重晶石是一种非常重要的非金属矿物原料,其主要产地有广西、贵州、湖南、湖北等地方,一般产于低温的热液矿脉中,往往志黄铜矿、方铅矿等共生,呈结核状出现,被广泛的运用于工业生产之中,如钻井泥浆的加重剂,以及油漆、造纸、水泥等工业都会用到,那到底什么是重晶石呢,其主要成分有哪些作为矿物质,它又有着怎样的危害呢,下面就随小编一同来了解一下重晶石成分吧。
什么是重晶石以及重晶石成分有哪些
重晶石作为钡的最为常见的一种矿物,常常与其它的矿物质而共于沉积的泥质或者积岩中,经过风化残余的粘土所覆盖等,最后形成块状或者结核状;重晶石的晶体则是呈管状,有时还可以形成玫瑰花的形状,对于非常纯的重晶石则是无色而透明的,一般的重晶石则是呈白色或者浅**,有着玻璃一样的光泽度;重晶石的主要成分则是由两部分组成,857%的BaO和343%的SO。其主要用于化工、纺织等工业生产,有时还可以在玻璃生产中作为助熔剂来使用,从而使得生产出的玻璃更加有光亮度。
重晶石的危害
由于重晶石的其主要成份纯的硫酸钡不易溶于水,虽然无毒,但是人体吸入后会引起胸痛或者咳嗽等症状,对于眼睛也会起到一定的刺激作用,如果人长期吸入,则可能导致钡尘肺病;而对于环境,则会造成大气的污染;如果不小心衣物上粘染到重晶石成分,则只需要用流动的清水进行清洗即可。
重晶石的其它注意事项
对于重晶石的操作,除了严格遵守操作的规程之外,还需要佩戴过滤式的防尘口罩,从而避免受到粉尘的污染,而且在操作过程中要尽量避免与还原剂的接触,在搬运过程中要注意小心放置,防止包装的损坏,对于存放过的容器,要及时的清理干净,以免污染。并且在存放过程中在保持环境的阴凉与通风,远离有火源的地方。
重晶石主要用途
重晶石属于不可再生资源,是中国的出口优势矿产品之一,广泛用于石油、天然气钻探泥浆的加重剂,在钡化工、填料等领域的消费量也在逐年增长。中国重晶石资源相当丰富,分布于全国21个省(区),总保有储量矿石36亿吨,居世界第1位。在医疗上可用于消化系统中造影剂。
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。
重晶石供需形势
中国重晶石年供应总量250~300万t,全部来源于国内自产。国内重晶石年消费量约120~130万t,其中用于油气勘查的70~80万t,占总消费量的60%±;用于钡化工产品40~50万t,约占30%;其他用项10余万t,约占10%。
中国是世界重晶石最大出口国。90年代重晶石及其产品年出口量一般为150~200万t。1996年重晶石及钡盐出口量2058万t,出口金额121亿美元,其中重晶石186万t,钡化工产品198万t,主要出口国有美国、荷兰、日本和韩国等。中国进口重晶石量甚微,仅进口少量钡化工产品。
中国重晶石需求基本稳定,增长缓慢。重晶石产量稳中有升,能够充分保证需求。出口量视供需情况而调节。总体上重晶石供需基本平衡。
对于重晶石在工业上有着非常多的用途,如在道路的建设过程中,重晶石和其它的混合物会成为一种经久耐用的铺路材料;而且生产防射线水泥或者工业用的矿化剂中,重晶石也有着非常重要的作用;同样在造纸、塑料工业中也常常会加入重晶石,从而使得生产出来的产品具有耐老化性。
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一、成矿地质条件
