Minerale strategico emergente per l'industria, la barite è composta principalmente da solfato di bario (BaSO4). Presenta un'elevata densità, un'elevata stabilità chimica e caratteristiche atossiche e innocue. Presenta quindi ampie prospettive di applicazione in molti settori.
Campi di applicazione della polvere di barite (BaSO4)
Agente di appesantimento del fango di perforazione
La barite è la materia prima più comune al mondo per gli agenti di appesantimento dei fanghi di perforazione. Attualmente, nella produzione di pozzi petroliferi o nella produzione di pozzi misti di petrolio e gas in tutto il mondo, la barite è insostituibile. Circa 781 tonnellate di barite vengono consumate dalle attività di perforazione nel settore petrolifero e del gas. La barite può aumentare la densità del fango, creare una pressione sufficiente nella colonna di liquido, bilanciare la pressione di formazione, prevenire incidenti da scoppio, raffreddare la punta di perforazione, lubrificare il tubo di perforazione, sigillare la parete del foro e rimuovere i detriti tagliati.
Prodotti chimici al bario
I sali di bario sono materiali chimici di base inorganici e sali di bario di diverse specifiche hanno usi diversi.
In primo luogo, è la principale fonte per la produzione di vari prodotti chimici a base di bario. Può essere utilizzato per produrre materie prime chimiche come ossido di bario, carbonato di bario, cloruro di bario, nitrato di bario, solfato di bario precipitato, idrossido di bario e bianco di zinco-bario.
In secondo luogo, il carbonato di bario può essere utilizzato nella produzione di ceramiche e smalti ceramici, vetro funzionale, materiali magnetici, componenti elettronici e altri prodotti a base di sali di bario.
In terzo luogo, il solfato di bario può essere utilizzato in vernici, rivestimenti, materie plastiche, batterie, fusioni e altri campi, tra cui il solfato di bario modificato può essere utilizzato nella pacciamatura agricola, nella pellicola protettiva per serre, nella pellicola di imballaggio e in altri settori.
Il carbonato di bario ad elevata purezza può essere utilizzato nell'industria dei cristalli liquidi e dei substrati in vetro ottico. Il nitrato di bario può essere utilizzato nella produzione di vetro ottico, schermi LCD e nell'industria elettronica di fascia alta. Viene anche utilizzato come ossidante, reagente analitico, nonché in razzi, fuochi d'artificio, smalti ceramici e medicinali. Il bianco di bario e zinco, noto anche come litopone, è un pigmento bianco di alta qualità comunemente utilizzato. È una miscela di solfato di bario (70%) e solfuro di zinco (30%). Il solfato di bario precipitato è utilizzato principalmente in medicina, rivestimenti e inchiostri di fascia media e alta, materie plastiche, gomma, vetro, ceramica e altri settori. Il solfato di bario medicinale è utilizzato principalmente nel campo dell'imaging medico.
riempitivi funzionali
1 Riempitivi in gomma e plastica
L'aggiunta di solfato di bario a prodotti in gomma e plastica può aumentare la resistenza all'usura, la resistenza alla trazione, la durezza e la resistenza all'invecchiamento, riducendo al contempo i costi. Aggiungendolo a vernici e rivestimenti, è possibile aumentare lo spessore, la resistenza, la durata e la stabilità del film di vernice e persino conferire ai rivestimenti una certa funzionalità.
2 Riempitivi per la fabbricazione della carta
Nell'industria cartaria, la polvere di barite ad alta finezza può essere utilizzata come riempitivo e riempitivo di rivestimento per carta bianca e patinata per migliorarne il grado di bianco e la coprenza superficiale.
3 Rivestimenti conduttivi
Introduzione di SnO₂ o Sb₂O₂ modificato come strato di rivestimento per la barite, e utilizzo come rivestimento conduttivo di colore chiaro. Questi rivestimenti conduttivi hanno una bassa resistività. Vengono utilizzati in prodotti militari, medicali ed elettronici per ridurre le interferenze elettromagnetiche e fornire effetti antistatici.
Materiali di protezione dalle radiazioni
Poiché la barite può assorbire efficacemente i raggi X e gamma, viene spesso utilizzata negli indumenti protettivi medici come materiale per strati isolanti e strati protettivi esterni.
Il calcestruzzo di barite sviluppato da She Ziying e altri, utilizzando la barite come aggregato importante, può aumentare la densità apparente e la compattezza del calcestruzzo, offrendo al contempo una buona capacità di schermatura contro i raggi X e i raggi gamma.
Nel settore edile, le strutture in calcestruzzo ad alta densità che incorporano la barite come aggregato chiave possiedono speciali proprietà di radioprotezione. La sua capacità di attenuazione delle radiazioni aumenta proporzionalmente alla concentrazione di barite. Pertanto, la utilizziamo per proteggere dai rischi radiologici derivanti da apparecchiature mediche in ospedali, centrali nucleari, laboratori di istituti di ricerca e altre strutture.
