重晶石主要用于石油、化工、油漆、填料等工業(yè)部門,其中80~90%用作石油鉆井中的泥漿加重劑。表3列出了它的主要用途。重晶石粉:重晶石粉又名天然硫酸鋇,產品主要用于石油天然氣鉆井泥漿的加重劑,生產立德粉或作為X射線的屏蔽劑用于醫(yī)學、原子能工業(yè)、車輛制動材料、包裝帶、油漆、醫(yī)院防輻射重力墻等行業(yè)。
重晶石粉,又稱硫酸鋇粉,化學組成為BaS04,晶體屬正交(斜方)晶系的硫酸鹽礦物,具有密度大、化學性質和熱學性質穩(wěn)定等特點,主要用于石油、化工、油漆、填料、造紙、橡膠、塑膠等工業(yè)部門。天然的重晶石主要成分是硫酸鋇(BaS04),并且含量不低,可以達到95%以上。但由于其含有鐵等致色物,使重晶石的顏色較差,白度不足。
重晶石粉屬于無機礦物,即使將其白度增加,其與油漆或涂料等的有機物或高分子聚合物材料在化學結構和物理形態(tài)上存在差異,兩者的表面性質不同導致其相容性和親和性會有差別,在作填充料時,很難均勻分散而影響復合材料的機械性能,從而難以發(fā)揮無機填料的功能性、表面活性和小尺寸等優(yōu)良特性,影響其在油漆或涂料等領域的應用。
物理涂層是在粉末表面處理或樹脂等對粉末表面進行的處理。物理涂層改性過程中應用冷、熱兩種方法可實現(xiàn)。主要影響因素的顆粒形狀表面積,孔隙度,涂布劑,涂覆過程等的表面涂層處理效果?;瘜W涂層是指被吸附的表面上的無機粉末或顆粒的表面上的化學反應,采用涂覆與有機化合物中的官能團顆粒與表面改性的方法。目前高能量表面改性技術復雜、成本高,很難實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化。
步驟:
階段:破碎重晶石大塊物料經(jīng)破碎機破碎到能進入磨粉機的入料細度(15mm-50mm)。
第二階段:磨粉破碎后的重晶石小塊物料經(jīng)提升機送至料倉,再經(jīng)振動給料機將其均勻定量的送入磨機研磨室內進行研磨。細粉加工可選用LM立式輥磨機、MTW歐版磨、5X歐版智能磨;超細粉加工可選用MW環(huán)輥微粉磨、LUM超細立磨;粗粉加工可選用CM歐式粗粉磨。
第三階段:分級粉磨后的物料經(jīng)選粉機進行分級,不合格的粉子被選粉機分級后返回主機重新粉磨。
第四階段:集粉符合細度的粉子隨氣流經(jīng)管道進入收塵器內進行分離收集,收集的成品粉子經(jīng)出料口由輸送裝置送至成品料倉,再統(tǒng)一用裝粉罐車或者自動打包機進行包裝。
重晶石粉廣泛用做涂料、橡膠和塑料的填料,但由于表面的親水性,使其在有機體系中的應用受到一定的限制,因此要進行表面改性,以改善其在有機體系中的分散性和應用效果。
采用表面活性劑對重晶石粉進行表面改性,可顯著降低其表面能。同時,表面活性劑分子的長鏈烴基增加了顆粒與顆粒之間的空間位阻,防止顆粒之間的相互接近,避免顆粒因碰撞聚沉,阻止或減輕粉體團聚,提高其在有機材料中的分散性和親和性。表面活性劑種類很多,主要包括陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性離子型表面活性劑。如:脂肪酸(鹽)類、磷酸酯類、甲基油酸氯化銨、雙十八烷基二甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化按等。
偶聯(lián)劑的一部分基團通過強化學鍵與無機超細顆粒表面官能團結合;另一部分基團與有機高聚物發(fā)生化學反應或物理結合,使得性質完全不同的礦物與有機高分子聚合物牢固的結合在一起。經(jīng)偶聯(lián)劑表面改性的超細硫酸鋇作為涂料的填料,可提高復合涂料的抗震性、抗沖擊能力、強度和剛度等力學性能。常用的偶聯(lián)劑有:硅烷類、硼酸脂類、鋁酸酯類、鈦酸酯類等。
超分散劑是一種新型水溶性聚合物分散劑,能夠和硫酸鋇顆粒表面羥基通過氫鍵結合成吸附層或者物理作用包裹在硫酸鋇顆粒表面,降低顆粒表面張力和表面能。
超分散劑主要是通過改變顆粒表面靜電力大小或產生空間位阻效應使分散體系穩(wěn)定,抑制顆粒間的作用,改善顆粒間的團聚。
常用的超分散劑:聚酯類分散劑、低聚皂分散劑、水溶性高分子分散劑等。