重晶石是钡的硫酸盐,钡元素在地壳中的丰度值为390×10-6(黎彤,1976)。在岩浆作用阶段,钡的富集程度很低,在岩浆岩中,钡的平均含量为009%。只是在岩浆分异的晚期阶段,由于Ba2+与K+的离子半径相近,负电性相近,Ba—O与K—O键力类似,它们易于产生类质同像,因而钡在富钾造岩矿物黑云母、钾长石中含量较高。但在岩浆岩中未发现钡的独立矿物,更不能形成钡矿床。
在热液阶段,热液可从富钾造岩矿物的围岩中获取钡,岩浆期后热液中的钡可呈卤化物搬运,在热液脉中富集形成重晶石等独立钡矿物。因此,重晶石作为常见的脉石矿物,广泛见于多种金属热液矿床中。钡矿物的大量聚集,是在氧化-还原电位较高而温度不太高的环境中,形成硫酸钡和碳酸钡的工业性堆积。多数重晶石矿床属于中—低温热液矿床。成矿地质条件与多金属矿床十分相似,重晶石常常作为多金属矿石的副产品开采。热液成因的重晶石矿床,其围岩可以是酸性和碱性侵入岩、火山岩,以及其他硅酸盐岩石。矿体有交代成因的,也有充填结晶的矿脉。美国学者认为这种类型的重晶石,是含BaCl2和BaS的热液与含SO2-4的渗流水作用而形成的。重晶石矿床的围岩也可以是石灰岩,如四川酉阳一带的重晶石-萤石矿床。这是因为Ba易于被含F的气体和溶液转移,在有利场所聚集而形成重晶石矿脉。也有产于碳酸盐岩区层控铅锌矿床中共生的重晶石-萤石矿床。
在表生作用阶段,钾长石、黑云母等含钡矿物易于风化、分解,使钡能很快参加表生循环作用,呈可溶性的钡重碳酸盐或氯化物、硫酸盐形式被搬运。BaSO4的溶解度很低,但当水体中有K、Mg等电解质存在时,可大大提高溶解度。含有BaSO4的水体被蒸发,或者受到石灰岩的中和作用,尤其是在水体中SO2-4浓度增加时,可促使BaSO4发生沉淀。因此沉积重晶石,常赋存在沿岸带的碎屑及泥质物或硅质沉积物中。近年来,在国内外发现了不少大型沉积成因的重晶石矿床。例如,在一些地区的暗色硅质岩层中,常有巨大的、有臭味的黑色重晶石矿层。有时因其与暗色的不纯灰岩相似而被忽视。因此,在富含硫酸盐的古代和现代湖泊、沼泽及海盆地区,都有可能找到沉积型重晶石矿床。
深海粘土中也可富集重晶石。深循环的加热海水,可以从下伏洋壳淋滤金属和钡,以氯化物形式搬运,在含矿质的热海水对流系统相对较差的环境中发生沉淀。
在意大利Rome省的第四纪碱性火山岩区火山中心间的大盆地中,发育有来自火山岩的河湖沉积。其中,重晶石、方解石及很细粒的萤石,在某些层位的含量可高达60%。
对不同成因的重晶石矿床研究表明,重晶石矿床的成矿温度区间一般介于73~273℃,成矿压力为(100~200)×105Pa,氧化-还原电位较高,pH为弱酸性—中性(表10-3)。
表10-3 重晶石(全岩样)Eh、pH测定值
(据李文炎等,1991)
二、矿床主要成因类型及地质特征
重晶石作为常见的脉石矿物,广泛见于多种金属热液矿床中。钡矿物的大量聚集,是在氧化-还原电位较高而温度不太高的环境中,形成硫酸钡和碳酸钡的堆积。多数重晶石矿床属于中—低温热液矿床。在表生作用阶段,含有BaSO4的水体被蒸发,或者受到石灰岩的中和作用,可促使BaSO4发生沉淀,形成沉积型的重晶石矿床。目前已知重晶石矿床的成因有三种类型,即热液型矿床、沉积型矿床和残积型矿床,均具有工业意义。
1热液型重晶石矿床
