Como mineral estratégico para una industria emergente, la barita se compone principalmente de sulfato de bario (BaSO₄). Presenta alta densidad, gran estabilidad química y características no tóxicas e inocuas. Por lo tanto, presenta amplias posibilidades de aplicación en diversos campos.
Campos de aplicación del polvo de barita (BaSO4)
Agente densificador del lodo de perforación
La barita es la materia prima más común para los agentes densificantes de lodos de perforación a nivel mundial. Actualmente, en la producción de pozos petroleros o en la producción de pozos mixtos de petróleo y gas a nivel mundial, la barita es insustituible. Se consumen aproximadamente 781 TP3T de barita en las actividades de perforación de la industria del petróleo y el gas. La barita puede aumentar la densidad del lodo, generar suficiente presión en la columna de líquido, equilibrar la presión de formación, prevenir accidentes por reventones, enfriar la broca, lubricar la tubería de perforación, sellar la pared del pozo y eliminar los residuos de corte.
Productos químicos de bario
Las sales de bario son materiales químicos básicos inorgánicos y las sales de bario de diferentes especificaciones tienen diferentes usos.
En primer lugar, es la principal fuente para la fabricación de diversos productos químicos a base de bario. Se puede utilizar para fabricar materias primas químicas como óxido de bario, carbonato de bario, cloruro de bario, nitrato de bario, sulfato de bario precipitado, hidróxido de bario y blanco de bario y zinc.
En segundo lugar, el carbonato de bario se puede utilizar en la producción de cerámicas y esmaltes cerámicos, vidrio funcional, materiales magnéticos, componentes electrónicos y otros productos de sal de bario.
En tercer lugar, el sulfato de bario se puede utilizar en pinturas, revestimientos, plásticos, baterías, fundición y otros campos, entre los cuales el sulfato de bario modificado se puede utilizar en mantillo agrícola, películas protectoras de invernaderos, películas de envoltura y otras industrias.
El carbonato de bario de alta pureza se puede utilizar en las industrias de sustratos de cristal líquido y vidrio óptico. El nitrato de bario se puede utilizar en la fabricación de vidrio óptico, pantallas LCD y en la industria electrónica de alta gama. También se utiliza como oxidante, reactivo analítico, así como en bengalas, fuegos artificiales, esmaltes cerámicos y medicamentos. El blanco de bario y zinc, también conocido como litopón, es un pigmento blanco de alta calidad y uso común. Es una mezcla de sulfato de bario (70%) y sulfuro de zinc (30%). El sulfato de bario precipitado se utiliza principalmente en medicina, recubrimientos y tintas de gama media y alta, plásticos, caucho, vidrio, cerámica y otros campos. El sulfato de bario medicinal se utiliza principalmente en el campo de la imagenología médica.
Rellenos funcionales
1 Rellenos de caucho y plástico
Añadir sulfato de bario a productos de caucho y plástico puede aumentar la resistencia al desgaste, la resistencia a la tracción, la dureza y la resistencia al envejecimiento, a la vez que reduce los costos. Añadirlo a pinturas y recubrimientos puede aumentar el espesor, la resistencia, la durabilidad y la estabilidad de la película de pintura, e incluso dotar a los recubrimientos de cierta funcionalidad.
2 rellenos para fabricación de papel
En la industria papelera, el polvo de barita de alta finura se puede utilizar como relleno y relleno de recubrimiento para papel blanco y papel estucado para mejorar la blancura y la cobertura de la superficie.
3 recubrimientos conductores
Se introduce SnO₂ o Sb₂O₃ modificado como capa envolvente para recubrir barita y se utiliza como revestimiento conductor de color claro. Estos revestimientos conductores tienen baja resistividad. Se utilizan en productos militares, médicos y electrónicos para reducir la interferencia electromagnética y proporcionar efectos antiestáticos.
Materiales de protección radiológica
Debido a su capacidad para absorber eficazmente los rayos X y gamma, se utiliza a menudo en ropa de protección médica como material para capas de aislamiento y capas protectoras externas.
El hormigón de barita, desarrollado por She Ziying y otros, utiliza barita como un agregado importante. Puede aumentar la densidad aparente y la compacidad del hormigón, a la vez que proporciona una buena capacidad de protección contra los rayos X y gamma.
En la industria de la construcción, las estructuras de hormigón de alta densidad que incorporan barita como agregado clave poseen propiedades especiales de protección radiológica. Su capacidad de atenuación de la radiación aumenta proporcionalmente con la concentración de barita. Por lo tanto, la utilizamos para proteger contra los riesgos de radiación de equipos médicos en hospitales, centrales nucleares, laboratorios de instituciones de investigación y otras instalaciones.
