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1、重晶石與硫酸鋇概述
硫酸鋇（BaSO4）可分為兩種，一種是天然硫酸鋇，即重晶石粉，另一種是人工合成得硫酸鋇，也叫沉淀硫酸鋇。重晶石是白色或灰色粉末，粒子較粗，粒徑一般為2～5μm，性脆，pH值4.5，經(jīng)粉碎分級(jí)即得，細(xì)度為250目通過，硫酸鋇含量大于90%。沉淀硫酸鋇質(zhì)量較純，粒徑較小，粒徑分布為1.5～2μm的4%，1.0～1.5μm的10%，0.5～1.0μm的46%，0.5μm的10%，0.5μm以下的40%。合成硫酸鋇pH值為6.6～8.0。一般合成硫酸鋇有兩種方法：第一種方法是芒硝-黑灰法，即重晶石（BaSO485%）與煤粉（固定炭70%）還原焙燒后，再與硫酸鈉反應(yīng)制得硫酸鋇。
重晶石主要用于石油、化工、涂料、填料、建筑等工業(yè)部門，其中石油鉆井泥漿加重劑是其最主要的用途，在填料應(yīng)用方面，重晶石粉和沉淀硫酸鋇重合度比較高，但細(xì)分領(lǐng)域應(yīng)用也存在一定差異。合成硫酸鋇的比表面積為22000~140000cm2/g，作為塑料填料可使制品表面平滑，且光澤性好；在酚醛樹脂中添加硫酸鋇，可改良硬度，并能提高耐酸性；因硫酸鋇不影響X光顯影，故常用于醫(yī)療衛(wèi)生器械，可提高耐藥品性，增加制品密度，減少制品的X光透過率；在塑料中填充硫酸鋇的成型加工條件與碳酸鈣填充時(shí)基本相同。
涂料、橡膠填料、普通玻璃、鋅鋇白生產(chǎn)用重晶石粉/硫酸鋇的質(zhì)量要求
2、重晶石應(yīng)用
（1）各種鋇化合物
目前重晶石的第二大用途是用于生產(chǎn)鋇的化工產(chǎn)品，以重晶石為原料可以制造氧化鋇、碳酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇、沉淀硫酸鋇、氫氧化鋇等化工原料。化學(xué)純的硫酸鋇是測(cè)量白度的標(biāo)準(zhǔn)；碳酸鋇是光學(xué)玻璃的重要原料，它向玻璃中引入BaO，從而增大玻璃的折光率，并改善其它光學(xué)性能；氯化鋇是一種農(nóng)用殺蟲劑；硝酸鋇用于焰火和玻璃工業(yè)中；高錳酸鋇是一種綠色顏料。
（2）鋅鋇白顏料
鋅鋇白又稱立德粉，是一種常用的優(yōu)質(zhì)白色顏料，可作為油漆、繪畫顏料的原料。即硫酸鋇（占70%）和硫化鋅（占30%）的混合物，是將硫酸鋇加熱，使用還原劑就可還原成硫化鋇（BaS），然后與硫酸鋅（ZnSO4）反應(yīng)得到。原料要求BaSO4含量大于95%，同時(shí)應(yīng)不含有可見的有色雜物。
（3）填料行業(yè)用重晶石
在油漆行業(yè)中，重晶石粉填料可以增加漆膜厚度、強(qiáng)度及耐久性，室內(nèi)使用比鉛白、鎂白具有更多的優(yōu)點(diǎn)，所用重晶石要求細(xì)度＞2000目，白度大于95。造紙行業(yè)、橡膠和塑料行業(yè)也用重晶石作填料，這種填料能提高橡膠和塑料的硬度、耐磨性及耐老化性。橡膠、造紙用重晶石填料一般要求BaSO4大于98%，CaO小于0.36%，不許含有氧化鎂、鉛等成分。但此類行業(yè)對(duì)細(xì)度的要求較油漆行業(yè)低，多數(shù)廠家需要細(xì)度在500～1250目之間。
（4）鉆井泥漿加重劑
重晶石通常較純凈、性軟、密度大、具化學(xué)惰性，其產(chǎn)量80%以上用作鉆井泥漿加重劑。此類泥漿密度達(dá)2.5t/m3。鉆井時(shí)，泥漿在循環(huán)過程中使鉆頭冷卻并帶走切削下來的碎屑物，潤滑鉆桿，封閉孔壁，借助泥漿柱產(chǎn)生靜壓控制油氣壓力，防止油井自噴。一般要求細(xì)度要達(dá)到325目以上，密度大于4.2g/cm3，BaSO4含量不低于95%，可溶性鹽類小于1%。鉆孔中使用的重晶石量的決定因素包括鉆孔深度和直徑，巖石類型和鉆井條件等，通常鉆井每鉆進(jìn)30m就要消耗1t重晶石粉。
（5）導(dǎo)電材料