这是分布最广的矿床类型,规模大小不等。矿体多呈脉状,产于各种围岩中,但多数大型矿床均产于硅酸岩中,矿体成群成带出现,其形态受断裂控制,呈简单的单脉、复杂的复脉和透镜体,有分支复合、尖灭再现现象;长数十米到2000余米,延深数十米到数百米,厚度一般数米。围岩蚀变不强烈,或者不明显,常见者有高岭石化(多见于火山岩系内)和硅化(多见于石灰岩内)。矿脉产状受断裂构造控制,有时也产于层理裂隙及各种洞穴构造中。主要矿物为灰—白色重晶石、萤石、石英。有时金属硫化物含量很高,重晶石反被当做副产品开采。矿石一般呈致密块状,有时在晶洞中有板状重晶石晶簇。在矿床风化带中,可见到白色、半透明—透明的钟乳状、纤维状或致密状的次生重晶石集合体。矿石中矿物组分较简单,有五种组合形式:重晶石单矿物组成、石英-重晶石组合、萤石-重晶石组合、多金属硫化物-重晶石组合、毒重石-斜钡钙石-重晶石组合。常有类质同像的锶元素存在,有时有铅、锌、铜、黄铁矿、萤石、毒重石等矿产共(伴)生。矿床规模一般是中、小型,也有较大工业价值的重晶石矿床,如广西象州潘村重晶石矿床、山东郯城房庄重晶石矿床。
这类矿床是含矿的中低温热液在有利的构造裂隙中充填结晶而成。一般以低温热液矿床的矿石质量较好。矿床多分布在构造-岩浆活动带的外带,主要受断裂构造控制。在热液型多金属成矿区,应注意作为共生矿种的重晶石的综合评价。
矿床实例:广西象州重晶石矿田
矿田位于广西象州东北约35km处,包括潘村、寺村、龙保、普和等几个大型重晶石矿床。象州矿田含矿岩系为泥盆系,以角度不整合覆于寒武系水口群浅变质碎屑岩系之上。泥盆系下统下部为红色砂砾岩,上部那高岭组、四排组、郁江组为海相细碎屑岩与台地碳酸盐岩。中统应堂组、东岗岭组为台地碳酸盐岩与碎屑岩互层。上统是南丹型盆地相榴江组,为硅质岩、条带状灰层。泥盆系厚度为2500m左右。象州大乐之东区域性的雷山-通挽断裂控制了区域岩相的分界。断裂之东上泥盆统为台地相,断裂之西上泥盆统为盆地相,与象州西部来宾洪江的上泥盆统组成统一的断陷盆地。矿脉较集中产于下泥盆统上部的四排组和郁江组中,岩性主要为灰岩、泥灰岩夹泥岩和泥岩夹灰岩。矿田中大部分矿床属脉型重晶石矿床,亦形成有堆积型重晶石矿床。
潘村矿区内矿体受北西向和南北向两组断裂控制,北西向断裂走向313°~355°,倾向北东,倾角52°~85°;南北向断裂走向350°~360°,倾向东,倾角70°~80°(图10-1)。
区内重晶石脉80余条,矿脉产状与断层产状基本一致。重晶石脉出露长30~1700m,厚1~10m,延深50~60m。矿脉围岩为灰岩、泥岩及泥质灰岩等。围岩蚀变有硅化、重晶石化、方解石化和角砾岩化等。重晶石化与硅化关系密切。重晶石与石英、方解石共生。矿脉厚度地表较大,向深部有变小的趋势;重晶石品位地表较富,BaSO4平均8358%,向深部趋贫,BaSO4平均6412%。
重晶石富矿石多为重晶石单矿物类型矿石,柱板状结构,块状构造,晶体粗大,重晶石含量85%~95%。贫矿石多属石英-重晶石型,粒状结构,角砾状构造,重晶石含量50%~60%,此类矿石经风化堆积可相对富集,手选后可达到高品位富矿石。为中—低温热液矿床。
图10-1 广西象州县潘村重晶石矿区7线剖面图据汤继新等,1983)
2沉积型重晶石矿床
