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| 重晶石提純技術(shù)進(jìn)展及活性重晶石制備工藝 |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2016-02-17 09:40:04 瀏覽次數(shù)： |
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隨著優(yōu)質(zhì)、單一型重晶石礦日益枯竭，我國(guó)目前絕大部分重晶石礦品位低，與其他金屬礦、非金屬礦緊密伴生，直接影響其在工業(yè)上的利用價(jià)值。作鉆井泥漿用的重晶石加重劑一般細(xì)度要求達(dá)到-0.056mm以上，密度＞4.2g/cm3，品位＞95%，可溶性鹽類(lèi)含量＜1%。橡膠、造紙用重晶石填料一般要求品位＞98%，CaO含量＜0.36%，且不許含有氧化鎂、鉛等有害成分。不同用途的重晶石對(duì)重晶石的純度、白度、雜質(zhì)含量的要求不同。
1 物理提純
重晶石的物理提純方法主要有：手選、重選、磁選。手選的主要依據(jù)是重晶石與伴生礦的顏色和密度的區(qū)別。原礦經(jīng)過(guò)粗碎后，重晶石礦物與脈石礦物能夠有效解離，手選可以選出塊狀的重晶石。
如廣西象州潘村礦，用手選法可以得到粒度在30～150mm，BaSO4含量＞92%的富礦。手選法簡(jiǎn)單方便易行，對(duì)設(shè)備依賴(lài)低，成本小，但對(duì)礦石要求高并且生產(chǎn)效率低，對(duì)資源造成極大浪費(fèi)。
重選是根據(jù)重晶石與伴生礦物的密度差別進(jìn)行提純。原礦經(jīng)破碎、磨礦至一定粒級(jí)進(jìn)入重選設(shè)備進(jìn)行分選從而將脈石剔除。湖南衡南重晶石礦重選后的硫酸鋇含量達(dá)92%以上，手選尾礦經(jīng)重選后可以得到硫酸鋇含量達(dá)84.50%的重選精礦。
磁選是利用不同礦石之間磁性的差異，在磁力的作用下進(jìn)行選別的方法。磁選主要來(lái)除掉一些具有磁性氧化鐵類(lèi)礦物如菱鐵礦，通常與重選聯(lián)合使用，以降低重晶石精礦中鐵的含量。
2 化學(xué)提純
2.1 浮選法提純
隨著高品位易選重晶石礦的不斷開(kāi)發(fā)利用，急待加大對(duì)低品位重晶石礦開(kāi)發(fā)研究的力度。重晶石常與螢石、方解石、石英等礦物緊密伴生，品位低、嵌布粒度細(xì)、成分復(fù)雜，傳統(tǒng)重選工藝難以使其有效分離。浮選可以適應(yīng)各種復(fù)雜嵌布類(lèi)型的重晶石，因而成為現(xiàn)階段重晶石選別的主要方法。
捕收劑是決定重晶石礦物能否有效分離的關(guān)鍵，常用的捕收劑根據(jù)吸附形式可以分為三種：①以化學(xué)吸附為主的陰離子捕收劑；②以物理吸附為主的陽(yáng)離子捕收劑；③介于兩者之間的兩性捕收劑。根據(jù)重晶石與螢石的分離過(guò)程可分為兩種：一種是抑制重晶石浮選螢石；另一種是抑制螢石浮選重晶石。
喻福濤等采用油酸鈉作為螢石捕收劑，YZ-4栲膠與水玻璃、硫酸鋁組合作抑制劑，抑制重晶石浮選螢石，最終獲得了CaF2品位為96.81%、回收率為92.44%的螢石精礦和BaSO4品位為91.36%、回收率為86.75%的重晶石精礦，實(shí)現(xiàn)了螢石與重晶石的高效分離。李名鳳[5]用十二烷基磺酸鈉為捕收劑，硅酸鈉與檸檬酸作螢石抑制劑，采用抑制螢石浮選重晶石方案，最終得到BaSO4品位為93.28%，回收率為94.06%的重晶石精礦。
2.2 煅燒提純
礦物煅燒過(guò)程表現(xiàn)為受熱離解為一種組成更簡(jiǎn)單的礦物或礦物本身發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，由一種固相熱解為另一種固相和氣相的物理變化過(guò)程。
由于重晶石礦物在成床過(guò)程中混入Fe2O3、TiO2、有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)使重晶石發(fā)灰、發(fā)綠及發(fā)青等，從而影響重晶石的純度和白度，嚴(yán)重降低重晶石的使用價(jià)值。煅燒可使有機(jī)質(zhì)揮發(fā)，煅燒除雜主要適用于去除能夠在高溫下吸熱分解或揮發(fā)的雜質(zhì)。
