Minéral stratégique émergent pour l'industrie, la barytine est principalement composée de sulfate de baryum (BaSO4). Sa densité élevée, sa grande stabilité chimique et ses propriétés non toxiques et inoffensives la rendent idéale pour de nombreux domaines.
Domaines d'application de la poudre de barytine (BaSO4)
Agent alourdissant pour boues de forage
La barytine est la matière première la plus courante dans le monde pour les agents alourdissants des boues de forage. À l'heure actuelle, la barytine est irremplaçable dans la production de puits de pétrole et de puits mixtes pétrole-gaz. Environ 781 tonnes de barytine sont consommées par les activités de forage dans l'industrie pétrolière et gazière. La barytine peut augmenter la densité des boues, former une pression suffisante dans la colonne de liquide, équilibrer la pression de formation, prévenir les accidents d'éruption, refroidir le trépan, lubrifier la tige de forage, sceller les parois du trou et évacuer les débris de coupe.
Produits chimiques à base de baryum
Les sels de baryum sont des matières chimiques de base inorganiques, et les sels de baryum de spécifications différentes ont des utilisations différentes.
Premièrement, il constitue la principale source de production de divers produits chimiques à base de baryum. Il peut être utilisé pour fabriquer des matières premières chimiques telles que l'oxyde de baryum, le carbonate de baryum, le chlorure de baryum, le nitrate de baryum, le sulfate de baryum précipité, l'hydroxyde de baryum et le blanc de baryum zinc.
Deuxièmement, le carbonate de baryum peut être utilisé dans la production de céramiques et d’émaux céramiques, de verre fonctionnel, de matériaux magnétiques, de composants électroniques et d’autres produits à base de sel de baryum.
Troisièmement, le sulfate de baryum peut être utilisé dans les peintures, les revêtements, les plastiques, les batteries, la fusion et d'autres domaines, parmi lesquels le sulfate de baryum modifié peut être utilisé dans le paillis agricole, le film de protection des serres, le film d'emballage et d'autres industries.
Le carbonate de baryum de haute pureté peut être utilisé dans les industries des cristaux liquides et des substrats de verre optique. Le nitrate de baryum peut être utilisé dans la fabrication de verre optique, d'écrans LCD et d'électronique haut de gamme. Il est également utilisé comme oxydant, réactif analytique, ainsi que dans les fusées éclairantes, les feux d'artifice, les glaçures céramiques et les médicaments. Le blanc de baryum zinc, également appelé lithopone, est un pigment blanc de haute qualité couramment utilisé. Il est un mélange de sulfate de baryum (70%) et de sulfure de zinc (30%). Le sulfate de baryum précipité est principalement utilisé en médecine, dans les revêtements et encres de milieu et haut de gamme, les plastiques, le caoutchouc, le verre, la céramique et d'autres domaines. Le sulfate de baryum médicinal est principalement utilisé en imagerie médicale.
Charges fonctionnelles
1 Charges en caoutchouc et en plastique
L'ajout de sulfate de baryum aux produits en caoutchouc et en plastique peut augmenter la résistance à l'usure, à la traction, la dureté et la résistance au vieillissement, tout en réduisant les coûts. Son ajout aux peintures et revêtements peut augmenter l'épaisseur, la résistance, la durabilité et la stabilité du film de peinture, et même conférer certaines fonctionnalités aux revêtements.
2 charges pour la fabrication du papier
Dans l'industrie papetière, la poudre de barytine de haute finesse peut être utilisée comme charges et charges de couchage pour le papier blanc et le papier couché afin d'améliorer la blancheur et la couverture de surface.
3 Revêtements conducteurs
Introduction de SnO2 ou Sb2O3 modifiés comme couche d'enveloppement de la barytine, et utilisation comme revêtement conducteur clair. Ces revêtements conducteurs présentent une faible résistivité. Ils sont utilisés dans les produits militaires, médicaux et électroniques pour réduire les interférences électromagnétiques et offrir des effets antistatiques.
Matériaux de radioprotection
La barytine absorbe efficacement les rayons X et gamma. On l'utilise souvent dans les vêtements de protection médicale comme matériau pour les couches d'isolation et les couches de protection extérieures.
Le béton de barytine, développé par She Ziying et ses collègues, utilise la barytine comme granulat important. Il peut augmenter la densité apparente et la compacité du béton tout en offrant une bonne protection contre les rayons X et gamma.
Dans le secteur de la construction, les structures en béton haute densité intégrant la barytine comme granulat essentiel possèdent des propriétés de radioprotection particulières. Sa capacité d'atténuation des radiations augmente proportionnellement à la concentration en barytine. C'est pourquoi nous l'utilisons pour protéger des risques liés aux radiations provenant des équipements médicaux dans les hôpitaux, les centrales nucléaires, les laboratoires d'instituts de recherche et autres installations.
