一、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粉碎、洗選、增白而制得。粉末保持礦物的晶體結構,廣泛用于涂料、橡膠、塑料、造紙、陶瓷等行業(yè),國內一些大中型涂料廠用它代替鈦白粉生產多種油漆,是一種優(yōu)質填料。
重晶石微細粉的工藝流程如下圖所示:
鄂式破碎機雷蒙磨氣液分級機(-15μm)→焙燒爐870℃(熟料)→水洗→稀酸洗→打漿→反應釜(100℃)酸洗還原→壓濾→水洗→壓濾→烘干(170℃)→破碎→包裝→產品
重晶石礦是沉積型層狀礦床,其礦物化學分析結果為:BaSO4 94.78%、酸溶物2.1%、Si 0.72%、有機碳0.56%、Ca 0.43%、Fe 0.12%、Al 0.10%、Mg 0.17%。
礦石經過幾次破碎后得到微米級的微細生料,在焙燒爐焙燒2.5h,成為熟料,經水洗除去堿質,稀酸洗后打漿,在反應釜中加入硫酸、鋁粉(酸溶、漂白),在煮沸溫度下攪拌反應2.5h,得到漂白料,清水洗去可溶性鹽類,壓濾、烘干(170℃)后成為成品。產品的技術性能符合IS03262重晶石b級品的質量指標。
反應釜內酸溶還原的化學反應過程如下:
酸溶:用硫酸溶解雜質有色元素。
[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+3H2
Fe2(SO4)3+H2=2FeSO4+H2SO4
上述物理化學加工方法中,漂白處理與超細磨是兩個技術關鍵。漂白處理是通過焙燒(除去碳)、酸洗(除去雜質有色元素),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等,均應合理選擇。超細磨應選用高效磨機,并合理選擇有關參數。
四川省東南地質大隊應用超微細重晶石粉技術對四川某地優(yōu)質重晶石進行加工,制出BaSO4≥98%,Fe2O3≤0.05%,ZBD白度≥90%,細度98%以上≤2μm的超微粉,并在造紙、橡膠、油漆、塑料生產中應用,完全可以替代沉淀硫酸鋇,而且產品的基本性能好,工業(yè)上的應用前景更加廣泛。
二、生產鋇鹽產品
以重晶石為原料生產鋇鹽產品除了立德粉(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品。
(1) 立德粉(鋅鋇白):立德粉為白色粉末狀,平均粒徑0.3~0.5 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。經長期日曬會變色,但放置暗處仍可恢復原色。生產立德粉的原料除重晶石外,還有氧化鋅、硫酸、煤粉等,其主要化學反應為:
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O
BaSO4+2C=BaS+2CO2
ZnSO4+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。水溶液帶苦咸味,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應而制得。氯化鈣法,也是先還原焙燒,然后經浸取、脫硫等處理制得。氯化法是將硫化鋇液與氯氣反應得氯化鋇液,再經處理制得。
(4)氫氧化鋇:氫氧化鋇是白色四方晶系體,易溶于熱水,溶液呈強堿性。無水氫氧化鋇是有光澤的白色無定形粉末,有毒。
工業(yè)生產中以燒堿法為主,即用燒堿與氯化鋇溶液反應,經蒸發(fā)、結晶、分離而得。主要化學反應:
BaCl2+2NaOH→Ba(OH)2+2NaCl
(5)硝酸鋇:硝酸鋇是無色或白色立方晶體,可溶于水和濃硫酸,高溫則分解,燃燒時分解成氧化物發(fā)出綠光有毒。主要由濃硝酸與碳酸鋇制得,也有用硝酸(50%)與硫化鋇制得。一級品含硝酸鋇≥99.0%,二級品≥98.5%。
(6)沉淀硫酸鋇(硫酸鋇):硫酸鋇是白色結晶粉末,幾乎不溶于水,熔于發(fā)煙硫酸和熔融的堿。易與高錳酸鉀、碳酸鈣或堿金屬硝酸鹽制成混晶。與碳共熱可還原為硫化鋇。
生產方法有重晶石精制法與芒硝-硫化鋇法,前者用重晶石與煤粉一起煅燒,再與Na2SO4反應而得,后者則是用硫化鋇與芒硝反應,經壓濾、干燥、分離制成。