Como um mineral estratégico para uma indústria emergente, a barita é composta principalmente de sulfato de bário (BaSO4). Possui alta densidade, forte estabilidade química e características atóxicas e inofensivas. Portanto, apresenta amplas perspectivas de aplicação em diversos campos.
Campos de aplicação do pó de barita (BaSO4)
Agente de ponderação de lama de perfuração
A barita é a matéria-prima mais comum para agentes de ponderação de lama de perfuração no mundo. Atualmente, na produção de poços de petróleo ou na produção de poços mistos de petróleo e gás em todo o mundo, a barita é insubstituível. Cerca de 781 TP3T das vendas de barita são consumidas pelas pessoas em atividades de perfuração na indústria de petróleo e gás. A barita pode aumentar a densidade da lama, formar pressão suficiente na coluna de líquido, equilibrar a pressão de formação, prevenir acidentes de ruptura, resfriar a broca, lubrificar o tubo de perfuração, selar a parede do poço e remover os detritos do corte.
Produtos químicos de bário
Sais de bário são materiais químicos básicos inorgânicos, e sais de bário de diferentes especificações têm usos diferentes.
Em primeiro lugar, é a principal fonte para a fabricação de diversos produtos químicos de bário. Pode ser usado para fabricar matérias-primas químicas como óxido de bário, carbonato de bário, cloreto de bário, nitrato de bário, sulfato de bário precipitado, hidróxido de bário e branco de bário e zinco.
Em segundo lugar, o carbonato de bário pode ser usado na produção de cerâmicas e esmaltes cerâmicos, vidros funcionais, materiais magnéticos, componentes eletrônicos e outros produtos de sal de bário.
Terceiro, o sulfato de bário pode ser usado em tintas, revestimentos, plásticos, baterias, fundição e outros campos, entre os quais o sulfato de bário modificado pode ser usado em cobertura morta agrícola, película protetora de estufas, filme de embalagem e outras indústrias.
O carbonato de bário de alta pureza pode ser utilizado nas indústrias de substratos de cristal líquido e vidro óptico. O nitrato de bário pode ser utilizado na fabricação de vidro óptico, telas de LCD e na indústria eletrônica de ponta. Também é utilizado como oxidante, reagente analítico, bem como em sinalizadores, fogos de artifício, esmaltes cerâmicos e medicamentos. O branco de bário e zinco, também conhecido como litopona, é um pigmento branco de alta qualidade comumente utilizado. É uma mistura de sulfato de bário (70%) e sulfeto de zinco (30%). O sulfato de bário precipitado é utilizado principalmente na medicina, revestimentos e tintas de médio e alto padrão, plásticos, borracha, vidro, cerâmica e outras áreas. O sulfato de bário medicinal é utilizado principalmente na área de imagens médicas.
Enchimentos funcionais
1 Enchimentos de borracha e plástico
Adicionar sulfato de bário a produtos de borracha e plástico pode aumentar a resistência ao desgaste, a resistência à tração, a dureza e a resistência ao envelhecimento, reduzindo custos. Adicioná-lo a tintas e revestimentos pode aumentar a espessura, a resistência, a durabilidade e a estabilidade da película de tinta, e até mesmo conferir aos revestimentos certa funcionalidade.
2 Enchimentos para fabricação de papel
Na indústria de fabricação de papel, o pó de barita de alta finura pode ser usado como enchimento e revestimento para papel branco e papel revestido para melhorar a brancura e a cobertura da superfície.
3 Revestimentos condutores
Introdução de SnO₂ ou Sb₂O₂ modificados como camada de envoltório para revestir barita e sua utilização como revestimento condutor de cor clara. Esses revestimentos condutores apresentam baixa resistividade. São utilizados em produtos militares, médicos e eletrônicos para reduzir a interferência eletromagnética e proporcionar efeitos antiestáticos.
Materiais de proteção contra radiação
Como a barita pode absorver raios X e raios gama com eficácia, ela é frequentemente usada em roupas de proteção médica como material para camadas de isolamento e camadas externas de proteção.
O concreto de barita desenvolvido por She Ziying e outros, utilizando barita como um agregado importante, pode aumentar a densidade aparente e a compactação do concreto, ao mesmo tempo em que proporciona boa capacidade de blindagem contra raios X e raios gama.
Na indústria da construção civil, estruturas de concreto de alta densidade que incorporam barita como agregado essencial possuem propriedades especiais de proteção contra radiação. Sua capacidade de atenuação de radiação aumenta proporcionalmente com a concentração de barita. Por isso, utilizamos essa tecnologia para proteger contra riscos de radiação de equipamentos médicos em hospitais, usinas nucleares, laboratórios de instituições de pesquisa e outras instalações.