重晶石粉末是一種天然的白色體質(zhì)顏料，具有良好的金屬氧化物及其鹽改性，以它用作核芯材料，在其表面包覆一層摻雜的SnO2制成淺色導(dǎo)電粉末，不僅可以降低導(dǎo)電粉末的制備成本，國內(nèi)高速發(fā)展的電子工業(yè)及相關(guān)的高新產(chǎn)業(yè)，這種化學(xué)性能穩(wěn)定、電性能穩(wěn)定的淺色復(fù)合金屬氧化物導(dǎo)電材料，作為一種新的精細(xì)化工產(chǎn)品，有著廣闊的發(fā)展前景。
（6）水泥礦化劑
在水泥生產(chǎn)中，加入重晶石對(duì)促進(jìn)C3S形成和活化具有明顯的效果，熟料質(zhì)量得到了改善，水泥早期強(qiáng)度大約可提20%～25%，后期強(qiáng)度約提高10%，熟料燒成溫度由1450℃降低到1300℃±50℃。在以煤矸石為原料的水泥生料中加入適量的重晶石，可使熟料飽和比低的水泥強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度得到大幅度的提高，這為煤矸石的綜合利用，為生產(chǎn)低鈣、節(jié)能、早強(qiáng)和高強(qiáng)水泥提供了一條有益途徑。
（7）防射線水泥、砂漿及混凝土
利用重晶石具有吸收X射線的性能，用重晶石制做鋇水泥、重晶石砂漿以及重晶石混凝土，用以代替金屬鉛板屏蔽核反應(yīng)堆和建造科研、醫(yī)院防X射線的建筑物。
3、硫酸鋇應(yīng)用
（1）塑料
在塑料成型過程中，通過填充硫酸鋇，能提高純樹脂塑料的性能，如抗老化、導(dǎo)熱性、沖擊強(qiáng)度、光學(xué)性能、拉伸強(qiáng)度、彈性模量等，而且降低產(chǎn)品成本。例如，D50為0.3μm左右的納米改性沉淀BaSO4因其精確狹窄的粒度分布曲線，對(duì)可見光波（390～780nm）具有非常優(yōu)異的穿透能力，可應(yīng)用于高透明性吹膜或流延聚烯烴薄膜制品。值得一提的是，硫酸鋇晶粒的尺寸和晶型的完整性對(duì)于聚合物合成的復(fù)合材料的性能至關(guān)重要，尤其是對(duì)聚合物材料顯影性的改善和透明性的保持是一般無機(jī)材料所不具備的，因此硫酸鋇是一種極具發(fā)展前途的無機(jī)填料。
（2）涂料
硫酸鋇具有耐候性、耐化學(xué)性，加入涂料中能改善涂料的流平性、曝光性和抗?jié)B透性，提高涂料的著色力、遮光力等光學(xué)性能，對(duì)漆膜的硬度和耐磨性也有增強(qiáng)作用，近幾年在粉末涂料、水性涂料等先進(jìn)涂料中被大量使用。
（3）造紙
硫酸鋇填充到紙張的纖維縫隙中，提高紙頁均勻度，使紙張更平滑，提高紙張的不透明度、白度和穩(wěn)定性，取代部分纖維，降低成本。納米BaSO4復(fù)合材料部分替代TiO2作為漿內(nèi)添加填料可以在一定程度上提高紙張的白度、不透明度和力學(xué)性能；作為紙張表面微涂的涂料，納米BaSO4復(fù)合涂料可以提高紙張白度和表面強(qiáng)度。
（4）醫(yī)藥
由于BaSO4無毒且具有不透X射線的特性，所以被廣泛用于防X射線材料和顯影劑，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)BaSO4造影劑的被動(dòng)或靶向遞送。
（5）橡膠
硫酸鋇密度大，穩(wěn)定性強(qiáng)，粒徑一般為2~5μm，作為填料可增加制品的硬度、強(qiáng)度、改善耐熱和耐磨等性能。研究表明硫酸鋇應(yīng)用于氣密層膠還可提高其耐屈撓龜裂性能。
結(jié)語
目前，硫酸鋇的應(yīng)用仍存在著比表面能大、易團(tuán)聚、與基體相容性差、形貌不規(guī)則等缺點(diǎn)，這限制了BaSO4的應(yīng)用范圍和價(jià)值，制備表面疏水、高分散性、粒徑小且均一、形貌規(guī)則的BaSO4是促進(jìn)產(chǎn)品升級(jí)和行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展關(guān)鍵。
參考文獻(xiàn)：
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王嘉毅，等：我國重晶石產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，咸陽非金屬礦研究設(shè)計(jì)院有限公司