矿体呈层状、似层状、透镜状产出;重晶石以主要矿物或胶结物形式存在于湖相或海相细碎屑岩或泥质岩中,或者赋存在砂页岩和石灰岩层之间。矿体中心部位硫酸钡含量高,边部含量低;产状和围岩一致,围岩通常为黑色页岩。重晶石与FeS2等硫化物共生,因此,矿石一般为暗色—黑色带有硫化氢臭味的重晶石细粒集合体。矿石中矿物组分简单,有四种组合形式:重晶石单矿物组成、石英-重晶石组合、方解石-石英-重晶石组合、毒重石-斜钡钙石-重晶石组合。成矿后的变质作用常使矿石重结晶,矿物粒度增大。矿床规模一般大、中型,是最有工业价值的重晶石矿床,如陕西安康石梯、湖南新晃贡溪、贵州天柱大河边、镇宁乐纪、湖北柳林、安徽东至、浙江富阳、广西三江重晶石矿床。
德国的麦根矿床赋存于砂、页岩和石灰岩之间,厚6m,矿石中共生矿物有黄铁矿及沥青质。矿床的形成是在还原条件的水盆地中进行的,这种水盆地中富含H2S(有人认为H2S来自水下喷气和热泉)。当水溶液中含有Fe和Ba时,在水盆中心沉积大量黄铁矿,有时共生闪锌矿。水盆地边部因游离氧较多,H2S被氧化成H2SO4,生成重晶石沉积物(图10-2)。
图 10-2 沉积型重晶石矿床沉积环境示意图
近年来通过对贵州天柱、玉屏及湘西新晃贡溪等重晶石矿床的研究,发现含矿岩系中包含有大量类似现代太平洋海底热水生物群的藻类、海绵骨针、管状生物等化石组合;重晶石矿石中有机质碳含量较低,具有原生残留有机质的明显特征;与同期的海相碳酸盐87Sr/86Sr比值(约为07090)相比较,重晶石矿床的87Sr/86Sr比值要低,集中在0708310~0708967之间,表明在矿床的形成过程中有来源于海底火山或海底热液活动提供的具有低87Sr/86Sr比值的锶加入。从而提出了下寒武统重晶石矿床为热水沉积的观点,并总结提出了陆坡带上与沉积作用有关的(贡溪式)重晶石矿床模式(图10-3)。
图 10-3 陆坡带上与沉积作用有关的 ( 贡溪式) 重晶石矿床模式图( 据车勤建,1995)
贡溪式重晶石矿床模式:
(1)成矿构造背景
该类型矿床主要分布在湖南新晃-贵州天柱地区。该区新元古宙处于古陆边缘并发生由西南向东北方向的海侵。雪峰运动后,该区处于相对稳定状态,发育了一套以硅质岩、白云岩、炭质页岩为主的沉积建造,并伴有相应的沉积成矿作用。
(2)产出地质环境
主要控矿构造该区受北东向大断裂控制,在早寒武世,断裂的东盘发生沉陷,西盘继续上升,形成一边缘海盆。其陆坡地带的中下部发生了重晶石成矿作用,从而使该类型矿床沿着北东向继续分布。
含矿岩系特征主要含矿岩系为下寒武统牛蹄塘组下段,为一套炭质页岩夹硅质岩、含钙质磷块岩、沉凝灰岩或凝灰质硅质岩、白云岩组合,属于陆坡-边缘海盆沉积。其Ba元素丰度值极高,是其他地层的数倍至数十倍。矿层顶底板与矿层稀土元素配分曲线和微量元素组合基本相似。
(3)矿床地质特征
矿体赋存于下寒武统牛蹄塘组下段,钙质磷块岩、沉凝灰岩之上,炭质页岩之下。矿层与地层产状一致,形态简单,产状稳定,以层状、似层状为主,局部为透镜状。一般长度为2000~3000m,最长者达20km以上,厚度一般为2~3m。矿石矿物主要为重晶石;脉石矿物主要有方解石、石英,其次有黄铁矿、胶磷矿和高岭石。微量及偶见矿物有绢云母、白云母、斜长石、磷灰石、绿泥石、黄铜矿等。矿石中有用组分有Mo,Ni,V,U,Y,Pt,Pd,Ag,Au,Sn等。矿石的结构主要有镶嵌粒状变晶结构,其次为花岗变晶结构、放射状结构。主要构造为致密块状和条纹状构造,其次为条带状、层纹状构造,还有少量的结核状、晶洞状、脉状、透镜状、片状、梳状、缝合线构造等。
(4)矿床模式描述
