重晶石的性质及开发利用-沈阳佳美机械许工 18540392785

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、浅黄色，具有玻璃光泽。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。

    结构性质

    重晶石是以硫酸钡(BaSO4)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、浅黄色等，结晶情况相当好的重晶石还可呈透明晶体出现。重晶石系硫酸盐矿物。成分为BaSO4。自然界分布最广的含钡矿物。钡可被锶完全类质同象代替，形成天青石；被铅部分替代，形成北投石（因产自台湾北投温泉而得名）。正交（斜方）晶系，晶体常成厚板状。纯净的重晶石透明无色，一般为白色、浅黄色，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽。具3个方向的完全和中等解理，莫氏硬度3～3.5，比重4.5。主要形成于中低温热液条件下。

    重晶石化学性质稳定，不溶于水和盐酸，无磁性和毒性。重晶石化学组成为Ba[SO4]，晶体属正交（斜方）晶系的硫酸盐矿物。常呈厚板状或柱状晶体，多为致密块状或板状、粒状集合体。质纯时无色透明，含杂质时被染成各种颜色，条痕白色，玻璃光泽，透明至半透明。三组解理完全，夹角等于或近于90°。摩氏硬度3-3.5，比重4.0-4.6。鉴定特征：板状晶体，硬度小，近直角相交的完全解理，密度大，遇盐酸不起泡，并以此与相似的方解石相区别。重晶石是以硫酸钡(BaSO4)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、浅黄色等，结晶情况相当好的重晶石还可呈透明晶体出现。重晶石是一种混合物。

    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：在一些油井、气井钻探时，一般使用的钻井泥浆、粘土比重为2.5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4.2，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0.8～1.5%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4.7～5.2。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。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，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。

重晶石的分布

    中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。脉状矿床多产在奥陶系、泥盆系和三叠系。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。

    中国重晶石矿床中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。脉状重晶石矿充填于中、小型断裂、裂隙中，明显受构造控制。

    形成重晶石的沉积盆地与成矿有着密切的关系，一类是较深的还原性静水盆地，沉积物颗粒细小，碳酸盐含量少，有机质含量高，形成层状矿床。另一种盆地为浅水、氧化、动荡的盆地，以碎屑岩和浅水碳酸盐沉积为主。这种盆地在沉积时期形成含Ba高的矿化层，但只有在后期地质作用改造下才能富集成脉状矿床。

    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。

    重晶石矿床的矿物组分相当一致，化学成分简单而稳定。层状重晶石矿床矿物组合以重晶石、石英、粘土矿物为主，脉状重晶石矿床矿物组合中主要矿物为重晶石、石英和碳酸盐。

重晶石的主要用途：

    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。