重晶石は、新興産業の戦略的鉱物として、主成分が硫酸バリウム（BaSO4）です。密度が高く、化学的に安定しており、無毒・無害な特性を持つため、多くの分野で幅広い応用が期待されています。
重晶石粉末（BaSO4）の応用分野
掘削泥水加重剤
重晶石は、世界で最も一般的に掘削泥水増粘剤として使用されている原料です。現在、世界中の油井生産または油ガス混合井生産において、重晶石は不可欠な存在です。石油・ガス産業における掘削活動では、約78%の重晶石が消費されています。重晶石は泥水の密度を高め、十分な液柱圧を形成し、地層圧力のバランスを取り、噴出事故を防ぐだけでなく、掘削ビットの冷却、掘削パイプの潤滑、坑井壁のシール、掘削残骸の排出といった効果があります。
バリウム化学製品
バリウム塩は無機化学基礎物質であり、異なる規格のバリウム塩は用途が異なります。
まず、バリウムは様々なバリウム化学製品の製造における主要な原料です。酸化バリウム、炭酸バリウム、塩化バリウム、硝酸バリウム、沈降硫酸バリウム、水酸化バリウム、亜鉛バリウム白などの化学原料の製造に使用できます。
第二に、炭酸バリウムは、セラミックやセラミック釉薬、機能性ガラス、磁性材料、電子部品、その他のバリウム塩製品の製造に使用できます。
第三に、硫酸バリウムは塗料、コーティング、プラスチック、電池、製錬などの分野で使用することができ、その中でも改質硫酸バリウムは農業用マルチ、温室保護フィルム、ラッピングフィルムなどの産業で使用することができます。
高純度炭酸バリウムは、液晶および光学ガラス基板産業で使用されています。硝酸バリウムは、光学ガラス、液晶画面、ハイエンドエレクトロニクス産業の製造に使用されています。また、酸化剤、分析試薬、照明弾、花火、陶磁器の釉薬、医薬品などにも使用されています。亜鉛バリウム白はリトポンとも呼ばれ、広く使用されている高品質の白色顔料です。硫酸バリウム（70%）と硫化亜鉛（30%）の混合物です。沈降硫酸バリウムは主に医薬品、中高級コーティング剤・インク、プラスチック、ゴム、ガラス、セラミックスなどの分野で使用されています。医用硫酸バリウムは主に医療用画像分野で使用されています。
機能性充填剤
1 ゴムおよびプラスチック充填剤
硫酸バリウムをゴムやプラスチック製品に添加することで、耐摩耗性、引張強度、硬度、耐老化性を向上させながら、コストを削減できます。塗料やコーティング剤に添加することで、塗膜の厚さ、強度、耐久性、安定性を向上させ、さらにはコーティング剤に一定の機能性を付与することもできます。
2 製紙用充填剤
製紙業界では、高微粒子重晶石粉末を白紙やコート紙の充填剤やコーティング充填剤として使用し、白色度や表面被覆率を向上させます。
3 導電性コーティング
重晶石を被覆するラッピング層として改質SnO2またはSb2O3を導入し、淡色導電性コーティングとして利用します。このような導電性コーティングは電気抵抗が低く、軍事、医療、電子製品において電磁干渉を低減し、静電気防止効果を発揮するために使用されています。
放射線防護材料
重晶石はX線やガンマ線を効果的に吸収するため、医療用防護服の隔離層や外側の保護層の材料としてよく使用されます。
謝子英らが開発した重晶石コンクリートは、重晶石を重要な骨材として用いており、コンクリートの見かけ密度と緻密性を高めると同時に、X線やガンマ線に対する優れた遮蔽性能も備えています。
建設業界では、重晶石を主要骨材として用いた高密度コンクリート構造物が、特殊な放射線防護特性を有しています。重晶石の濃度に比例して放射線減衰能も向上するため、病院、原子力発電所、研究機関の実験室など、医療機器からの放射線障害を遮蔽する用途に使用されています。
劉金偉らは、重晶石を用いてナノ硫酸バリウムを製造することを提案した。これをビスコース紡糸溶液に添加することで、医療用X線防護服用の新しい複合フィルムが作製される。この材料は、純粋なビスコースフィルムと比較して44%高いX線吸収能を示す。
