重晶石化学式_硫酸钡晶体_硫酸钡晶须应用

重晶石是以硫酸钡(BaSO4)为主要成分的非金属矿产品,纯重晶石显白色、有光泽,由于杂质的混入显示灰色、浅红色、浅黄色等。重晶石系硫酸盐矿物,属于自然界分布最广的含钡矿物。重晶石化学性质稳定,不溶于水和盐酸,无磁性和毒性。

硫酸钡晶胞中的钡原子可被其他元素完全类质同象代替,比如被锶元素取代,形成天青石;被铅部分替代,形成北投石(因产自台湾北投温泉而得名)。正交(斜方)晶系重晶石化学式,晶体常成厚板状。

硫酸钡晶体_重晶石化学式_硫酸钡晶须应用

重晶石属于混合物重晶石化学式,必须对重晶石进行提纯才可获得纯的硫酸钡,因此重晶石中硫酸钡的分析检测方法显得尤为重要。以下对重晶石中硫酸钡的几种最新的常用检测方法进行简介。

1、硫酸钡重量法

硫酸钡重量法以称重反应生成的硫酸钡的方式测定硫酸钡量。主要有以下几种方法。

1.1 酸溶快速重量法

王永青等[1]称取一定量(质量为m)的重晶石矿粉,用王水及氢氟酸溶液对重晶石进行溶解,获得可溶性盐类,再用盐酸和氯化铵混合液溶解硫酸钡,最后获得纯的硫酸钡(质量为n),用n/m即可表示重晶石中硫酸钡的含量。研究表明,此法简单、快速,相对偏差较小,其工艺过程如下:

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图2 酸溶快速重量法

1.2 三酸溶矿快速重量法

李赛峰等[2]人利用盐酸、硝酸、氢氟酸溶液,对重晶石进行溶解,再通过后处理获得了重晶石中的硫酸钡,此法方便、简单、快速,精密度和准确度较理想,其过程如下:

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图3 三酸溶矿快速重量法

1.3 碳酸钠-氧化锌半熔分解重量法

陈奎[3]利用碳酸钠-氧化锌半熔法分解试样,以重量法测定了重晶石中的钡含量,间接测得硫酸钡含量。其实验过程如图4所示。

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图4 碳酸钠-氧化锌半熔分解重量法

2、铬酸钡容量法

铬酸钡容量法通过滴定铬酸根离子间接测定硫酸钡含量。

李蓉等[4]采用铬酸钡容量法及电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对含铅重晶石中硫酸钡的含量进行了测定,研究表明:铬酸钡容量法测定硫酸钡的范围为10%~99.9%,应用于重选硫酸钡试验回收,平衡效果良好,其主要的实验过程如下:

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图5 铬酸钡容量法检测重晶石中硫酸钡的含量

3、其他新方法

以上的称重法或者容量法,在使用过程中均导致部分硫酸根或者钙流失,检测结果出现偏差,而实际中要求越来越高,因此出现了很多新型的方法,本文简要介绍以下几种。

3.1 电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)

毛香菊等[5]用稀盐酸低温溶解试样,再采用高温熔融-热水浸取得方法处理沉淀,最后用HNO3-HClO4溶解,以电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测量样品溶液中的钡元素含量,利用硫酸钡化学式反算重晶石中硫酸钡的含量。其试验流程如下:

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图6 ICP-AES测定硫酸钡含量

3.2 X射线荧光光谱法(XRF)

陈景伟等[6]利用熔融制样的方法,对试样采用X射线荧光分析,并称取一定量的硫酸钡等物质配成标准溶液,制作标准曲线用于对比分析。其试验过程如下:

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图7 XRF分析法

3.3 能量色散X射线荧光光谱法

黄玉龙等[7]对粉末压片的重晶石试样,进行了能量色散X射线荧光分析,并通过对试样的研磨时间、压片的压力、保压时间、称量等因素进行了条件试验,确定了取样条件,并用强度校正法进行了校正,结果表明,此法具有准确度高,过程简单,耗时短等优点。其试验过程如下:

图8 能量色散X射线荧光测量法

4、重晶石的最新应用方向

利用重晶石的比重大,在钻井行业,常用于调节泥浆的比重;利用其白色耐久性,在涂料、油漆、橡胶、造纸等领域,常作为填料用于调节其材料的力学性能、美白性能。重晶石除了以上的应用方向外,最新的应用方向如下:

4.1 土壤测试

土壤的pH值和其他土壤质量的测试使用有色指示剂,土壤中的小颗粒(通常是粘土)能使试验混合物云雾化,使其难以看到指示剂的颜色。而硫酸钡与这些颗粒结合,使它们更重,所以它们落到底部,达到土壤测试的目的。

4.2 造影剂

医学中的X射线成像及其他诊断时,所说得“钡餐”即是硫酸钡,虽然钡元素是一种重金属,而且它的水溶性化合物通常毒性很高,但硫酸钡溶解度很低,保护病人不能吸收有害的金属,同时硫酸钡也容易排出体外。由于钡原子数比较高。它的化合物更能吸收X射线。

4.3 辐射测量

利用硫酸钡对金属材料的高反射率及其近琅勃特性,采用硫酸钡(有时也用聚四氟乙烯)对球体内表面进行涂层,可以获知辐射量的大小。

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