重晶石矿的基本知识概述

       重晶石是一种以硫酸钡(BaSO4)为主要成分的非金属矿产品，纯重晶石显白色、有玻璃光泽，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。重晶石是正交(斜方)晶系，晶体常成厚板状。

　　一、重晶石的物化性质

　　物理性质：无色或白色;玻璃光泽，解理面显珍珠光泽。硬度3-3.5;解理平行{001}和 {210}完全，平行{010}中等。 密度4. 5g/cm3左右。重晶石化学性质稳定，不溶于水和盐酸，溶于浓硫酸和熔融的碱，无毒，与硫还原为硫化钡(BaS)，加热变为氧化钡(BaO).具吸收X射线、射线的性能。

　　化学性质：重晶石化学性质稳定，不溶于水和盐酸，无磁性和毒性。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。

　　二、重晶石的性状

　　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。

　　三、重晶石的来源

　　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。

　　四、重晶石的作用

　　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、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。

　　5、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。

　　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。

　　7、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。

　　8、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。

　　9、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。

　　10、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。

　　11、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。

　　五、重晶石的分布情况

　　世界范围内重晶石资源比较丰富，主要分布在中国、美国、印度、伊朗、哈萨克斯坦、巴基斯坦、摩洛哥、土耳其、墨西哥、俄罗斯等国。据美国地质调查局2021年矿物产品综述数据显示，目前全球已探明的重晶石矿物资源储量约为3.9亿t，伊朗重晶石总储量达1亿t，位于世界第一位，占全球储量的26%;其余主要分布国家为哈萨克斯坦、印度、巴基斯坦、中国和土耳其，储量分别为8500万t、5100万t、4000万t、3600万t和3500万t。

　　六、我国主要的重晶石矿区

　　我国共有重晶石矿山502个，矿山类型以大、中型为主，小型矿山占总数的57.2%，小型矿山的开发比较原始，开采效率不高。

　　矿石类型单一，伴生组分较少。李春阳等学者将我国重晶石矿划分为5种矿床类型(沉积型、层控(内生)型、火山-沉积型、热液型和风化(残坡积)型)和9个重晶石矿集区(甘南-陕西南-鄂北沉积型、黔东-湘西-桂北沉积型、鄂西南-川东南-黔中层控(内生)型、邢台-汲县-运城层控(内生)型、安丘-临沭-含山热液型、闽西南沉积型、桂粤热液型、锡铁山镜铁山-青铜峡火山-沉积型、桂粤琼风化(残坡积)型)。

　　七、重晶石提纯技术

　　根据矿石类型、原矿性质、矿山规模以及用途等，目前常用的重晶石选矿方法主要有手选法、重选法、浮选法、磁选法及联合工艺流程。

　　一般，残积型重晶石矿石易选，可优先选用重选法;沉积型重晶石矿石以及与硫化矿、萤石等伴生的热液型重晶石矿石，除重选法外，还需采用浮选方法进行选别。

　　1、重晶石手选法

　　原矿开采出来后，用简单的人工手选是许多小矿常用的选矿方法。由于部分矿山地质品位高，质量稳定，根据重晶石与伴生矿物的颜色、密度等差别经过手选便可以选出合格重晶石产品。通过手选法选出富块矿重晶石，粒度要求30-150mm，BaSO4>95%，一般大于92%。总体而言，手选法简单易行，无需重晶石选矿设备便可进行，适用小规模选矿，但生产率低，对矿石品位要求较高，资源浪费严重。

　　2、重晶石重选法

　　重晶石重选法主要依据重晶石与伴生矿物间的密度差异进行分选，包括洗矿、脱泥、筛分、跳汰、摇床等工艺流程，多用于处理残积型重晶石矿石。

　　3、重晶石浮选法

　　重晶石比重偏大，比重4-4.6，具有较好的可浮性。重晶石浮选法主要依据重晶石与伴生矿物间的表面物理化学性质的差异来进行分选，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。

　　以中国为例，重晶石矿贫矿多、富矿少，已探明储量的矿床有80%以上与其他矿种伴生。对于嵌布粒度较细的矿石及重选尾矿的分选必须采用浮选法。常用的重晶石浮选工艺流程主要有正浮选法和反浮选法两种，其中反浮选法的目的是除去碱金属硫化物。

　　4、重晶石磁选法

　　重晶石磁选法主要依据重晶石与氧化铁类矿物的表磁性差异来进行分选，常用来选出一些含铁矿物如菱铁矿的重晶石矿。磁选法通常与重选法联合使用，以生产作为要求含铁很低的钡基药品的重晶石原料。

　　重晶石被誉为战略性矿产，其独特性质、广泛的应用领域以及对国家经济和国防安全的深远影响不容忽视。展望未来，我们应进一步强化对重晶石资源的保护和合理开发利用，推动其在更多领域的应用和发展，从而为国家的经济繁荣和国防安全贡献更多的力量。