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重晶石中硫酸钡的检测方法及其最新应用方向
2017年11月09日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:2627
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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,晶体常成厚板状。

 

 

重晶石属于混合物,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:

 

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:

 

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。

 

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:

 

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:

 

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:


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:

 

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。

 

作者:Avlon

 

参考文献

[1] 王永青,彭志刚,刘志雄. 酸溶快速重量法测定重晶石中硫酸钡的含量[J]. 科技创新导报,2009,2:19-20.

[2] 李赛峰. 三酸溶矿快速重量法测定重晶石中硫酸钡[J].四川建材,2011,37(2):104-105.

[3] 陈奎. 重晶石矿中硫酸钡含量测定方法的优化[J]. 世界有色金属,2016:51-53.

[4] 李蓉,任轶,王劲榕,等. 含铅重晶石中硫酸钡的测定[J]. 云南冶金,2014,43(4):62-65.

[5] 毛香菊,倪文山,肖芳,等. 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定重晶石选矿流程样品中硫酸钡[J]. 冶金分析,2016,36(9):47-51.

[6] 陈景伟, 宋江涛, 陈朝阳. X射线荧光光谱法测定重晶石中的硫酸钡方法研究[J]. 岩矿测试, 2017, 36(4): 382-387.

[7] 黄玉龙,余敏,吴健玲,等. 能量色散X射线荧光光谱法测定重晶石中的硫酸钡和硫酸铬[J]. 广西师范大学(自然科学版)2003,21(1):352-353.


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