重晶石的除雜增白技術(shù)研究進展

     重晶石是一類重要的含鋇工業(yè)礦物，主要成分是硫酸鋇( BaSO4) ，具有密度大、化學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點，已廣泛應(yīng)用于石油化工和化學(xué)工業(yè)等許多工業(yè)部門。重晶石是我國的優(yōu)勢礦產(chǎn)，我國重晶石的探明儲量已達(dá)3.64 億噸。目前，我國工業(yè)上利用的重晶石主要是破碎成200目和325目的初級產(chǎn)品，用作石油、天然氣鉆井泥漿的加重劑或制造各種鋇的化工產(chǎn)品，產(chǎn)品利用率低，經(jīng)濟效益差。
    在高分子材料中添加廉價的無機材料不僅可以拓寬無機材料的應(yīng)用范圍，降低材料的生產(chǎn)成本，還能提高復(fù)合材料的剛性、硬度以及賦予材料某些特殊的物理化學(xué)性能，如耐腐蝕性、絕緣性等。重晶石礦粉作為無機填料與高分子材料之間在化學(xué)性質(zhì)和物理形態(tài)上有著很大的差異，兩者的表面性質(zhì)不同導(dǎo)致重晶石礦粉與高分子材料的相容性差。用重晶石作填料時，在高分子材料中很難均勻分散而影響復(fù)合材料的機械性能，難以發(fā)揮無機填料的功能性。
    重晶石礦中常見石英、赤鐵礦、螢石等伴生礦物，對重晶石其產(chǎn)品質(zhì)量一般要求是BaSO4≥90%;SiO2一般要控制在5%以下，含量越低越好; 鐵雜質(zhì)( Fe2O3) ≤1%。用作不同填料時，對重晶石產(chǎn)品要求不同，如用在涂料上時，要求白度不小于90%; 橡膠填料中則要求不允許含有Mn、Cu、Pb 雜質(zhì)。目前，重晶石礦常用的除雜技術(shù)可分為物理除雜增白和化學(xué)除雜增白。
1 物理除雜增白
    重晶石的物理提純方法主要有: 人工揀選、重選、磁選。人工揀選的主要依據(jù)重晶石與伴生礦的顏色不同、密度等差別，選出塊狀的重晶石，這種方法簡單易行，但要求礦石的品位高，產(chǎn)量穩(wěn)定，且生產(chǎn)效率低，資源浪費大，因此在易選、品位較高的殘積型重晶石礦中應(yīng)用廣泛。
    重選主要依據(jù)重晶石與伴生礦物的密度差別，將原礦石進行洗滌、破碎，通過跳汰、搖床等方法將二氧化硅等雜質(zhì)除去，要求重晶石的嵌布粒度大于2 mm，如湖南衡南重晶石礦重選后的硫酸鋇含量達(dá)92% 以上。氧化鐵類礦物具有磁性，通過磁選可將重晶石中如菱鐵礦等伴生礦物選出。
2 化學(xué)除雜增白
2.1 浮選除雜增白。真空上料機，真空輸送機，真空吸料機。
    對于沉積型重晶石礦以及與螢石、硫化礦等伴生的熱液型重晶石礦，其嵌布粒度很小，采用物理除雜效果不佳，常采用浮選。浮選藥劑可分為兩種: 一種是以烷基磺酸鹽、脂肪酸基硫酸鹽為主的陰離子捕收劑; 另一種是以高級胺鹽為主的陽離子捕收劑。
    在重晶石浮選過程，由于伴生礦的多樣性，采用單一的浮選藥劑往往達(dá)不到預(yù)想目標(biāo)，因此常采用組合藥劑，使藥劑之間相互促進，達(dá)到更好的浮選效果。螢石、方解石與重晶石同屬鈣離子型化合物，三者晶格能都在417～519kJ/mol 之間，可浮性相近，這決定了復(fù)合型重晶石礦較難選別。王玉婷等采用混合捕收劑十二烷基硫酸鈉+ 油酸鈉( 96g/t+24g/t) 、混合抑制劑硅酸鈉+ 氟硅酸鈉( 800g/t+200g/t) 浮選平水銅礦的尾礦回收重晶石，比采用單一捕收劑、抑制劑取得了更好的指標(biāo): 精礦品位95.2%，提高了3.52%; 回收率83.1%，提高了2.67%。
    王德強等將重晶石細(xì)磨，使其與石英單體解離，采用油酸加氧化石蠟皂或十二烷基磺酸鈉加氧化石蠟皂作捕收劑，水玻璃和碳酸鈉作為調(diào)整劑和脈石抑制劑，浮選效果較好。精礦品位BaSO4大于98%，SiO2小于1%，達(dá)到了預(yù)想指標(biāo)。
2.2 煅燒除雜增白。
    重晶石在成過程中，不可避免地會混入一些有色有機物，這些有機物使重晶石發(fā)灰、發(fā)綠及發(fā)青、發(fā)黑，從而降低了重晶石的白度，影響重晶石在白色涂料等中的應(yīng)用。熱液型重晶石在高溫下由于吸熱會發(fā)生爆破，使分布在重晶石晶體或間隙的致色有機質(zhì)揮發(fā)。雷紹民等將用硫酸酸洗后的重晶石礦粉在850 ℃ 煅燒2 h，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 浸出除雜增白。
    純重晶石顯白色、有光澤，由于混入物的特性和數(shù)量不同，會呈現(xiàn)淺灰色、淡藍(lán)色、黃色、粉紅色、褐色、淡棕色等。浸出除雜利用重晶石與伴生礦物的表面化學(xué)性質(zhì)的不同，通過酸(或堿) 浸出、氧化—還原除去礦石中的炭及鐵、錳、鎂、鎳等雜質(zhì)。酸(堿) 浸出處理是利用硫酸、鹽酸等(堿) 與重晶石伴生的金屬化合物(或SiO2) 進行反應(yīng)，生成可溶于水或稀酸(硅酸鹽) 的化合物，再經(jīng)洗滌和過濾，與可溶物分離。氧化—還原法首先用過氧化氫、次氯酸鈉或濃硫酸等氧化劑將把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物，再加入還原劑將Fe3+ 還原成Fe2+ ，在較短時間內(nèi)將鐵浸出，達(dá)到除雜增白、提高礦物品位的目的。
    李雪琴等采用酸—堿綜合浸出，使重晶石礦物含量由提純前的95.60% 提高至97.29%，主要致色物Fe3+ 全部去除。
    劉理根將低品位的重晶石礦進行浮選后，在硫酸的酸洗條件下，以鋁粉作為還原劑，獲得了BaSO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.12%、白度為89% 的重晶石粉產(chǎn)品。