Liu Jinwei e outros propuseram o uso de barita para produzir nano sulfato de bário. Ao adicioná-lo à solução de fiação de viscose, cria-se um novo filme composto para roupas médicas anti-raios-X. Este material demonstra maior capacidade de absorção de raios-X do 44% em comparação com o filme de viscose pura.
Materiais magnéticos
Além das amplas aplicações materiais da barita modificada, a barita frequentemente serve como uma fonte de bário para sintetizar materiais de ferrita de bário.
O material magnético de ferrite de bário (BaFe₁₂O₁₉) foi o primeiro produto de ímã permanente industrial da China. Com excelentes propriedades magnéticas, ópticas e eletromagnéticas, ele encontra aplicações em tecnologia 5G, sensores, tecnologia stealth, fibra óptica, mídia de gravação, ímãs permanentes e biomedicina. Além disso, os materiais magnéticos de ferrite de bário apresentam potencial como fotocatalisadores para purificação de água e ar.
Por meio da nanotecnologia, materiais magnéticos de ferrita de bário podem formar nanofolhas de hexaferrita de bário. Podemos usá-las para aplicações biomédicas, incluindo administração de fármacos e atividade antibacteriana.
Materiais de blindagem contra ondas eletromagnéticas
O sulfato de bário nanomodificado derivado de barita serve como material primário em revestimentos furtivos. Ele pode absorver e proteger ondas eletromagnéticas para aplicações militares furtivas.
Mineralizador de cimento
Na produção de cimento, a adição de barita promove significativamente a formação e ativação de C3S, melhorando a qualidade do clínquer. Ela aumenta a resistência inicial do cimento em 20-25% e a resistência posterior em cerca de 10%. Isso ocorre ao reduzir a temperatura de sinterização do clínquer de 1450 °C para 1300 °C ± 50 °C.
A adição de barita apropriada às matérias-primas de cimento à base de ganga de carvão aumenta drasticamente a resistência, especialmente a resistência inicial, em cimentos com baixa taxa de saturação de clínquer. Isso proporciona uma abordagem eficaz para o aproveitamento integral da ganga de carvão e a produção de cimento com baixo teor de cálcio, com economia de energia, resistência inicial e alta resistência.
Fluxo de vidro e clarificador
Na fabricação de vidro, o sulfato de bário atua como fundente e clarificante. Seu trióxido de enxofre (SO₃) demonstra alta solubilidade no vidro a baixas temperaturas, que diminui em altas temperaturas, decompondo-se para liberar dióxido de enxofre (SO₂) e oxigênio (O₂). Isso cria efeitos de agitação e clarificação que melhoram a uniformidade da fusão do vidro, reduzem bolhas e outros defeitos, aprimoram as propriedades ópticas e aumentam a estabilidade química.
Para vidro óptico e vidro decorativo que exigem propriedades ópticas específicas, ele melhora os efeitos visuais e a qualidade óptica, ao mesmo tempo que prolonga a vida útil do produto.
Agente de contraste
O sulfato de bário é um agente de contraste radiológico clínico comum para visualização do trato digestivo. A tecnologia de modificação de superfície soluciona os problemas de precipitação rápida e imagens borradas causados por produtos tradicionais. Quando combinada com nanopartículas e a medicina tradicional chinesa, oferece diversas formas de aplicação e potencial de desenvolvimento.
Aditivos para baterias de íons de lítio
A barita em nanoescala como dopante do material do ânodo da bateria de íons de lítio melhora a atividade da placa do eletrodo, previne o endurecimento e aumenta a vida útil do ciclo da bateria em aproximadamente 20%.
Agente de tratamento de esgoto
A barita modificada torna-se mais adequada para aplicações ambientais, como tratamento de águas residuais e adsorção de poluentes. Por exemplo, a absorção de cromo a longo prazo pela barita ocorre por meio do crescimento epitaxial excessivo de uma solução sólida de Ba(CrO₄,SO₄) com estrutura de barita. A precipitação de Ba(CrO₄,SO₄) na barita reduz significativamente as concentrações de cromato tóxico, melhorando a qualidade do ambiente aquático.
Conclusão
Embora a China possua abundantes recursos de barita, a indústria há muito tempo se concentra na exportação de matérias-primas primárias, sofrendo com práticas de mineração extensivas e desenvolvimento de baixo valor que ameaçam a segurança dos recursos.
Com o avanço tecnológico, a indústria de barita está evoluindo para compósitos de alta purificação, ultrafinura e alto desempenho. Os recentes desenvolvimentos em nanomateriais e materiais de gel com carga aumentaram significativamente o valor de utilização da barita. Os esforços futuros devem enfatizar a melhoria do processamento profundo, o desenvolvimento estratégico de indústrias emergentes e a expansão das aplicações para estabelecer um mecanismo de desenvolvimento intensivo, eficiente e sustentável da indústria de barita na China.
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