模式简要说明:晚震旦世留茶坡期大规模的海侵从南往北席卷湘西、黔东地区,沉积了一套以硅质岩为主的建造。早寒武世初期,海侵持续扩大,新晃、天柱地区全部沦为海盆边缘,并带来了丰富的成矿物质,在盆地边缘陆坡地带发生大规模的重晶石沉积成矿作用。尔后海盆处于半封闭状态,沉积了一套以炭质页岩为主的地层,对含矿层位起着覆盖与保护作用。
成矿时空演化及成矿主要机制:①物质来源:该区基底岩石Ba的平均含量是地壳丰度的177倍;重晶石矿层与底部钙质磷块岩之间有一层厚约10m的沉凝灰岩或凝灰质硅质岩,其Ba平均含量是海水丰度的35倍,是震旦系上统富Ba岩石的169~576倍。因而基底岩石风化溶蚀、海底火山喷发是Ba的来源之一。②重晶石矿体中富含V,Mo,Ni及Au,Pt,Pd,Ag和稀土元素,是由水下含矿(Ba)热卤水沿深大断裂或火山喷发通道源源不断提供的。③重晶石矿石δ34S值变化于3304‰~3798‰之间,平均为3614‰,说明硫的来源既不是蒸发岩,也不是岩浆岩中的硫酸盐,而是与有机质、厌氧细菌、生物有关的硫,从而造成34S的异常富集。④基底沉积物在成岩过程中,大量的Ba离子从硅胶团中解脱呈游离状态进入盆地,与水下含矿(Ba)热卤水带来的Ba汇聚一起,在适当的沉积环境(气候炎热干燥,处于氧化还原界面附近)和物理化学条件(Eh值小于0,pH值近于8)下与丰富的硫酸根化合形成BaSO4,并在一定的范围内快速堆积形成矿床。
(5)控矿因素及找矿标志
主要控矿因素:斜坡相沉积的含矿岩系,古构造、古地理环境和沉积相的变化部位。
找矿主要标志:①主要矿层产于下寒武统底部,具有广泛的区域性。②矿层顶、底板岩性主要有三种类型:顶、底板均为硅质岩类;顶板为结核状重晶石板状炭质页岩,底板为钙质磷块岩;顶板为硅质岩,底板为白云岩。③在矿层周围沟谷和河流中有重晶石重砂富集。④区域地层Ba元素丰度比地壳丰度高得多。
3残积型重晶石矿床
矿体即为含重晶石的石灰岩和白云岩的风化壳。重晶石碎块和粘土相混杂,有少量燧石、石英及碳酸盐岩碎石。矿层厚度可达数米。矿床覆盖面积及矿石的质量,受原生矿脉的分布情况及矿物组合控制。美国密苏里州的这类矿床是典型实例。
该类矿床主要产于我国南方原生重晶石矿床附近的第四纪残坡积层中。矿体形态受原生矿和地形控制,呈复杂的扁豆状、透镜状;面积数千到数十万平方米,厚度数十厘米到3m;埋深数十厘米到2m;产状与围岩不一致。矿石中以重晶石、围岩碎屑、粘土为主,石英、方解石少量。矿床规模一般是小型,偶见中型,是有一定工业价值的矿床,如广西象州寺村重晶石矿床、海南儋州冰岭重晶石矿床。
三、资源分布及成矿规律
我国重晶石资源丰富,广泛分布于22个省(自治区、直辖市)(图10-4)。其中,储量以贵州最多,占全国总量的342%,其次是湖南(152%)、广西(106%)、甘肃(103%)、陕西(101%)、山东(59%)、福建(44%),以上7个省(自治区)储量合计占全国总储量的907%。截至2004年底,全国共查明资源储量的矿床103处,查明资源储量4259714万t,居世界第一位。
图10-4 中国重晶石资源分布示意图
根据重晶石矿床的分布特点,我国可划分为8个成矿带(见表10-4)。
表10-4 我国重晶石矿床主要成矿带
我国主要的大型、特大型矿床常以单一的重晶石型为主要的矿石类型,属层状重晶石矿床,矿石具有明显的沉积构造和结构,矿物成分和化学成分比较简单,质纯。我国还有许多伴生重晶石矿床,虽然其没有单独开采或利用的价值,但可以综合利用或顺便开采,作为生产过程的副产品。例如,酒泉钢铁公司等单位已对甘肃镜铁山铁矿石中共生的重晶石做过选矿试验,开展综合利用研究。
