重晶石指標、選礦、加工

重晶石

一、礦產(chǎn)名稱重晶石(Barite)二、礦床類型我國重晶石礦床可分為四種類型,即沉積型礦床、火山沉積型礦床、熱液型礦床和殘坡積型礦床。礦產(chǎn)的分布情況：全世界重晶石資源比較豐富，主要分布在美國、蘇聯(lián)、中國、秘魯、印度等國，世界重晶石儲量為20億噸。我國重晶石資源豐富，全國26個省，市自治區(qū)均有分布，主要集中在南方，貴州省占全國總儲量三分之一，湖南、廣西分別居全國第二、第三位，我國重晶石不但儲量大，而且品位高，BaSO4>%。富礦儲量占全國富礦總量的%，大中型礦儲量占全國總量%，截止95年底，我國已探明重晶石儲量億噸。三、礦床主要工業(yè)指標邊界品位：硫酸鋇（BaSO4）10%工業(yè)品位：硫酸鋇（BaSO4）30%可采厚度：原生礦床米，風(fēng)化粘土質(zhì)礦床1米。表1重晶石的礦石類型和特點礦石類型礦石特點主要礦物及伴生礦物沉積型塊狀或條紋和豆粒狀構(gòu)造重晶石、石英、粘土礦物、黃鐵礦等熱液型致密、灰至白色重晶石、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、赤鐵礦、螢石、毒重石等火山沉積型重晶石、菱鐵礦、鏡鐵礦等殘坡積型易選、品位較高重晶石、螢石、方解石、石英等重晶石礦物的礦物特征重晶石是最普通的富含鋇礦物，其要性質(zhì)列于表2表2重晶石礦物的主要性質(zhì)礦物名稱化學(xué)式化學(xué)組成%密度g/cm莫氏硬度晶系形狀顏色重晶石BaSO4BaO,SO3,斜方板狀柱狀灰白此外，重晶石難容于水和酸、無毒、無磁性，能吸收X-射線及伽瑪射線等特性。五、工藝特性及主要用途重晶石是一種重要的含鋇礦物，具有比重大（—）、硬度低（3—）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不溶于水和酸，重晶石粉主要用于石油、化工、油漆、填料等工業(yè)部門，其中80%—90%用作石油鉆井中的泥漿加重劑。表3列出了它的主要用途。表3重晶石的主要用途應(yīng)用領(lǐng)域主要用途備注石油鉆探油氣井旋轉(zhuǎn)鉆探中的環(huán)流泥漿加重劑冷卻鉆頭，帶走切削下來的碎屑物，潤滑鉆桿，封閉孔壁，控制油氣壓力，防止油井自噴化工生產(chǎn)碳酸鋇、氯化鋇、硫酸鋇、鋅鋇白、氫氧化鋇、氧化鋇等各種鋇化合物這些鋇化合物廣泛應(yīng)用于試劑、催化劑、糖的精制、紡織、防火、各種焰火、合成橡膠的凝結(jié)劑、塑料、殺蟲劑、鋼的表面淬火、熒光粉、熒光燈、焊藥、油脂添加劑等玻璃去氧劑、澄清劑、助熔劑增加玻璃的光學(xué)穩(wěn)定性、光澤和強度橡膠、塑料油漆填料、增光劑、加重劑建筑混凝土骨料、鋪路材料重壓沼澤地區(qū)埋藏的管道，代替鉛板用于核設(shè)施，原子能工廠、X光實驗室等的屏蔽，延長路面的壽命六、產(chǎn)品質(zhì)量標準重晶石產(chǎn)品根據(jù)其用途，有不同的規(guī)格及質(zhì)量要求。石油鉆井用重晶石粉我國油田鉆井用重晶石粉的質(zhì)量要求列于表4表4石油鉆井用重晶石粉的質(zhì)量要求項目指標備注密度，g/cm≥細度，—200目%—325目%≥97≥85~90水溶物，%≤粘土效應(yīng)，Pa·s≤加1%石膏前后的視粘度硫酸鋇含量，%≥90重晶石粉的國家標準已制定，水溶性鹽（按鈣計算）不大于250PPm；200目篩余量不大于3%，325目篩余量不大于5%?；び弥鼐び弥鼐譃槿?，要求的指標是：BaSO4、SiO2、Fe2O3、Al2O3和水溶性鹽的含量，詳見表5。表5化工用重晶石的品級劃分品級指標，%BaSO4SiO2Fe2O3Al2O3水溶性鹽Ⅰ級95<<<1<Ⅱ級90<<<2<Ⅲ級85<<<2<其它部門用重晶石粉油漆、橡膠填料、普通玻璃、鋅鋇白生產(chǎn)用重晶石粉的質(zhì)量要求列于表6。表6油漆等用重晶石粉的質(zhì)量要求用途要求指標備注BaSO4,%CaCO3,%Fe2O3,%通過粒度，目油漆90~95<325要求潔白度高橡膠填料>98<微量<325不允許含有Mn、Cu、Pb雜質(zhì)普通玻璃>96<<<%,Al2O<%生產(chǎn)鋅鋇白95~98

