硫酸鋇是以重晶石為主要原料,經(jīng)選礦、洗礦、粉碎等工藝加工而成。硫酸鋇的硬度為3~3.5(莫氏),比重為4.3~4.7,具有比重大、硬度低、性脆的特點。重晶石幾乎不溶于水、乙醇和酸,溶于熱濃硫酸中。隨著部分硫酸鋇產(chǎn)品的研發(fā),硫酸鋇應(yīng)用領(lǐng)域正不斷拓寬。
硫酸鋇純度高、粒度細(xì)且分布均勻,具有化學(xué)惰性、耐酸、耐高溫、抗腐蝕、高白度、高折光率、易分散等特性,同時還具有較強(qiáng)的射線吸收功能,作為體質(zhì)顏料被廣泛用于各類涂料、油漆、油墨等行業(yè),同時作為填料也大量應(yīng)用于塑料、橡膠、陶瓷及摩擦材料等領(lǐng)域。
硫酸鋇性質(zhì):
溶于熱亞硫酸、濃硫酸,不溶于水、乙醇、一般的酸、苛性堿溶液。不燃。受高熱分解產(chǎn)生有毒的硫化物煙氣。
重晶石是普通的富含鋇的硫酸鹽礦物。斜方晶系,晶體多呈板狀、短柱狀,一般呈致密塊狀、板狀、柱狀產(chǎn)出。晶體無色透明,一般呈白色、灰白、灰色、淺黃、淡紅、淺藍(lán)、棕褐等色。玻璃光澤,斷口珍珠光澤,條痕白色。密度4.3~4.7g/cm3,硬度3~3.5.性脆,具黃綠焰色反應(yīng)。不溶于水和酸,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,無磁性毒性,并有吸收X射線和伽馬射線的性能。重晶石主要產(chǎn)于沉積層狀礦床和低溫?zé)嵋旱V脈中,常與石英、白云石、方解石、螢石、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等共生。
硫酸鋇用途:
用作分析試劑,用于電子、儀表、冶金工業(yè)。
主要用于石油和天然氣鉆井泥漿的加重劑,也是提取金屬鋇和制取各種鋇化合物的重要礦物原料。工業(yè)上重要的鋇化合物有碳酸鋇、氯化鋇、硫酸鋇、硝酸鋇、氫氧化鋇、氧化鋇、過氧化鋇、鉻酸鋇、錳酸鋇、氯酸鋇、鋅鋇白、多硫化鋇等。鋇化合物的用途十分廣泛:用作橡膠,塑料、顏料、涂料、造紙、紡織品、油漆、油墨、焊條的原料及填料;用作鋇基潤滑脂、油料精制、甜菜制糖、人造絲的原料;用作殺蟲劑、滅菌劑、滅鼠劑、炸藥、綠色煙火、信號彈、曳光彈、醫(yī)學(xué)X光照像的指示劑等,還用于玻璃、陶瓷、皮革、電子、建材、冶金等部門。金屬鋇可作電視和真空管的吸氣劑、黏結(jié)劑。鋇與鋁、鎂、鉛、銀等金屬制作的合金用于制造軸承。
硫酸鋇的化學(xué)式為BaSO4,一般為白色斜方體,其無色無味,密度為4.499,熔點可高達(dá)1580℃。其化學(xué)性質(zhì)非常的穩(wěn)定,難溶于水且耐酸、耐堿、、無磁性,還可以吸收X-射線以及γ射線等。
硫酸鋇用于塑料中可減少顏料的添加量并可節(jié)約10﹪左右的成本。將硫酸鋇(約25﹪)應(yīng)用至PP,可使PP表面似ABS,且不影響PP原有特性,提供高光澤度及高硬度表面。
工業(yè)中,硫酸鋇分為以下幾種:
1.重鋇,又稱之為重晶石粉或者天然鋇粉。是人們選取天然硫酸鋇礦石(重晶石)后經(jīng)過清洗、打磨、曬干等工藝制成,其雜質(zhì)較多,品質(zhì)主要由礦本身決定,但是其價格低廉,通常應(yīng)用在白色顏料制作或者低檔涂料、塑料、油墨行業(yè)中充當(dāng)填充料。
