水和酸,重晶石粉主要用于石油、化工、油漆、填料等工业部门,其中80%—90%用作石油钻井中的泥浆加重剂。表3列出了它的主要用途。
表3 重晶石的主要用途
应用领域 | 主 要 用 途 | 备 注 |
石油钻探 | 油气井旋转钻探中的环流泥浆加重剂 | 冷却钻头,带走切削下来的碎屑物,润滑钻杆,封闭孔壁,控制油气压力,防止油井自喷 |
化工 | 生产碳酸钡、氯化钡、硫酸钡、锌钡白、氢氧化钡、氧化钡等各种钡化合物 | 这些钡化合物广泛应用于试剂、催化剂、糖的精制、纺织、防火、各种焰火、合成橡胶的凝结剂、塑料、杀虫剂、钢的表面淬火、荧光粉、荧光灯、焊药、油脂添加剂等 |
玻璃 | 去氧剂、澄清剂、助熔剂 | 增加玻璃的光学稳定性、光泽和强度 |
橡胶、塑料油漆 | 填料、增光剂、加重剂 | |
建筑 | 混凝土骨料、铺路材料 | 重压沼泽地区埋藏的管道,代替铅板用于核设施,原子能工厂、X光实验室等的屏蔽,延长路面的寿命 |
六、产品质量标准
重晶石产品根据其用途,有不同的规格及质量要求。
石油钻井用重晶石粉 我国油田钻井用重晶石粉的质量要求列于表4
表 4 石油钻井用重晶石粉的质量要求
项 目 | 指 标 | 备 注 |
密度,g/cm3 | ≥4.2 | |
细度,—200目% —325目% | ≥97 ≥85~90 | |
水溶物,% | ≤0.1 | |
粘土效应,Pa·s | ≤0.125 | 加1%石膏前后的视粘度 |
硫酸钡含量,% | ≥90 |
重晶石粉的国家标准已制定,水溶性盐(按钙计算)不大于250PPm;200目筛余量不大于3%,325目筛余量不大于5%。
化工用重晶石 化工用重晶石分为三级,要求的指标是:BaSO4、SiO2、Fe2O3、Al2O3和水溶性盐的含量,详见表5。
表5 化工用重晶石的品级划分
品 级 | 指 标, % | ||||
BaSO4 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | 水溶性盐 | |
Ⅰ级 | 95 | < 1.5 | < 0.5 | < 1 | < 0.3 |
Ⅱ级 | 90 | < 2.5 | < 1.5 | < 2 | < 1.0 |
Ⅲ级 | 85 | < 2.5 | < 1.5 | < 2 | < 1.0 |
其它部门用重晶石粉 油漆、橡胶填料、普通玻璃、锌钡白生产用重晶石粉的质量要求列于表6。
表 6 油漆等用重晶石粉的质量要求
用 途 | 要 求 指 标 | 备 注 | |||
BaSO4,% | CaCO3,% | Fe2O3,% | 通过粒度,目 | ||
油漆 | 90~95 | 0.05 | < 325 | 要求洁白度高 | |
橡胶填料 | > 98 | < 0.36 | 微量 | <325 | 不允许含有Mn、Cu、Pb杂质 |
普通玻璃 | > 96 | < 0.1 | < 0.2 | 60 | SiO2<1.5%,Al2O<0.15% |
生产锌钡白 | 95~98 | < 1 | SiO2<1%,Al2O3越少越好 |
国际贸易产品品级 在国际贸易中,一般根据不同用途将重晶石分为三个品级,详见表7。
表 7 国际贸易产品品级
级别 | 要 求 指 标 |
钻井级 | 密度≥4.2g/cm3,BaSO4≥92%,200目筛余量小于3%,325目筛余量小于5% |
化工级 | BaSO4 > 95%,Fe2O3和SrSO4含量不超过1%,氧化硅和氧化钙只允许有微量 |
油漆级 | 洁白度高,细度至少通过325目 |
七、重晶石选矿方法
根据矿石性质、矿山规模以及用途的不同,主要有重选和浮选方法。重选主要包括洗矿、脱泥、筛分、跳汰、摇床、螺旋溜槽等方法。浮选主要为正浮选,在浮选剂作用下,将重晶石与方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、二氧化硅及硅酸盐等杂质进行分离。
重晶石选矿方法的选择受矿石类型、原矿性质、矿山规模,以及用途等的影响。目前采用的主要选矿方法如表所示。一般残积型矿石容易选,因此,优先选用重选方法;沉积型矿石以及与硫化矿、萤石等伴生的热液型矿石,除重选外,还要采用浮选方法;重晶石浮选一般采用的阴离子捕收剂:脂肪酸盐、石油磺酸盐或硫酸盐等。
重晶石的主要选矿加工方法
选矿方法 | 选矿原理 | 应用范围 |
手选 | 重晶石与伴生矿物的颜色,密度等差别 | 选出块状重晶石 |
重选 | 重晶石与伴生矿物的密度差异 | 包括洗矿、脱泥、筛分、跳汰、摇床等工艺方法多用于残积型矿石 |
浮选 | 重晶石与伴生矿物的表面物理化学性质的差异 | 常用于沉积型重晶石矿以及与硫化矿、萤石等伴生的热液型重晶石矿石 |
磁选 | 重晶石与氧化铁类矿物的磁性差异 | 主要用于除掉氧化铁类矿物杂质 |
工艺流程
残积型重晶石矿一般用重选方法进行选别,即经洗矿、破碎、筛分后用跳汰或其他重选方法选出重晶石精矿。沉积型和热液型重晶石矿的选矿工艺流程,对于沉积型和热液型重晶石矿,用重选方法仍然满足不了用户的要求,需要再采用浮选。特别是当重晶石与方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等硫化矿以及萤石、方解石等共生时,只有用浮选方法才能有效地将其分离。
八、重晶石浮选工艺的一般要求
1、磨矿细度:重晶石的浮选一般要求磨矿细度—200为85~90%,通常以第一段磨矿——分级机溢流进入旋流器,经旋流器的分级后进行第二段磨矿,最佳磨矿细度需要试验确定。
2、搅拌:以强力二级搅拌槽为宜。
3、浮选:流程一般为一粗一扫(有的没有扫选)五至六次精选,中矿可一次返回或第一精,第二精依次返回,第三~五 精集中再选后直接排尾。浮选的精选次数较多是重晶石浮选的一个特点。
九、重晶石浮选药剂
作为重晶石浮选的调整剂主要为水玻璃、碳酸钠,有时矿石复杂时,加入其它抑制剂,其捕收剂主要为油酸、氧化石蜡皂、石油磺酸钠等,其上述捕收剂在实际生产中优点是药剂常规,浮选成本低,便于操作等等,但也主要存有如下几方面缺点:选择性较差差,难达到较高的精矿品味。精矿泡沫量大,给精矿输送及浓缩造成困难,且易跑槽造。