باريت متداولترين کاني باريم دار است که به صورت اتفاقي و گاهي در مقادير بزرگ مانند رگه اي يا لايه اي تمرکز مي يابد. اين تمرکز مي تواند به صورت تنها يا ترکيب با کانه هايي نظير فلوئورين، سلستين، کوارتز، گالن، اسفالريت، کلسيت، دولوميت و سيدريت در محيطهاي مختلف زمين شناسي روي دهد. اگر چه باريت به صورت کاني همراه رگه هاي کانه دار سولفيدي در سنگهاي رسوبي بسيار متداول است، جايي که گرهک هاي (Nodules) کنکرسيوني و بلورهاي با رشد آزاد در فضاهاي خالي بين بلوري تشکيل مي شوند، ذخاير تقريباً خالصي از باريت بوجود مي آيند که در بسياري نقاط، ارزش معدنکاري مي يابند.
کاني باريت با حضور عنصر باريم در ذخاير قابل توجه کانه هاي منگنز اغلب با کانه هاي سرب و روي، مس، آرسنيک، نيکل، کبالت، موليبدن، تنگستن، واناديوم، آهن، نقره و تيتانيوم همراهي مي شود.
در خلال هوازدگي کانيهايي مانند فلدسپارهاي پتاسيم دار، پلاژيوکلازها، مسکوويت و بيوتيت، باريم به صورت ترکيبي از حالت برجا مانده (باقيمانده) (Residual) و رسوبي حضور مي يابد. گاهي اوقات باريت به شکل توده اي در نهشته هاي هماتيتي و ذخاير آن ديده مي شود. نهشته هاي باريت منشأ گرمابي دارند و ممکن است که ورود سيالات گرمابي غني از باريم به آب دريايي غني از سولفات، باعث تشکيل باريت شود.
شکل غالب باريت به صورت رگه اي و پر شدگي شکافهاست، چنانچه در ماسه سنگها و سنگهاي آهکي، گاه رگه هاي مشخصي را تشکيل مي دهد که بخشي از سازندهاي آن، علاوه بر کلسيت و سلستين، باريت مي باشد و بيشتر با کانه هاي مس همراهي مي شود. باريت گاهي سيمان ذرات را در ماسه سنگها تشکيل داده و نيز توده هاي خاکي را در لايه هاي مارني بوجود مي آورد. در برخي موارد به مثابه مواد سنگ کننده فسيلها عمل نموده و فضاهاي خالي اطراف آنها را پر مي نمايد.
باريت در قشر زمين گسترش زيادي داشته و همراه کانيهاي مختلف فلزات يا همراه با سنگهاي آهکي، هم به صورت بلورين بي شکل (Amorphous) يافت مي شود. منابع باريت بقدري فراوان است که تنها مهمترين آنها (از نظر بالابودن وزن مخصوص و عيار) و بزرگترين آنها (از نظر حجم و ميزان ذخيره) قابل توجه و بهره برداري هستند.
همان طوري كه قبلاً نيز گفته شد از نظر زمين شناسي باريت در انواع سنگها، شامل سنگهاي آذين، رسوبي و دگرگوني يافت مي شود، ذخاير اين كاني در طبيعت به سه صورت مشاهده مي شود.
باريت در طبيعت به صورت رگه اي، لايه اي و بر جاي مانده يافت مي شود:
الف) ذخاير رگه اي پركننده فضاهاي خالي
ب) تجمع ثانوي ياباقيمانده
ج) ذخاير لايه اي
بایگانی دسته: انواع باریت و کاربرد آنها
انواع باریت و کاربرد آنها
الف- باریت تیپ رگه ای پرکننده فضاهای خالی
محلولهای که ترکیبات شیمیایی خاصی دارند در گسلها، شکستگیها و به تشکیل باریت منجر می شوند. این نوع باریت معمولاً همراه با برخی از کانسارهای گرمابی نقره، سرب – روی و فلوریت تیپ دره می سی سی پی دیده می شود و یا در اطراف توده های نفوذی تشکیل رگه می دهند.
این ذخایر از نظر ژنتیکی متاسوماتیک بوده و معمولاً نهشته هایی از سیالات گرمابی یا آبهای لب شور محبوس در اعماق باریت دار با حرارت متوسط و کم می باشند. این سیالات کانه دار گرمابی و ماگمایی، اغلب شکستگی ها (گسله ها، درزه ها و زونهای برشی (Brecciated Zones)، سطوح لایه بندی، کانالهای محلولی. فضای خالی بین ذرات و قطعات سنگ را در سنگهای گوناگون و در طول صدها متر ( گاهی تا ۲۰۰۰ متر) و با اشکال گوناگون پر می نمایند.
ضخامت این رگه ها از چند دسی متر تا چندین متر تغییر نموده و با همبری مشخص ( در اثر فشارهای طولانی و تورم (Swelling) گسترده) که تفاوتهای آشکاری در طول، عمق و حالت این رگه ها بوجود می آورد، شناخته می شوند.