2.沉淀硫酸鋇,又稱之為工業(yè)硫酸鋇或沉鋇。其由人為加工制成,與重鋇不同的是沉鋇幾乎不含雜質(zhì)。其微溶于水,不溶于酸。本身不含毒,但是如果含有可溶性鋇能引起中毒。工業(yè)中的沉淀硫酸鋇主要通過硫酸鋇與硫酸反應(yīng)、氯化鋇與硫酸或硫酸鈉反應(yīng)、硫化鋇與硫酸鈉反應(yīng)生成。沉淀硫酸鋇因為其穩(wěn)定性由其具體的指標(biāo)不同而應(yīng)用于醫(yī)藥、中涂料油墨、塑料、橡膠、玻璃、陶瓷等領(lǐng)域中充當(dāng)填充料,人們通常根據(jù)不同的應(yīng)用又分為涂料級沉淀硫酸鋇、塑料級沉淀硫酸鋇等等,其相對于重鋇價格較高。
3.改性硫酸鋇,又分為改性硫酸鋇與改性沉淀硫酸鋇,是將重晶石粉或沉淀硫酸鋇通過相關(guān)的處理使得其在某一方面的性能增強(qiáng),應(yīng)用與沉淀類似,主要還是取決于其相關(guān)性能,其中經(jīng)過進(jìn)一步加工細(xì)化的又稱之為改性超細(xì)硫酸鋇或改性超細(xì)沉淀硫酸鋇。價格比沉淀硫酸鋇高。
4.納米級沉淀硫酸鋇,是將改性沉淀硫酸鋇通過深加工,使得其D50(中位粒徑分布)控制在0.2μm-0.4μm之間,因為其加工的高要求,目前我國能生產(chǎn)出納米級沉淀硫酸鋇的廠家還較少,其價格也比較高,納米級沉淀硫酸鋇主要應(yīng)用于的油漆、涂料等行業(yè)之中。
硫酸鋇為什么是沉淀?
從熱力學(xué)上看,2-2型離子化合物溶解都伴隨著強(qiáng)烈的熵減。從硫酸鈹?shù)搅蛩徜^,它們的晶格能差不多,但水合能依次下降,因此溶解焓依次上升。硫酸鋇溶于水作為焓增熵減的反應(yīng)自然不會輕易進(jìn)行。因此非要套用HSAB理論應(yīng)該這么解釋:從鎂到鋇離子依次變軟,同硬堿H2O的結(jié)合能力依次下降,因此水溶性依次下降。
作用 填料在塑料中的作用主要是以下幾方面: ①能有效地調(diào)節(jié)樹脂粘度,提高材料加工性能; ②能改變材料的性能,滿足不同制件的要求,如提高耐磨性、改善導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性,提高材料沖擊強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度等; ③起骨架支撐作用,降低成型制件的收縮率,提高制件的尺寸穩(wěn)定性; ④提高制件表面光潔度、平滑性等,同時提高顏料的著色效果,改善了制件的外觀; ⑤某些填料具有的光穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性,擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍; ⑥與其它助劑起到協(xié)效作用,如阻燃劑、成核劑等; ⑦起到增容作用,降低材料成本,提高產(chǎn)品在市場上的競爭力。
硫酸鋇在涂料中是作為體質(zhì)顏料應(yīng)用于涂料中,對提高涂漠的厚度,耐磨性,耐水性,耐熱性,表面硬度,耐沖擊性等起著很重要的作用。另外,硫酸鋇在波長300-400微米范圍內(nèi)有很高的反射性,可以保護(hù)漆膜免遭光老化, 是一種有效而廉價的白色無機(jī)光穩(wěn)定劑。由于它的吸油量低,有很高的填充量,所以可以使涂料成本下降,可用于水性涂料,底漆,中間漆涂層,油性涂料等。用其取代水性涂料中10%-25%的鈦白粉,結(jié)果白度提高遮蓋率沒有下降。