重晶石的除雜增白技術研究進展

     重晶石是一類重要的含鋇工業礦物，主要成分是硫酸鋇( BaSO4) ，具有密度大、化學性質和熱學性質穩定等特點，已廣泛應用于石油化工和化學工業等許多工業部門。重晶石是我國的優勢礦產，我國重晶石的探明儲量已達3.64 億噸。目前，我國工業上利用的重晶石主要是破碎成200目和325目的初級產品，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品，產品利用率低，經濟效益差。
    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用范圍，降低材料的生產成本，還能提高復合材料的剛性、硬度以及賦予材料某些特殊的物理化學性能，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性質和物理形態上有著很大的差異，兩者的表面性質不同導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合材料的機械性能，難以發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，對重晶石其產品質量一般要求是BaSO4≥90%;SiO2一般要控制在5%以下，含量越低越好; 鐵雜質( Fe2O3) ≤1%。用作不同填料時，對重晶石產品要求不同，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。目前，重晶石礦常用的除雜技術可分為物理除雜增白和化學除雜增白。
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，產量穩定，且生產效率低，資源浪費大，因此在易選、品位較高的殘積型重晶石礦中應用廣泛。
    重選主要依據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不到預想目標，因此常采用組合藥劑，使藥劑之間相互促進，達到更好的浮選效果。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: 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%，達到了預想指標。
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灰、發綠及發青、發黑，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用。熱液型重晶石在高溫下由于吸熱會發生爆破，使分布在重晶石晶體或間隙的致色有機質揮發。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量不同，會呈現淺灰色、淡藍色、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性質的不同，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。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，生成可溶于水或稀酸(硅酸鹽) 的化合物，再經洗滌和過濾，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+ ，在較短時間內將鐵浸出，達到除雜增白、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的質量分數為96.12%、白度為89% 的重晶石粉產品。