我国的重晶石矿床在各个地质时代都有产出,主要集中在寒武纪、泥盆纪、奥陶纪和中生代的地层中。层状重晶石矿床主要集中于寒武系,其次是泥盆系,其中以下寒武统层状矿床总规模十分巨大。层状矿床与同沉积的活动性大断裂空间关系亦很明显,说明矿床与构造关系密切。脉状矿床多产在奥陶系、泥盆系和三叠系,充填于中-小型断裂、裂隙中,明显受构造控制。层状重晶石矿床主要产于构造活动褶皱带(区)和地台区的深水盆地中。脉状重晶石矿床主要产在地质构造较稳定的碳酸盐岩地台区的碳酸盐岩台地中。
重晶石矿床的含矿岩系也各有特色,层状矿床的含矿岩石为含有机质的碎屑岩、硅质岩,并具有眼球状构造;脉状重晶石矿床的围岩常为含燧石的碳酸盐岩与沉积初期的碎屑岩,普遍有明显的硅化蚀变。层状与脉状重晶石均与SiO2有密切关系。
(1)由于在硫酸钡中,硫元素是+6价,氧元素是-2价,钡元素是+2价,在单质C中碳元素是0价,而在生成物一氧化碳中碳元素是+2价,氧元素为-2价,在硫化钡中钡是+2价,硫元素为-2价,因此在步骤①中化合价升高的有碳元素,降低的是硫元素,故答案为:C,S
(2)由于BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑,因此步骤②溶液A中的溶质是氯化钡,故答案为:BaCl2
(3)根据复分解反应的特点,若有硫酸钡生成,应选择一种含有硫酸根离子的溶液和氯化钡溶液反应,因此我们可以选择稀硫酸、硫酸钠溶液或者硫酸钾溶液,故答案为:BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl(合理即可)
(4)根据复分解反应的特点,把BaS→BaSO4,且不生成有毒气体,因此应该选用可溶性的硫酸盐,故答案为:可在步骤②中加入Na2SO4溶液,过滤,洗涤后可得纯净BaSO4,BaS+Na2SO4=BaSO4↓+Na2S
重晶石属于不可再生资源,是中国的出口优势矿产品之一,广泛用于石油、天然气钻探泥浆的加重剂,在钡化工、填料等领域的消费量也在逐年增长。中国重晶石资源相当丰富,分布于全国21个省(区),总保有储量矿石36亿吨,居世界第1位。在医疗上可用于消化系统中造影剂。
重晶石是钡的最常见矿物,它的成分为硫酸钡。产于低温热液矿脉中,如石英-重晶石脉,萤石-重晶石脉等,常与方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辰砂等共生。
我国湖南、广西、青海、江西所产的重晶石矿床多是巨大的热液单矿物矿脉。重晶石亦可产于沉积岩中,呈结核状出现,多存在于沉积锰矿床和浅海的泥质、砂质沉积岩中。
在风化残余矿床的残积粘土覆盖层内,常成结状、块状。
重晶石是钡的最常见矿物,它的成分为硫酸钡。
分子式:BaSO4
分子量:23339
化学成分:BaO:657%,SO3:343%。成分中有Sr、Pb和Ca类质同像替代。
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。目前,世界重晶石的消费结构大致为:用作钻井泥浆加重剂,占85%;作为钡化工的原料占10%;其他用途如填料、水泥用矿化剂、道路建设等占5%。地区上,美国占世界消费总量的40%,中国占14%。那么,接下来小编为大家介绍什么是重晶石及重晶石的用途。