<1SiO2<1%,Al2O3越少越好國際貿(mào)易產(chǎn)品品級在國際貿(mào)易中，一般根據(jù)不同用途將重晶石分為三個品級，詳見表7。表7國際貿(mào)易產(chǎn)品品級級別要求指標鉆井級密度≥cm,BaSO4≥92%,200目篩余量小于3%，325目篩余量小于5%化工級BaSO4>95%,Fe2O3和SrSO4含量不超過1%，氧化硅和氧化鈣只允許有微量油漆級潔白度高，細度至少通過325目七、綜合利用工藝技術(shù)選礦方法重晶石選礦方法的選擇受礦石類型、原礦性質(zhì)、礦山規(guī)模，以及用途等的影響。目前采用的主要選礦方法如表8所示。一般殘積型礦石容易選，因此，優(yōu)先選用重選方法；沉積型礦石以及與硫化礦、螢石等伴生的熱液型礦石，除重選外，還要采用浮選方法；重晶石浮選一般采用的陰離子捕收劑：脂肪酸鹽、石油磺酸鹽或硫酸鹽等。表8重晶石的主要選礦加工方法選礦方法選礦原理應(yīng)用范圍手選重晶石與伴生礦物的顏色，密度等差別選出塊狀重晶石重選重晶石與伴生礦物的密度差異包括洗礦、脫泥、篩分、跳汰、搖床等工藝方法多用于殘積型礦石浮選重晶石與伴生礦物的表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異常用于沉積型重晶石礦以及與硫化礦、螢石等伴生的熱液型重晶石礦石磁選重晶石與氧化鐵類礦物的磁性差異主要用于除掉氧化鐵類礦物雜質(zhì)工藝流程殘積型重晶石礦的選礦工藝流程殘積型重晶石礦一般用重選方法進行選別，即經(jīng)洗礦、破碎、篩分后用跳汰或其他重選方法選出重晶石精礦。一、地質(zhì)勘查重晶石礦的地質(zhì)勘查工作相對而言比較薄弱，本世紀初才開始以尋找重晶石礦產(chǎn)為目的的地質(zhì)調(diào)查活動。1949年以后重晶石礦產(chǎn)資源的地質(zhì)勘探工作得到較大發(fā)展，并取得了重大成果。80年代以后，石油天然氣工業(yè)的發(fā)展與外貿(mào)出口的迅速增加，促進了重晶石的勘查工作。(一)礦產(chǎn)勘查工作重晶石礦的地質(zhì)勘查工作與其他礦產(chǎn)一樣劃分為普查、詳查、勘探三個階段。普查階段：目的和任務(wù)是對已發(fā)現(xiàn)的礦點和地質(zhì)、物化探等異常進行普查工作，查明是否有進一步工作的價值，提交普查報告，一般探求D+E級儲量，為是否進行詳查階段工作提供依據(jù)。詳查階段：目的和任務(wù)是對經(jīng)過普查階段工作證實具有進一步工作價值的礦床，做出是否具有工業(yè)價值的評價，提交詳查報告，一般探求C+D級儲量，其中C級儲量，一般非金屬礦20%～50%，為是否進行勘探階段工作提供依據(jù)，并可提供礦山總體規(guī)劃和作礦山項目建議書使用。勘探階段：目的和任務(wù)是對經(jīng)過詳查階段工作證實具有工業(yè)價值，并擬近期開采利用的礦床進行勘探，按全國礦產(chǎn)儲量委員會制定的有關(guān)規(guī)范探求各級儲量，提交勘探報告，作為礦山建設(shè)可行性研究和設(shè)計的依據(jù)。