Liu Jinwei y otros propusieron el uso de barita para producir nanosulfato de bario. Al añadirlo a una solución de hilado de viscosa, se crea una nueva película compuesta para ropa médica antirrayos X. Este material 44% demuestra una mayor capacidad de absorción de rayos X en comparación con la película de viscosa pura.
materiales magnéticos
Más allá de las amplias aplicaciones materiales de la barita modificada, la barita sirve con frecuencia como fuente de bario para sintetizar materiales de ferrita de bario.
El material magnético de ferrita de bario (BaFe₁₂O₁₉) fue el primer producto de imán permanente industrial de China. Con excelentes propiedades magnéticas, ópticas y electromagnéticas, se aplica en tecnología 5G, sensores, tecnología de sigilo, fibra óptica, medios de grabación, imanes permanentes y biomedicina. Además, los materiales magnéticos de ferrita de bario muestran potencial como fotocatalizadores para la purificación de agua y aire.
Mediante la nanotecnología, los materiales magnéticos de ferrita de bario pueden formar nanoláminas de hexaferrita de bario. Podemos utilizarlas en aplicaciones biomédicas, como la administración de fármacos y la actividad antibacteriana.
Materiales de protección contra ondas electromagnéticas
El sulfato de bario nanomodificado derivado de la barita sirve como material principal en los recubrimientos invisibles. Tiene capacidad de absorber y proteger. ondas electromagnéticas para aplicaciones militares furtivas.
mineralizador de cemento
En la producción de cemento, la adición de barita promueve significativamente la formación y activación de C₃S, a la vez que mejora la calidad del clínker. Aumenta la resistencia inicial del cemento en 20-251 TP₃T y la resistencia posterior en aproximadamente 101 TP₃T. Esto ocurre al reducir la temperatura de sinterización del clínker de 1450 °C a 1300 °C ± 50 °C.
La adición de barita adecuada a las materias primas de cemento a base de ganga de carbón mejora drásticamente la resistencia, especialmente la resistencia inicial, en cementos con baja relación de saturación del clínker. Esto proporciona un enfoque eficaz para el aprovechamiento integral de la ganga de carbón y la producción de cemento bajo en calcio, de bajo consumo energético, de resistencia inicial y alta resistencia.
Fundente y clarificador de vidrio
En la fabricación de vidrio, el sulfato de bario actúa como fundente y clarificador. Su trióxido de azufre (SO₃) presenta una alta solubilidad en el vidrio a bajas temperaturas, la cual disminuye a altas temperaturas, descomponiéndose para liberar dióxido de azufre (SO₂) y oxígeno (O₂). Esto crea efectos de agitación y clarificación que mejoran la uniformidad de la fusión del vidrio, reducen las burbujas y otros defectos, mejoran las propiedades ópticas y aumentan la estabilidad química.
Para vidrio óptico y vidrio decorativo que requieren propiedades ópticas específicas, mejora los efectos visuales y la calidad óptica al tiempo que extiende la vida útil del producto.
agente de contraste
El sulfato de bario se utiliza como un agente de contraste radiográfico clínico común para la visualización del tracto digestivo. La tecnología de modificación de superficies soluciona los problemas de precipitación rápida y la borrosidad de las imágenes de los productos tradicionales. Al combinarse con nanopartículas y la medicina tradicional china, ofrece diversas aplicaciones y un gran potencial de desarrollo.
Aditivos para baterías de iones de litio
La barita a escala nanométrica como dopante del material del ánodo de una batería de iones de litio mejora la actividad de la placa del electrodo, evita el endurecimiento y aumenta la vida útil del ciclo de la batería en aproximadamente 20%.
Agente de tratamiento de aguas residuales
La barita modificada se vuelve más adecuada para aplicaciones ambientales como el tratamiento de aguas residuales y la adsorción de contaminantes. Por ejemplo, la absorción de cromo a largo plazo de la barita se produce mediante el crecimiento epitaxial de una solución sólida de Ba(CrO₄,SO₄) con estructura de barita. La precipitación de Ba(CrO₄,SO₄) sobre la barita reduce significativamente las concentraciones tóxicas de cromato, mejorando así la calidad del agua.
Conclusión
Si bien China posee abundantes recursos de barita, la industria se ha centrado durante mucho tiempo en la exportación de materias primas primarias y se ve afectada por prácticas mineras extensivas y un desarrollo de bajo valor que amenazan la seguridad de los recursos.
Con los avances tecnológicos, la industria de la barita está evolucionando hacia compuestos de alta purificación, ultrafino y alto rendimiento. Los recientes avances en nanomateriales y materiales de gel relleno han mejorado significativamente el valor de utilización de la barita. Los esfuerzos futuros deben centrarse en la mejora del procesamiento profundo, el desarrollo estratégico de industrias emergentes y la expansión de aplicaciones para establecer un mecanismo de desarrollo intensivo, eficiente y ecológico de la industria de la barita en China.
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