雷紹民等將用硫酸酸洗后的重晶石礦粉在850℃煅燒2h，白度可由88.19%提高到90.64%；在950℃煅燒2h后，白度可達(dá)93.5%。
2.3 浸出提純
浸出提純主要是用于除掉重晶石中的碳及有色雜質(zhì)。它們的存在影響重晶石精礦的白度及應(yīng)用前景。除掉這些雜質(zhì)的主要方法有：酸浸法、氧化—還原法、有機(jī)酸絡(luò)合法。酸浸法是利用酸與礦物中的雜質(zhì)金屬或金屬氧化物進(jìn)行反應(yīng)，生成可溶于水或稀酸的化合物，經(jīng)洗滌過(guò)濾，將可溶物去除，可以達(dá)到提純的目的。
雷紹明等將湖北某重晶石礦經(jīng)過(guò)濃硫酸浸出后，可以使重晶石粉的白度從84.10%提高到88.60%。氧化—還原法首先加入氧化劑使礦物中伴生的金屬化合物溶解，并氧化重晶石中的致色有機(jī)物，再加入還原劑將Fe3+還原成Fe2+，使其溶解，達(dá)到除雜增白、提高礦物品位的目的。
有機(jī)酸絡(luò)合法是在除鐵過(guò)程中添加有機(jī)酸如EDTA、抗壞血酸、檸檬酸、草酸等，這類(lèi)酸能溶解鐵氧化物，并形成絡(luò)合物，達(dá)到很好的除鐵效果。李雪琴等在硫酸(1.6mol/L)酸浸重晶石中，添加草酸絡(luò)合溶解出的Fe2+，可以將礦石中的主要致色物Fe3+除去。
重晶石經(jīng)過(guò)基本提純后可以滿(mǎn)足生產(chǎn)初級(jí)鋇鹽的要求，但部分精細(xì)和專(zhuān)用化產(chǎn)品仍無(wú)法生產(chǎn)，還需依賴(lài)進(jìn)口。需要對(duì)重晶石的開(kāi)發(fā)做進(jìn)一步探索。
2 活性重晶石的制備
重晶石是一種無(wú)機(jī)非金屬礦物，若將其作為有機(jī)材料中的填料，能提高有機(jī)材料的某些性能、拓寬重晶石的應(yīng)用范圍、提高其附加經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但天然重晶石與有機(jī)材料之間物理化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有著顯著的差異，兩者的表面性質(zhì)不同導(dǎo)致重晶石礦粉作為填料時(shí)難以有效地分散于有機(jī)材料中，從而難以發(fā)揮重晶石顆粒的優(yōu)良特性，并影響復(fù)合材料的機(jī)械性能。
因此對(duì)重晶石礦粉進(jìn)行表面改性，有目的地改變粉體表面原來(lái)的物理化學(xué)性質(zhì)，提高其與高分子材料的分散性、親和性，使其具有更廣泛的應(yīng)用前景。
2.1 表面包裹改性
表面包裹改性指利用物理或化學(xué)方法使有機(jī)物在重晶石顆粒表面形成穩(wěn)定均勻的包覆層，從而達(dá)到對(duì)粉體表面進(jìn)行改性的目的。肖琴等[8]采用化學(xué)方法，應(yīng)用陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉對(duì)重晶石表面進(jìn)行改性。結(jié)果表明，改性后的重晶石粉體表面親水疏油，提高了其在有機(jī)材料中的分散性和親和性。
2.2 機(jī)械化學(xué)改性
機(jī)械化學(xué)改性是指礦物經(jīng)過(guò)超細(xì)粉碎及激活粉體表面性質(zhì)的過(guò)程，在此過(guò)程中由于顆粒粒度變小，其晶體結(jié)構(gòu)、溶解性能、化學(xué)吸附和反應(yīng)活性發(fā)生顯著變化，有利于對(duì)其他物質(zhì)的吸附。影響機(jī)械化學(xué)表面改性效果的主要因素有粉碎設(shè)備的類(lèi)型、機(jī)械作用的方式、粉碎環(huán)境、助磨劑和分散劑的種類(lèi)、機(jī)械力的作用時(shí)間以及粉體物料的晶體結(jié)構(gòu)等。
2.3 高能表面改性
高能表面改性是指利用紫外線(xiàn)、紅外線(xiàn)、等離子體照射、電暈放電和電子束縛等方法，產(chǎn)生巨大能量，對(duì)粉末進(jìn)行表面改性。由于目前此技術(shù)復(fù)雜，成本較高，過(guò)程控制性差，現(xiàn)階段應(yīng)用不多。
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