一般要求是：1)詳細探明勘查區(qū)內(nèi)的地質(zhì)、構(gòu)造情況；2)對礦體(層)的形狀、產(chǎn)狀和空間位置，礦石的品位、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和工業(yè)類型、品級的種類及其比例等的控制和研究程度，達到探求相應(yīng)儲量級別和礦山建設(shè)設(shè)計的要求；3)對礦產(chǎn)加工選冶性能進行研究，做出是否具有可供工業(yè)建設(shè)設(shè)計的評價；4)詳細探明水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和其他開采技術(shù)條件；5)對礦床進行詳細的技術(shù)經(jīng)濟評價。(二)勘探類型據(jù)國家技術(shù)監(jiān)督局1992年發(fā)布的重晶石、毒重石地質(zhì)勘探規(guī)范，重晶石礦床勘探類型劃分為四類：第Ⅰ類型：礦體規(guī)模大、形態(tài)簡單，構(gòu)造簡單。如陜西安康石梯重晶石礦床。第Ⅱ類型：礦體規(guī)模大到中型，形態(tài)復(fù)雜程度中等，構(gòu)造、巖脈發(fā)育程度簡單—中等，如廣西象州潘村重晶石礦床。第Ⅲ類型：礦體規(guī)模以中型為主，礦體形態(tài)復(fù)雜，構(gòu)造、巖脈發(fā)育程度復(fù)雜。如福建永安李坊重晶石礦床Ⅲ礦段、湖北隨州柳林六合灣礦段。第Ⅳ類型：規(guī)模為小型，形態(tài)復(fù)雜，構(gòu)造復(fù)雜。如海南儋縣冰嶺殘坡積重晶石礦床。(三)勘探手段重晶石礦床的勘探大多采用探槽、淺井、豎井等工程，配合巖心鉆探。當(dāng)?shù)匦芜m宜時，采用平硐進行勘探。對殘坡積重晶石砂礦可采用淺井進行勘探?？碧焦こ痰牟贾靡鶕?jù)礦體產(chǎn)狀等因素決定。重晶石礦體一般為層狀和脈狀，可按勘探線形式布置，以便取得礦床剖面資料，在水平與縱深方向圈定礦體。進行巖心鉆探時，巖礦心采取率不應(yīng)低于70%。對于較深鉆孔應(yīng)每隔100m進行系統(tǒng)測斜。在坑道中，重晶石礦石取樣一般用刻槽法，對于致密塊狀礦石，樣槽斷面可為10cm×3cm或5cm×10cm。采樣長度，層狀礦為～2m，脈狀礦為～1m。對疏松礦石可用剝層法取樣，規(guī)格為50～100cm×20～50cm。鉆孔巖心取樣一般用劈心法。沿脈坑道中的樣品間距一般為10～20m。樣品布置應(yīng)使樣品長度與礦體厚度方向一致。各種礦石類型都應(yīng)單獨取樣。礦石化學(xué)分析的基本項目為BaO、SO3和CO2，其他組分如Fe2O3、Al2O3、SiO2和可溶性鹽類可通過組合樣品分析確定。研究綜合礦石時，還須確定PbO、ZnO、MnO、Au、Ag和F等成分的含量。在礦石含有硫化物的情況下，組合樣品應(yīng)進行光譜全分析和化學(xué)分析，以查明礦石中的伴生元素。技術(shù)加工取樣一般采用全巷法或剝層法。通過技術(shù)加工試驗應(yīng)查明選礦產(chǎn)品的質(zhì)量和回收率，同時也取得合理選礦流程的設(shè)計資料。礦石體重要按不同類型加以確定。對疏松的礦石還應(yīng)確定濕度。作為涂料填料用的重晶石應(yīng)用分光法測定重晶石的顏色。(四)勘探工程間距據(jù)中華人民共和國國家標準GB/T13692-92，重晶石礦床勘探時一般間距如表。表重晶石礦床勘探工程間距(m)對于礦體延深不大的礦床，一次勘探完畢。礦體延深大的，一般不超過300m，以下部分用稀疏工程控制礦體遠景。(五)工業(yè)指標對重晶石礦床的一般工業(yè)參考指標為：1.