重晶石是以硫酸钡(BaSO 4 )为主要成分的非金属矿产品,纯重晶石显白色、有光泽, 由于杂质及混入物的影响也常呈灰色、浅红色、浅**等,结晶情况相当好的重晶石还可呈 透明晶体出现。重晶石的硬度为3~35(莫氏),比重为43~47,具有比重大、硬度低 、性脆 的特点。重晶石化学性质稳定,不溶于水和盐酸,无磁性和毒性。�
一、重晶石的开发利用�
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,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,BaSO 4 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(ZnSO 4 )反应得到的硫酸钡和硫化锌的混合物 (BaSO 4 占70%,ZnS占30%)即为锌钡白颜料。制取锌钡白的重晶石要求BaSO 4 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BaSO 4 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C 3 S形成、活化C 3 S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Ca O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。�
钡水泥是以重晶石和粘土为主要原料,经烧结得到以硅酸二钡为主要矿物组成的熟料,再加 适量石膏,共同磨细而成。比重较一般硅酸盐水泥高,可达47~52。强度标号为325~425。由于钡水泥比重大,可与重质集料(如重晶石)配制成均匀、密实的防X射线混凝土。�
重晶石砂浆是一种容重较大、对X射线有阻隔作用的砂浆,一般要求采用水化热低的硅酸 盐水泥,通常用的水泥∶重晶石粉∶重晶石砂∶粗砂配合比为1∶0�25∶2�5∶1。� 重晶石混凝土是一种容重较大,对X射线具有屏蔽能力的混凝土,胶凝材料一般采用水化热 低的硅酸盐水泥或高铝水泥、钡水泥、锶水泥等特种水泥。硅酸盐水泥应用最广。常用的水 泥∶重晶石碎石∶重晶石砂∶水的配合比为1∶4�54∶3�4∶0�5;1∶5�44∶4�46∶0� 6;1∶5∶3�8∶0�2三种。�
做防射线砂浆及混凝土的重晶石,BaSO�4含量应不低于80%,其中含有的石膏、黄铁矿、 硫化物和硫酸盐等杂质不得超过7%。�
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。�
二、重晶石的发展及资源保护�
重晶石的主要用户是石油工业和化学工业。石油工业比较发达的国家,重晶石产量的50%以 上用于石油和地质钻探,据统计,钻井每钻进30米就要消耗一吨重晶石粉,因此消耗量较大 。在化学工业中,各种钡盐生产量与重晶石原料消耗量之间有固定关系,重晶石消耗量也很 大。�
目前,世界的重晶石生产上升的趋势还将继续下去,但增长的速度多半取决于世界石油和天 然气工业的钻探工程规模。据有关资料,1996年世界重晶石产量为4415万吨,比1995年增 长了135%。目前中国已成为世界上最大的重晶石生产国,年产量达150万吨,约占世界总 产量的34%,其它主要的生产国还有墨西哥、原苏联、美国、印度、土耳其及摩洛哥 等。�
纵观世界重晶石市场,我国重晶石产品已居重要位置,年出口量在100万吨以上,占世界总 出口量的60%左右。但是我们也应该清醒地看到,我国主要是以廉价的原矿占据这些市场的 ,块状原矿出口量占总出口量的95%以上,平均价格只有25�2美元/吨,只是粉状产品出口 价格的1/2。低于非洲国家摩洛哥的出口价格,比欧美国家的价格更低。所以,对于我国重 晶石工业来说,当前的主要问题不是如何占据市场,如何扩大出口量,而是如何利用当前国 际市场需求量增加、价格上涨的有利时机,调整出口产品结构,扩大粉状产品出口比例。 向出口量少而创汇额多的方向发展。�
非金属矿出口有成本低、换汇率高等优点,但它牵扯到资源问题,矿产资源不可再生的特点 决定了我们发展非金属矿出口贸易必须从我国的具体情况出发,在资源许可的情况下发展出 口贸易。�
世界重晶石储量约91000万吨,世界人均占有量为018吨/人。我国重晶石储量约14000万吨 ,我国人均占有量约为013吨/人,据有关预测,到2000年,我国对重晶石的年需求量约为 75万吨,年平均增长率为32%,我国重晶石资源的可开采年限约70年。这组数据无情的给 我们敲响了警钟!我国重晶石在21世纪中、下期有可能出现资源紧缺现象。而到21世纪的中 、 下期,我国正发展到一个中等发达国家的水平。石油和天然气是主要的能源,并且这些工业 都是我国今后要大力发展的,需要大量的重晶石。为此,对代用困难,资源不太丰富的重晶 石,建议我国应限制出口,保护重晶石资源。
3 , 晶石粉
3 1 概述
311 重晶石粉是用含硫酸钡的商业矿石生产的,生产厂家应保存商业重晶石粉的分析和类似文件的
证书。它可以是单一矿石,也可以是混合矿石:可以是直接开采出的产品,也可以用各种增效方法如洗
选、摇床、淘汰或浮选的产品。除了硫酸钡外,还有其他附带矿物。由于这些矿物的存在,使得商业重晶
石粉的颜色变化各异,从灰白到灰色、红色或棕色。常见的附带矿物有石英、隧石等硅酸盐及菱铁矿和白
云岩等,以及金属氧化物和硫化物。尽管这些矿物在通常情况下是不溶解的,但在某种情况下,它可以和
某些钻井液中的其他成分发生反应而对钻井液性能产生不良影响。
