冶金矿产
战略性矿产重晶石的12大应用领域及特点
2023-11-30 14:20  浏览:27

重晶石是以硫酸钡(BaSO4)为主要成分的非金属矿产,具有热力学性质及化学性质稳定,难溶于水和盐酸、无毒、无磁性,易吸收X射线和γ射线等特点。源于资源的稀缺性、重晶石的重要性以及其具有的一定不可替代性,重晶石早已被欧美等世界主要经济体列为关键矿产。

1、钻井泥浆加重剂

重晶石最主要的用途,占其总消费量的85%~90%。可冷却钻头、加固井壁、控制原油和天然气的压力,从而稳定油气产量,防止井喷事故。一般要求细度要达到325目以上,密度大于4.2g/cm3,BaSO4含量不低于95%,可溶性盐类小于1%。

钻孔中使用的重晶石量的决定因素包括钻孔深度和直径,岩石类型和钻井条件等,通常钻井每钻进30m就要消耗1t重晶石粉。

2、各种钡化合物

目前重晶石的第二大用途是用于生产钡的化工产品,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;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。

3、锌钡白颜料

锌钡白又称立德粉,是一种常用的优质白色颜料,可作为油漆、绘画颜料的原料。即硫酸钡(占70%)和硫化锌(占30%)的混合物,是将硫酸钡加热,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。原料要求BaSO4含量大于95%,同时应不含有可见的有色杂物。

4、新能源蓄电池

硫酸钡是蓄电池制造中最经常用的无机膨胀剂,蓄电池作为一种基础的,可再生循环利用的新能源,广泛运用在交通运输、通讯、电力、铁路、国防、计算机和科研等各个领域。

作为一种新能源矿物,硫酸钡在蓄电池生产中扮演了非常重要的角色。导致蓄电池使用寿命缩短的最主要原因是:蓄电池负极板硫酸盐化。因此,在铅酸蓄电池中,硫酸钡最主要的作用是:加强负极极板的活性,防止极板板结,延长蓄电池的使用寿命。

5、无机填料

在油漆行业中,重晶石粉填料可以增加漆膜厚度、强度及耐久性,室内使用比铅白、镁白具有更多的优点,所用重晶石要求细度>2000目,白度大于95。

造纸行业、橡胶和塑料行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。但此类行业对细度的要求较油漆行业低,多数厂家需要细度在500~1250目之间。

6、水泥矿化剂

在水泥生产中,加入重晶石对促进C3S形成和活化具有明显的效果,熟料质量得到了改善,水泥早期强度大约可提20%~25%,后期强度约提高10%,熟料烧成温度由1450℃降低到1300℃±50℃。

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。

7、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、重晶石砂浆以及重晶石混凝土,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。

8、钡铁氧体磁性材料

M型钡铁氧体因其高的饱和磁化强度和磁性各向异性场以及优异的化学稳定性,而应用于垂直磁记录、磁性和磁光器件、微波器件以及电磁屏蔽材料,是目前应用广泛的微波吸收剂之一。Hessien等在不添加碳的情况下,1200℃焙烧赤铁矿和重晶石矿的混合物20h,制得了BaFe12O19。该样品的矫顽力明显低于纯物质所制得的样品,但两者的比饱和磁化强度几乎接近。目前一般使用钡盐与铁盐经过物理化学方法制备钡铁氧体。

9、导电材料

重晶石粉末是一种天然的白色体质颜料,具有良好的金属氧化物及其盐改性,以它用作核芯材料,在其表面包覆一层掺杂的SnO2制成浅色导电粉末,不仅可以降低导电粉末的制备成本,国内高速发展的电子工业及相关的高新产业,这种化学性能稳定、电性能稳定的浅色复合金属氧化物导电材料,作为一种新的精细化工产品,有着广阔的发展前景。

10、防辐射纤维

金特等人利用硫酸钡(重晶石)、钛酸钡和氧化铋对X射线吸收的特性,研究出可吸收X射线的复合纤维,用此纤维加工生产的纱线和织物可以有效地屏蔽X射线;日本利用将硫酸钡加入粘胶溶液中进行纺丝的方法,研制出一种新型纤维,用其制作的织物对X射线有明显的削弱效果,不仅穿着舒服而且不具毒性;刘津玮等人提出用重晶石制作成纳米级的硫酸钡,并将其加入粘胶纺丝液中制备出一种新型复合薄膜,利用这种薄膜制作新型的医用防X射线服,经测试发现其吸收X射线的能力比纯粘胶膜提高了44%。马君志等人利用纺前注射技术将硫酸钡添加到粘胶原液中,并用此乳液浆料进行纺制,得到了新型防辐射粘胶短纤维。硫酸钡在纤维中的分布非常均匀,而由于硫酸钡的加入,纤维的结晶度也有所提升。经测试发现,随着硫酸钡含量的增加,单独的纤维和用纤维制作的织物吸收的X射线增多,防X射线辐射性能增强。

11、高反射性涂料

2021年,普渡大学的研究人员为一种基于硫酸钡(重晶石)的白色涂料配方提交了专利申请,与所有其他白色涂料相比,这种配方涂料的反射率可高达98.1%。该配方使用了浓度更高、粒径范围更广的重晶石,在外部表面使用时具有环境冷却效果。

12、其它产品

重晶石粉可用来精制煤油;也可在医疗上用作消化道造影剂,简称“钡餐”;重晶石与油料调和后涂于布基上可以制造防水的油布;橡胶和含约10%重晶石的柏油混合物已成功应用于停车场,是一种耐久性好的铺设材料。

彭水县昌荣矿业有限公司(下称:昌荣矿业),是嘉丰(广州)资产投资管理有限公司下属控股子公司。

昌荣矿业目前拥有的四座矿山,三个重晶石白矿矿区均为化工级的白矿,总储量达1200万吨。

昌荣矿业在行业中占有优质重晶石资源(白矿),通过并购重晶石矿山及收购零散小型矿山原矿,占有国内50%以上重晶石白矿资源,具有强大的资源优势和市场优势。

昌荣矿业拥有的鹿角镇矿、乔梓乡矿、郁山镇大坝村矿蕴藏重晶石、萤石及汉白玉矿。探明及已开采的重晶石矿区,均为化工级的重晶石白矿,总储量约800万吨,原矿单价600元/元,市值48亿元;2021年原矿产能13万吨/年。2022年4条矿脉同时开采销售,每年产能52万吨以上。

探明的萤石储量约340万吨,原矿单价2000元/吨,市值68亿元。

探明的汉白玉储量约700万m³,原矿单价12000元/m³,市值840亿元。

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