原生礦邊界品位：BaSO430%工業(yè)品位：BaSO450%可采厚度：≥1m夾石剔除厚度：≥1m2.堆積礦(隨原生礦附帶開采)含礦率≥m3(BaSO4≥45%)可采厚度≥二、礦山開采開采分露天開采與地下開采，我國重晶石礦開采中鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)土法開采占絕大多數(shù)，以露天開采為主，主要開采殘坡積礦床，及礦體露頭和淺部。如湖南衡南縣譚子山重晶石礦，是1958年投產(chǎn)的國營老企業(yè)，原有四個采礦工區(qū)，一個露采，三個地下開采(斜井、平硐)，80年代一個地下礦采完閉坑，另一個地下礦由于附近民采亂挖引起淹井而閉坑。露天礦也因剝離跟不上，采礦及邊坡不穩(wěn)而影響正常生產(chǎn)。地下開采用過留礦法、充填法、階段崩落法等。地下開采中主要采礦設(shè)備為手推膠輪車，斜井用300kW卷揚機，通風(fēng)用局部扇風(fēng)機，井下支護有木支護、混凝土支護。露天開采主要裝備為裝載機、4t翻斗汽車。三、選礦與加工(一)重晶石的選礦方法有手選、重選、磁選、浮選手選：原礦開采出來后，用簡單的人工手選是許多鄉(xiāng)村民采小礦常用的選礦方法。一些礦山，由于地質(zhì)品位高，質(zhì)量穩(wěn)定，經(jīng)過手選可以滿足外貿(mào)出口要求。如廣西象州潘村礦，用手選法選富塊礦，粒度要求30～150mm，BaSO4＞95%，一般可以大于92%。手選法簡單易行，無需什么設(shè)備，但生產(chǎn)率低，資源浪費大。重選：原礦經(jīng)洗礦篩分、破碎、分級脫泥，經(jīng)跳汰選礦流程，可獲得質(zhì)量較好的精礦，產(chǎn)品品位可達88%以上。衡南重晶石礦經(jīng)重力選礦后的精礦可達92%。當(dāng)?shù)厝罕娪猛练ㄏ吹V，每人每天可獲精礦100kg。破碎一般用顎式破碎機或沖擊式破碎機，細碎一般用對輥式破碎機。選別可用重介質(zhì)轉(zhuǎn)筒分選機，圓錐分級機、跳汰分選機或搖床、螺旋機等。重晶石嵌布粒度大于2mm，通?？捎弥亟橘|(zhì)分選、跳汰分選。重介質(zhì)分選的最大粒度為50mm，濕式、干式跳汰選的最大粒度約為20mm。嵌布粒度小于2mm，可用搖床或螺旋分級機進行分選。精選前須用水力旋流器除去泥料以提高選別效果。磁選：常用來選出一些含鐵礦物如菱鐵礦，用于要求含鐵很低的鋇基藥品的重晶石原料。浮選：我國重晶石礦貧礦多、富礦少，已探明儲量的礦床有80%以上是和其他礦種伴生。對于嵌布粒度很細的礦石及重選尾礦的分選必須采用浮選。浮選有正浮選和反浮選兩種，反浮選通常是除去堿金屬硫化物。重晶石作為一種常見的鹽類礦物，其浮選過程按吸附形式分為兩種，一種是用脂肪酸烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽等陰離子捕收劑，按化學(xué)吸附的形式在重晶石礦物表面吸附而與其他分離；另一種是用陽離子胺類捕收劑，按物理吸附的形式來浮選重晶石。胺類捕收劑捕收效率低，對礦泥影響極敏感，因此用陰離子捕收劑較為理想。通常在球磨機中添加NaOH調(diào)整pH值為8～10，水玻璃作為調(diào)整劑加入礦漿中，在固體濃度40%～50%的條件下用油酸類捕收劑進行浮選。(二)加工1.高白度微細粉與超微粉的加工高白度微細粉碎重晶石粉是將重晶石原礦經(jīng)粉碎、洗選、增白而制得。粉末保持礦物的晶體結(jié)構(gòu)，廣泛用于涂料、橡膠、塑料、造紙、陶瓷等行業(yè)，國內(nèi)一些大中型涂料廠用它代替鈦白粉生產(chǎn)多種油漆，是一種優(yōu)質(zhì)填料。