312 按本标准提供的重晶石粉应符合表1中规定的技术指标。
表 1 重 晶 石 粉 技 术 指 标
性能指标
密度/(g/cm') 4 20
水溶性碱土金属(以钙计)/(mg/kg) 成250
75 )+m筛余物质量分数l%(m/m) 30
小于6(am颗粒/%(m/m) 夏3O
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 重晶石,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。 钡水泥是以重晶石和粘土为主要原料,经烧结得到以硅酸二钡为主要矿物组成的熟料,再加 适量石膏,共同磨细而成。比重较一般硅酸盐水泥高,可达47~52。强度标号为325~425。由于钡水泥比重大,可与重质集料(如重晶石)配制成均匀、密实的防X射线混凝土。 重晶石砂浆是一种容重较大、对X射线有阻隔作用的砂浆,一般要求采用水化热低的硅酸 盐水泥,通常用的水泥∶重晶石粉∶重晶石砂∶粗砂配合比为1∶025∶25∶1。 重晶石混凝土是一种容重较大,对X射线具有屏蔽能力的混凝土,胶凝材料一般采用水化热 低的硅酸盐水泥或高铝水泥、钡水泥、锶水泥等特种水泥。硅酸盐水泥应用最广。常用的水 泥∶重晶石碎石重晶石砂∶水的配合比为1∶454∶34∶05;1∶544∶446∶0 6;1∶5∶38∶02三种。 做防射线砂浆及混凝土的重晶石,BaSO4含量应不低于80%,其中含有的石膏、黄铁矿、硫化物和硫酸盐等杂质不得超过7%。 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。 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>928%。富矿储量占全国富矿总量的994%,大中型矿储量占全国总量884%,截止95年底,我国已探明重晶石储量46亿吨。主要产地 1 广西 广西是中国最大的重晶石生产基地,重晶石生产广泛分布在象州,武宣,三江,永福,扶绥,鹿寨等20余个县区域内自治区重晶石矿年产量在100万t以上,以象州县产量最高,达45万t,永福次之,产量14万t,扶绥思同重晶石矿产量36万t广西重晶石矿产量高,质 量好,在国内外市场上享有较高的知名度,出口和内销量均居全国榜首 矿床属脉状型重晶石矿床,矿区水文地质条件简单,矿体围岩为硅化泥质粉砂岩,界线清楚,围岩稳固,开采条件简单 2 贵州 贵州重晶石矿资源丰富,约占全国重晶石储量的60%,是我国重晶石第二大生产基地主要分布在天柱,麻江,黄平,凯里,施秉5市其中天柱县大河边重晶石矿区为特大型矿床,已探明D级储量1088104万t,麻江县境内探明D级储量1600万t,黄平,凯里,施秉3县市探明D级储量达1000万t左右贵州重晶石矿品质较好,其中BaS含量超过85%以上的富矿占70%,其品位完全符合工业化生产要求 贵州重晶石储量全国第一,但目前开采量及出口不及广西,目前全省共有重晶石矿山80多个,如正常开采,年采出矿石量可达1000万t以上开采原矿的多,深加工企业少,目前只有100万t河北辛集化工集团年产18万t碳酸钡项目2004年3月28日在贵州省天柱县建成投产,将使贵州重晶石产量超过广西,成为中国最大的重晶石生产基地 3 湖南 湖南省重晶石矿区主要分布在衡南,新晃和浏阳等地全省重晶石矿业极为发达,湖南怀化地区重晶石年产量即达80万t湖南衡南潭子山重晶石矿床赋存于上白垩统红色陆相沉积中,矿床规模大型单矿体长100~700m,宽30~135m,厚5~65m矿体重晶石含矿率775%~2043%矿石品位一般为85%左右矿山以斜坡露采为主,采用重选和手选选矿 4 湖北 湖北省拥有丰富的重晶石矿产资源,广泛分布在随州松滋,枝城,五峰山等地区湖北随州柳林是特大型重晶石矿床矿区包括田家冲—谢家店,六合湾和金桥岭三个矿段六合湾和金桥岭矿段由湖北随州柳林重晶石矿开采,于1978年正式投产,年产量约15t/a 5 陕西 陕西省重晶石矿主要集中在安康地区,东接湖北省,南邻四川省,踞巴山,临汉水,而且古老的秦岭地槽造就了以重晶石,硫铁矿为主的丰富的非金属矿产资源境内赋存有大型重晶石矿床矿带位于古秦岭地槽褶皱带内,元古界震旦系变火山碎屑凝灰岩构成了该矿区基底构造,寒武—奥陶系碳质硅质岩建造构成了上构造层,期间为角度不整合接触,重晶石矿体受层位和古地理环境控制,主要沉积于弱碱性氧化介质条件的浅海边缘的寒武—奥陶下部岩性段中,为单一的重晶石矿体 已探明重晶石储量为2400万t,矿体中的主要成分是重晶石,次为石英,并见少量粉尘状碳质,矿石构造主要为紧密镶嵌,致密块状,次为层状构造,矿石工业类型均为重晶石型硫酸钡品位90%~98%,平均品位94%,最高达9933%,密度42g/cm3以上,最大达到45,具有储量大,品位高,易开采的优点,是重晶石出口和加工重晶石粉的可靠基地 6 福建 已探明的重晶石储量主要集中在福建永安市李坊矿区,矿床为沉积型矿床,该区包括四个矿段,年生产能力为40万t,年出口20万t 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。
印泥由颜料、油脂和防腐剂等成分配制而成的油溶性印章色料。
现代工艺制备的印泥红色印泥的主要成分是铬酸铅、硫化汞、大红粉88、重晶石粉、白艳华、蓖麻油或氯化石蜡油、苯酚、艾绒和木棉等。蓝色印泥主要成分为油溶性苯胺蓝和油酸、蓖麻油等。
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