Liu Jinwei et d'autres chercheurs ont proposé d'utiliser de la barytine pour produire du sulfate de baryum nanométrique. Son ajout à une solution de filage de viscose crée un nouveau film composite pour vêtements médicaux anti-rayons X. Ce matériau 44% présente une capacité d'absorption des rayons X supérieure à celle d'un film de viscose pure.
Matériaux magnétiques
Au-delà des nombreuses applications matérielles de la barytine modifiée, la barytine sert fréquemment de source de baryum pour la synthèse de matériaux à base de ferrite de baryum.
Le matériau magnétique en ferrite de baryum (BaFe₁₂O₁₉) a été le premier aimant permanent industriel chinois. Doté d'excellentes propriétés magnétiques, optiques et électromagnétiques, il trouve des applications dans la technologie 5G, les capteurs, les technologies furtives, la fibre optique, les supports d'enregistrement, les aimants permanents et la biomédecine. De plus, les matériaux magnétiques en ferrite de baryum présentent un potentiel comme photocatalyseurs pour la purification de l'eau et de l'air.
Grâce à la nanotechnologie, les matériaux magnétiques en ferrite de baryum peuvent former des nanofeuilles d'hexaferrite de baryum. Ces matériaux peuvent être utilisés pour des applications biomédicales, notamment l'administration de médicaments et l'activité antibactérienne.
Matériaux de protection contre les ondes électromagnétiques
Le sulfate de baryum nano-modifié, dérivé de la barytine, est le principal matériau des revêtements furtifs. Il peut absorber et protéger. ondes électromagnétiques pour les applications militaires furtives.
Minéralisant pour ciment
Dans la production de ciment, l'ajout de barytine favorise significativement la formation et l'activation de C3S tout en améliorant la qualité du clinker. Il augmente la résistance initiale du ciment de 20 à 251 TP3T et sa résistance ultérieure d'environ 101 TP3T. Ceci est obtenu en réduisant la température de frittage du clinker de 1 450 °C à 1 300 °C ± 50 °C.
L'ajout de barytine appropriée aux matières premières du ciment à base de gangue de charbon améliore considérablement la résistance, notamment la résistance initiale, du ciment à faible taux de saturation du clinker. Cela constitue une approche efficace pour une utilisation optimale de la gangue de charbon et la production d'un ciment à faible teneur en calcium, économe en énergie, à résistance initiale et à haute résistance.
Flux de verre et clarificateur
Dans la fabrication du verre, le sulfate de baryum sert à la fois de fondant et de clarifiant. Son trioxyde de soufre (SO₃) présente une solubilité élevée dans le verre à basse température, qui diminue à haute température et se décompose en libérant du dioxyde de soufre (SO₂) et de l'oxygène (O₂). Cela crée des effets d'agitation et de clarification qui améliorent l'uniformité de la fusion du verre, réduisent les bulles et autres défauts, améliorent les propriétés optiques et augmentent la stabilité chimique.
Pour le verre optique et le verre décoratif nécessitant des propriétés optiques spécifiques, il améliore les effets visuels et la qualité optique tout en prolongeant la durée de vie du produit.
Agent de contraste
Le sulfate de baryum est un agent de contraste radiologique clinique courant pour la visualisation du tube digestif. La technologie de modification de surface résout les problèmes de précipitation rapide et d'imagerie floue des produits traditionnels. Associé aux nanoparticules et à la médecine traditionnelle chinoise, il offre diverses applications et un potentiel de développement important.
Additifs pour batteries lithium-ion
La barytine à l'échelle nanométrique utilisée comme dopant pour l'anode d'une batterie lithium-ion améliore l'activité de la plaque d'électrode, empêche le durcissement et augmente la durée de vie de la batterie d'environ 20%.
Agent de traitement des eaux usées
La barytine modifiée est plus adaptée aux applications environnementales telles que le traitement des eaux usées et l'adsorption des polluants. Par exemple, l'absorption du chrome à long terme par la barytine se produit par la croissance épitaxiale d'une solution solide de Ba(CrO₄,SO₄) à structure de barytine. La précipitation de Ba(CrO₄,SO₄) sur la barytine réduit significativement les concentrations de chromate toxique, améliorant ainsi la qualité de l'eau.
Conclusion
Bien que la Chine possède d’abondantes ressources en barytine, l’industrie s’est longtemps concentrée sur l’exportation de matières premières primaires, souffrant de pratiques minières extensives et d’un développement à faible valeur ajoutée qui menacent la sécurité des ressources.
Grâce aux progrès technologiques, l'industrie de la barytine évolue vers des composites à haute purification, ultra-fins et hautes performances. Les récents développements dans les nanomatériaux et les matériaux en gel chargé ont considérablement amélioré la valeur d'utilisation de la barytine. Les efforts futurs devront privilégier l'amélioration approfondie des procédés de transformation, le développement stratégique des industries émergentes et l'expansion des applications afin d'établir un mécanisme de développement intensif, efficace et écologique de l'industrie de la barytine en Chine.
Poudre épique
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