什么是重晶石
重晶石是钡的最常见矿物,它的成分为硫酸钡。产于低温热液矿脉中,如石英-重晶石脉,萤石-重晶石脉等,常与方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辰砂等共生。我国湖南、广西、青海、江西所产的重晶石矿床多是巨大的热液单矿物矿脉。重晶石亦可产于沉积岩中,呈结核状出现,多存在于沉积锰矿床和浅海的泥质、砂质沉积岩中。在风化残余矿床的残积粘土覆盖层内,常成结状、块状。化学成分:BaO:657%,SO3:343%。成分中有Sr、Pb和Ca类质同像替代。
重晶石的晶体呈大的管状,晶体聚集在一起有时可形成玫瑰花形状或分叉的晶块,这称为冠毛状重晶石。纯的重晶石是无色透明的,一般则呈白、浅**,具有玻璃光泽。而且重晶石可以用作白色颜料(我们俗称立德粉),还可用于化工、造纸、纺织填料,在玻璃生产中它可充当助熔剂并增加玻璃的光亮度。但它最主要的是作为加重剂用在钻井行业中及提炼钡。
重晶石的用途
1、钻井泥浆加重剂:在一些油井、气井钻探时,一般使用的钻井泥浆、粘土比重为25左右,水的比重为1,因此泥浆比重较低,有时泥浆重量不能与地下油、气压力平衡,则造成井喷事故。在地下压力较高的情况下,就需要增加泥浆比重,往泥浆中加入重晶石粉是增加泥浆比重的有效措施。做钻井泥浆用的重晶石一般细度要达到325目以上,如重晶石细度不够则易发生沉淀。钻井泥浆用重晶石要求比重大于42,BaSO4含量不低于95%,可溶性盐类小于1%。
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。将硫酸钡加热,使用还原剂就可还原成硫化钡(BaS),然后与硫酸锌(ZnSO4)反应得到的硫酸钡和硫化锌的混合物(BaSO4占70%,ZnS占30%)即为锌钡白颜料。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。化学纯的硫酸钡是测量白度的标准;碳酸钡是光学玻璃的重要原料,它向玻璃中引入BaO,从而增大玻璃的折光率,并改善其它光学性能;在陶瓷中用来配制釉料;氯化钡是一种农用杀虫剂;硝酸钡用于焰火和玻璃工业中;高锰酸钡是一种绿色颜料。
4、填料工业用重晶石: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036%,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对促进C3S形成、活化C3S具有明显的效果,熟料质量得到了改善,水泥早期强度大约可提高20~25%,后期强度约提高10%,熟料烧成温度由1450℃降低到1300±50℃。重晶石掺量为08~15%时,效果最好。在白水泥生产中,采用重晶石、萤石复合矿化剂后,烧成温度从1500℃降至1400℃,游离CaO含量低,强度和白度都有所提高。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,这就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。钡与其它金属(铝、镁、铅、钙)制成合金,用于轴承制造。
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