磁性材料
改質重晶石の幅広い材料用途を超えて、重晶石はバリウムフェライト材料を合成するためのバリウム源として頻繁に使用されます。
バリウムフェライト磁性材料（BaFe₁₂O₁₉）は、中国で最も初期の工業用永久磁石製品です。優れた磁気特性、光学特性、電磁特性を有し、5G技術、センサー、ステルス技術、光ファイバー、記録媒体、永久磁石、バイオメディカルなどの分野で応用されています。さらに、バリウムフェライト磁性材料は、水質浄化および空気浄化用の光触媒としての可能性も示唆しています。
ナノテクノロジーにより、バリウムフェライト磁性材料はヘキサフェライトバリウムナノシートを形成することができます。これは、薬物送達や抗菌作用などのバイオメディカル用途に活用できます。
電磁波シールド材
重晶石由来のナノ改質硫酸バリウムは、ステルスコーティングの主成分として使用され、吸収・遮蔽効果があります。 電磁波 軍事ステルス用途向け。
セメント鉱化剤
セメント製造において、重晶石の添加はC3Sの生成と活性化を著しく促進し、同時にクリンカーの品質を向上させます。重晶石の添加により、セメントの初期強度は20～25%TP3T、後期強度は約10%TP3T増加します。これは、クリンカーの焼結温度を1450℃から1300℃±50℃に下げた場合の数値です。
石炭鉱石系セメント原料に適切な重晶石を添加することで、低クリンカー飽和比セメントの強度、特に初期強度が飛躍的に向上します。これにより、石炭鉱石を総合的に利用し、低カルシウム、省エネ、初期強度、高強度セメントを生産するための効果的なアプローチが実現します。
ガラスフラックスと清澄剤
ガラス製造において、硫酸バリウムはフラックスと清澄剤の両方の役割を果たします。硫酸バリウムに含まれる三酸化硫黄（SO₃）は、低温ではガラスへの溶解度が高く、高温になると溶解度が低下し、分解して二酸化硫黄（SO₂）と酸素（O₂）を放出します。これにより、ガラスの溶融均一性が向上し、気泡などの欠陥が低減し、光学特性が向上し、化学的安定性も向上します。
特殊な光学特性が求められる光学ガラスや装飾ガラスの場合、視覚効果や光学品質を向上させ、製品寿命を延ばします。
造影剤
硫酸バリウムは、消化管造影のための一般的な臨床X線造影剤として使用されています。表面改質技術は、従来の製品に見られる沈殿の速さと画像のぼやけといった問題を解決します。ナノ粒子や漢方薬と組み合わせることで、多様な用途と開発の可能性が広がります。
リチウムイオン電池添加剤
ナノスケールの重晶石をリチウムイオン電池の陽極材料ドーパントとして使用すると、電極板の活性が向上し、硬化が防止され、電池のサイクル寿命が約 20% 長くなります。
下水処理剤
改質重晶石は、廃水処理や汚染物質吸着といった環境用途により適しています。例えば、重晶石は、重晶石構造を有するBa(CrO₄,SO₄)固溶体のエピタキシャル成長を通じて、長期的なクロム吸収を実現します。重晶石上にBa(CrO₄,SO₄)が析出することで、有毒なクロム酸濃度が大幅に低減し、水質環境の改善につながります。
結論
中国は豊富な重晶石資源を保有しているものの、業界は長年にわたり一次原材料の輸出に重点を置いてきたため、過酷な採掘行為や価値の低い開発によって資源の安全保障が脅かされている。
技術の進歩に伴い、重晶石産業は高純度化、超微細化、高性能複合材料へと進化を遂げています。近年のナノ材料や充填ゲル材料の発展は、重晶石の利用価値を著しく高めています。今後は、深層加工の改善、戦略的新興産業の育成、そして用途拡大に重点を置き、中国における集約的、効率的、かつ環境に優しい重晶石産業の発展メカニズムを構築していく必要があります。
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