La barite, o solfato di bario (BaSO4), è uno dei minerali non metallici più pesanti. La sua densità e stabilità chimica la rendono preziosa nei fluidi di perforazione petrolifera, nel calcestruzzo per la schermatura dalle radiazioni e nei riempitivi ad alte prestazioni. La differenza tra la barite comune e la barite di qualità superiore risiede solitamente nella granulometria. Fresatura a getto è la tecnologia che spinge la barite nella gamma ultrafine e di alto valore.
Cos'è la barite e perché la finezza ne influenza il valore
Il solfato di bario puro ha una densità di circa 4,5 g/cm³. La barite di qualità commerciale per perforazione dovrebbe raggiungere almeno 4,2 g/cm³ per soddisfare le specifiche API 13A. È morbida (circa 3-3,5 sulla scala Mohs) e chimicamente inerte, quindi resiste ad acidi e alcali. Queste proprietà ne facilitano la macinazione. Tuttavia, implicano anche che la polvere debba essere pulita e di granulometria corretta per ogni applicazione.
La barite per perforazione API viene macinata in modo che almeno il 971% di TP3T passi attraverso un setaccio da 75 μm e meno del 30% di TP3T abbia una granulometria inferiore a 6 μm. Questa granulometria è adatta per appesantire i fluidi di perforazione, ma si tratta di un mercato di materie prime. I prodotti di maggior valore richiedono un controllo molto più rigoroso. I gradi per materie plastiche, vernici e schermature dalle radiazioni spesso richiedono valori D97 compresi tra 10 e 45 μm. I riempitivi di solfato di bario precipitato per materie plastiche e rivestimenti hanno valori D50 compresi tra 0,1 e 0,7 μm.
Perforazione di giacimenti petroliferi: appesantimento del fango
Il fango di perforazione trasporta i detriti in superficie, lubrifica la punta e mantiene la pressione idrostatica per prevenire eruzioni. La barite è l'agente appesantente standard perché è densa, economica e non reattiva. Un tipico prodotto di grado API ha una densità di 4,2 g/cm³ ed è macinato a 200 mesh.
La maggior parte della barite API viene prodotta con mulini a rulli o a sfere perché il volume è elevato e la granulometria richiesta è grossolana. I mulini a getto entrano in gioco quando gli operatori necessitano di barite più pulita e fine per fluidi di perforazione specializzati, per il recupero della barite o per il miglioramento di minerali a basso tenore. Un mulino a getto può rimuovere i contaminanti grossolani e restringere la distribuzione granulometrica, migliorando la stabilità della sospensione e riducendo l'affondamento nella colonna di fango.
Schermatura dalle radiazioni: calcestruzzo denso e malta
La barite assorbe i raggi X e le radiazioni gamma grazie all'elevato numero atomico del bario. I costruttori aggiungono aggregati e polvere di barite al calcestruzzo e alla malta per schermare le sale di radiologia, i laboratori e gli impianti nucleari degli ospedali. Il calcestruzzo di barite raggiunge tipicamente densità comprese tra 3,2 e 3,8 t/m³, rispetto a circa 2,3 t/m³ del calcestruzzo ordinario.
Nelle miscele di rivestimento, la finezza è fondamentale. La barite ultrafine riempie i vuoti tra le particelle di aggregato grosso e aumenta la densità del calcestruzzo indurito. Una distribuzione più uniforme delle particelle garantisce inoltre una superficie finale più liscia, aspetto importante in ambienti che devono essere sigillati e puliti. La barite macinata a getto con un D97 inferiore a 45 μm viene spesso utilizzata come frazione fine in queste miscele ad alta densità.
Riempitivi per plastica, vernici e rivestimenti in polvere
Il solfato di bario aggiunge peso, migliora l'isolamento acustico, aumenta la durezza superficiale e agisce come estensore del biossido di titanio in materie plastiche e rivestimenti. Nel polipropilene, PVC, ABS e nelle materie plastiche tecniche, migliora la stabilità dimensionale e la lucentezza superficiale senza i rischi per la salute associati ad alcuni riempitivi a base di metalli. I gradi di solfato di bario precipitato per materie plastiche presentano in genere valori D50 da 0,1 a 0,7 μm e contenuti di BaSO4 pari o superiori a 98,5%.
La barite ultrafine macinata compete con le bariti precipitate in molte applicazioni. La macinazione a getto può restringere la distribuzione granulometrica ed eliminare le particelle di dimensioni eccessive che altrimenti creerebbero striature o difetti di lucentezza nelle vernici in polvere. La barite macinata più grossolanamente, con opzioni D50 intorno a 2, 5, 10 o 20 μm, funge da riempitivo a basso costo per materie plastiche, gomma, pastiglie dei freni e pannelli fonoassorbenti.
Perché un mulino a getto è adatto alla barite ultrafine
I mulini a getto macinano per impatto particella su particella in un flusso di gas ad alta velocità. Polvere epica Mulino a getto a letto fluido minerale non metallico Il mulino sospende la barite secca in un letto fluidizzato e la accelera attraverso ugelli Laval. Poiché l'azione di macinazione avviene tra le particelle e non contro corpi metallici, il mulino mantiene bassa la contaminazione da ferro. Sono disponibili rivestimenti ceramici in allumina, carburo di silicio o zirconia quando la bianchezza è un requisito fondamentale.
Il classificatore dinamico integrato controlla la fase di taglio superiore. Le particelle più grossolane ritornano nella zona di macinazione, mentre quelle più fini vengono espulse immediatamente. Questo impedisce una macinazione eccessiva e mantiene una distribuzione granulometrica omogenea. La serie MQW copre valori D97 da 2 a 45 μm e capacità da 0,3 kg/h per l'unità da laboratorio MQW03 fino a 8.000 kg/h per l'unità di produzione MQW160.
Un altro vantaggio è rappresentato dal funzionamento a bassa temperatura. L'aria compressa in espansione raffredda la camera di macinazione, impedendo così la degradazione di additivi termosensibili o agenti di trattamento superficiale. Per la barite infiammabile, esplosiva o soggetta a ossidazione, il mulino può funzionare in un circuito chiuso di gas inerte.
Abbinare il mulino all'applicazione
Per la barite da perforazione API o gli aggregati grossolani da costruzione, un mulino a rulli o un mulino a sfere sono solitamente la scelta giusta per via della capacità e del costo. Per i gradi premium, come le polveri per la schermatura dalle radiazioni, i riempitivi per materie plastiche, i gradi per vernici e rivestimenti in polvere o il solfato di bario chimico ad alta purezza, il mulino a getto è l'attrezzatura principale. Produce la distribuzione ristretta, la granulometria superiore controllata e la bassa contaminazione richieste dagli acquirenti di questi gradi.
Epic Powder ha applicato questo approccio nella pratica. Progetto di mulino a getto di macinazione del solfato di bario nell'Hebei è stato utilizzato un mulino a getto a letto fluidizzato per produrre solfato di bario ultrafine per applicazioni di riempimento industriale. Ulteriori dettagli sulla linea di apparecchiature sono disponibili su Mulino a getto a letto fluidizzato pagina.
Polvere epica
Polvere epica Progettiamo sistemi di macinazione e classificazione per minerali, prodotti chimici, alimenti e prodotti farmaceutici. Con oltre 20 anni di esperienza nella lavorazione delle polveri, siamo in grado di individuare il mulino più adatto alla granulometria e alla capacità desiderate. Descriveteci il vostro materiale e vi consiglieremo una soluzione collaudata.
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— Jason Wang, Ingegnere