Liu Jinwei e altri hanno proposto di utilizzare la barite per produrre solfato di bario nano. Aggiungendola alla soluzione di filatura di viscosa, si crea un nuovo film composito per indumenti medicali anti-raggi X. Questo materiale dimostra una capacità di assorbimento dei raggi X superiore a quella del film di pura viscosa.
Materiali magnetici
Oltre alle ampie applicazioni della barite modificata come materiale, la barite viene spesso utilizzata come fonte di bario per la sintesi di materiali di ferrite di bario.
Il materiale magnetico in ferrite di bario (BaFe₁₂O₁₉) è stato il primo prodotto magnete permanente industriale cinese. Grazie alle sue eccellenti proprietà magnetiche, ottiche ed elettromagnetiche, trova applicazioni nella tecnologia 5G, nei sensori, nella tecnologia stealth, nella fibra ottica, nei supporti di registrazione, nei magneti permanenti e nella biomedicina. Inoltre, i materiali magnetici in ferrite di bario mostrano un potenziale come fotocatalizzatori per la purificazione di acqua e aria.
Grazie alla nanotecnologia, i materiali magnetici in ferrite di bario possono formare nanosfoglie di esaferrite di bario. Possiamo utilizzarle per applicazioni biomediche, tra cui la somministrazione di farmaci e l'attività antibatterica.
Materiali di schermatura delle onde elettromagnetiche
Il solfato di bario nanomodificato derivato dalla barite è il materiale principale nei rivestimenti stealth. Può assorbire e schermare onde elettromagnetiche per applicazioni stealth militari.
Mineralizzatore di cemento
Nella produzione del cemento, l'aggiunta di barite promuove significativamente la formazione e l'attivazione di C3S, migliorando al contempo la qualità del clinker. Aumenta la resistenza iniziale del cemento di 20-25 TP³T e la resistenza successiva di circa 10 TP³T. Questo avviene riducendo la temperatura di sinterizzazione del clinker da 1450 °C a 1300 °C ± 50 °C.
L'aggiunta di barite appropriata alle materie prime cementizie a base di ganga di carbone aumenta significativamente la resistenza, in particolare quella iniziale, nei cementi a basso rapporto di saturazione del clinker. Questo fornisce un approccio efficace per l'utilizzo completo della ganga di carbone e la produzione di cemento a basso contenuto di calcio, a risparmio energetico, con resistenza iniziale e alta resistenza.
Flusso di vetro e chiarificatore
Nella produzione del vetro, il solfato di bario funge sia da fondente che da chiarificante. Il suo triossido di zolfo (SO₃) mostra un'elevata solubilità nel vetro a basse temperature, che diminuisce ad alte temperature, decomponendosi e rilasciando anidride solforosa (SO₂) e ossigeno (O₂). Questo crea effetti di agitazione e chiarificazione che migliorano l'uniformità della fusione del vetro, riducono la formazione di bolle e altri difetti, migliorano le proprietà ottiche e aumentano la stabilità chimica.
Per vetri ottici e vetri decorativi che richiedono proprietà ottiche specifiche, migliora gli effetti visivi e la qualità ottica, prolungando al contempo la durata del prodotto.
agente di contrasto
Il solfato di bario è un comune mezzo di contrasto radiografico clinico per la visualizzazione del tratto digerente. La tecnologia di modificazione superficiale risolve i problemi di rapida precipitazione e di sfocatura delle immagini tipici dei prodotti tradizionali. In combinazione con nanoparticelle e medicina tradizionale cinese, offre diverse forme di applicazione e un potenziale di sviluppo.
Additivi per batterie agli ioni di litio
La barite su scala nanometrica utilizzata come materiale dopante per l'anodo delle batterie agli ioni di litio migliora l'attività della piastra dell'elettrodo, previene l'indurimento e aumenta la durata del ciclo di vita della batteria di circa 20%.
agente di trattamento delle acque reflue
La barite modificata diventa più adatta ad applicazioni ambientali come il trattamento delle acque reflue e l'assorbimento di inquinanti. Ad esempio, l'assorbimento di cromo a lungo termine da parte della barite avviene attraverso la sovracrescita epitassiale di una soluzione solida di Ba(CrO₄,SO₄) con struttura baritica. La precipitazione di Ba(CrO₄,SO₄) sulla barite riduce significativamente le concentrazioni tossiche di cromati, migliorando la qualità dell'acqua.
Conclusione
Sebbene la Cina possieda abbondanti risorse di barite, il settore si è a lungo concentrato sull'esportazione di materie prime primarie, soffrendo a causa delle estese pratiche estrattive e dello sviluppo di basso valore che minacciano la sicurezza delle risorse.
Con il progresso tecnologico, l'industria della barite si sta evolvendo verso compositi ad alta purificazione, ultra-finezza e alte prestazioni. I recenti sviluppi nei nanomateriali e nei materiali in gel riempiti hanno migliorato significativamente il valore di utilizzo della barite. Gli sforzi futuri dovrebbero concentrarsi sul miglioramento della lavorazione, sullo sviluppo strategico delle industrie emergenti e sull'espansione delle applicazioni per stabilire un meccanismo di sviluppo dell'industria della barite intensivo, efficiente e rispettoso dell'ambiente in Cina.
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