中國地質(zhì)大學(xué)武漢管理干部學(xué)院與化工部涂料工業(yè)研究所開發(fā)并在隨州重晶石企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用重晶石微細粉的工藝流程如圖所示。圖微細粉工業(yè)生產(chǎn)流程[1]隨州重晶石礦是沉積型層狀礦床，其礦物化學(xué)分析結(jié)果為：BaSO4%、酸溶物%、Si%、有機碳%、Ca%、Fe%、Al%、Mg%。礦石經(jīng)過幾次破碎后得到微米級的微細生料，在焙燒爐焙燒，成為熟料，經(jīng)水洗除去堿質(zhì)，稀酸洗后打漿，在反應(yīng)釜中加入硫酸、鋁粉(酸溶、漂白)，在煮沸溫度下攪拌反應(yīng)，得到漂白料，清水洗去可溶性鹽類，壓濾、烘干(170℃)后成為成品。產(chǎn)品的技術(shù)性能符合IS03262重晶石b級品的質(zhì)量指標。反應(yīng)釜內(nèi)酸溶還原的化學(xué)反應(yīng)過程如下：酸溶：用硫酸溶解雜質(zhì)有色元素。［Fe2O3］+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O［MnO］+H2SO4=MnSO4+H2O［NiO］+H2SO4=NiSO4+H2O漂白：加入鋁粉，發(fā)生氫氣，還原Fe2+起漂白作用。2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2Fe2(SO4)3+H2=2FeSO4+H2SO4上述物理化學(xué)加工方法中，漂白處理與超細磨是兩個技術(shù)關(guān)鍵。漂白處理是通過焙燒(除去碳)、酸洗(除去雜質(zhì)有色元素)，因此需要掌握焙燒溫度與時間、加酸濃度、漂洗時間、還原劑的加入量與加放次數(shù)等，均應(yīng)合理選擇。超細磨應(yīng)選用高效磨機，并合理選擇有關(guān)參數(shù)。四川省東南地質(zhì)大隊?wèi)?yīng)用超微細重晶石粉技術(shù)對四川某地優(yōu)質(zhì)重晶石進行加工，制出BaSO4≥98%，F(xiàn)e2O3≤%，ZBD白度≥90%，細度98%以上≤2μm的超微粉，并在造紙、橡膠、油漆、塑料生產(chǎn)中應(yīng)用，完全可以替代沉淀硫酸鋇，而且產(chǎn)品的基本性能更好，工業(yè)上的應(yīng)用前景更加廣泛。2.生產(chǎn)鋇鹽產(chǎn)品以重晶石為原料生產(chǎn)鋇鹽產(chǎn)品除了立德粉(鋅鋇白)外，主要是碳酸鋇、氯化鋇、氫氧化鋇、硝酸鋇、硫酸鋇、鈦酸鋇、鉬酸鋇和一些精細化學(xué)品。(1)立德粉(鋅鋇白)立德粉為白色粉末狀，平均粒徑～μm，不溶于水，與硫化氫及堿液不起作用，遇酸液分解釋放出硫化氫。經(jīng)長期日曬會變色，但放置暗處仍可恢復(fù)原色。生產(chǎn)立德粉的原料除重晶石外，還有氧化鋅、硫酸、粉煤等，其主要化學(xué)反應(yīng)為：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2OBaSO4+2C=BaS+2CO2ZnSO4+BaS=ZnS·BaSO4(2)碳酸鋇主要原料為重晶石、石灰石、煤。工藝流程為：重晶石、煤粉→粉碎→焙燒→加熱水蒸氣浸取→澄清→碳化→加純堿、蒸氣脫硫洗滌→過濾→烘干→包裝。(3)氯化鋇氯化鋇是白色有光澤的單斜晶體，加熱至113℃時失去水，成為白色粉末。易溶于水，溶解度隨溫度升高而增大。水溶液具苦咸味，對人、畜及昆蟲均有毒害作用。主要原料為重晶石、煤、鹽酸或氯氣、氯化鈣等。制法有鹽酸法、氯化鈣法、氯化法。鹽酸法，重晶石與煤粉還原焙燒后與鹽酸反