عامل اصلی رسوب این کانی بر دیواره سنگی آن، کاهش مقدار حرارت محلول، کاهش فشار و واکنش بین محلول گرمابی و سنگ میزبان است، اگرچه این آخری در تشکیل ذخایر غیرفلزی از نقش بسیار کم اهمیت تری برخوردار است و اثر شیمیایی رگه های گرمابی باریت و فلوئورین بر دیواره های سنگی بسیار کم اهمیت تر از اثر فیزیکی محلول می باشد.
ویژگی خردشدگی در مناطق برشی زونهای گسله و مقاومت سنگ در جلوگیری از بسته شدن شکستگی ها در برابر فشارهای طولانی و حتی تورم (باد کردگی) آن در اثر همبری پیوسته با سیال گرمابی، بسیار قابل توجه است.
انواع رگه ای ذخایر باریت معمولاً توسط فلوئورین و سولفیدهای سرب، روی، مس و آهن (پیریت) همراهی می شود و به سمت اعماق، اغلب گانگ آن را کوارتز عقیم، کلسیت و سیدریت تشکیل می دهد.
در شرایط بخصوصی، واکنش بین محلول و سنگ میزبان چنان شدید بوده که ترکیب تمام سنگ میزبان را دستخوش تغییر می سازد و این عمل توسط جانشینی یا خارج کردن یک کانی و جایگزینی همزمان توسط کانی دیگر انجام می گیرد. چگونگی این فرایند بدرستی مشخص نمی باشد ولی شاید بتوان تبادل مولکولی یا اتمی را در فاصله زمانی کوتاه و در ابتدای جبهه پیشرونده سیال با پخش یکنواخت و جریان ثابت در نظر گرفت. این شرایط بویژه در سنگهای کربناتی (که بیشترین ظرفیت جایگزینی را دارند) بیشترین امکان اتفاق را دارا بوده و همین دلیل ذخایر بزرگی از باریت در دولومیت ها و شیل های آهکدار یافت می شود. خلاصه آنکه گمان می رود ذخایر رگه ای باریت به صورت ژنتیکی با محلولهای گرمابی جوان (Juvenile) که محتوای BaCl۲ یا BaS دارند ارتباط داشته باشد. توجیه آن بدین گونه است که از برخورد دو محلول با ترکیب شیمیایی مختلف، واکنش شیمیایی صورت گیرد. مثلاً از برخورد سیالات گرمابی بالارو با محتوای ترکیبات باریم ( و احتمالاً BaCl۲) با آبهای سطحی در حال گردش که دارای سولفاتهای ناشی از فعل و انفعالات منطقه اکسیداسیون می باشند، واکنش صورت گرفته و باریت رسوب نماید. نظریه تراوشی جانبی (Lateral Secretion) نیز عنوان می نماید که وجود سنگهای آذرین در همبری این رگه ها می تواند منبعی برای باریم و در نتیجه تشکیل باریت باشد.
رگه های اقتصادی زیادی از باریت و فلوئورین در سنگهای آهکی، دولومیت، کوارتزیت و سنگهای آتشفشانی تشکیل می گردد و بدلیل تنوع در انواع شکستگی ها و هندسه پیچیده این نوع ذخایر، معدنکاری بر روی آنها بسیار مشکل و پرهزینه است.
در بیشتر ذخایر رگه ای و بویژه در انواع دورگرمابی (Telethermal) آن، باریت از باطله های درجه ۲ محسوب شده و به صورت محلول جنبی استخراج می گردد. به طور مثال در معدن سرب و روی ساردینیا ( واقع در ایتالیا) و برخی معادن انگلستان، باریت از همین طریق بدست می آید.
در نوع نهفته، باریت توسط سیالات گرمایی و یا شورابه های متعلق به نواحی عمیق حمل می گردد. محلولهای حاصل از توده آذرین نفوذی در طول گسلها،شکافها، ترکها، سطوح لایه بندی، کانالهای انحلالی و دیگر فضاهای باز، بالا آمده و خود همین فضاهای باز، محل تشکیل ذخایر کانیها گردیده اند. در این نوع کانسار، ذخایر باریت معمولا ” توسط سولفید های سرب، روی، مس، پیریت و همچنین فلوئورین همراهی می شوند و درمناطق عمیقتر اغلب کانی باطله آن را،کلسیت، سیدریت و کوارتز عمیق تشکیل می دهد. یکی از عواملی که در تشکیل این نوع کانسار در فضاهای خالی مؤثر است شامل کاهش تدریجی حرارت و فشار در هنگام بالا آمدن سیالات گرمایی و دور شدن این سیالات از محل خود می باشد. عامل دیگر در تشکیل این نوع کانسارها، واکنش بین محلولهای گرمایی و سنگ میزبان است. در برخی موارد واکنش بین محلول و سنگ میزبان بسیار شدید است بطوری که ترکیب تمام حجم سنگ میزبان را تغییر می دهد این عمل بوسیله جانشینی یا خارج شدن یک کانی و جایگزینی همزمان توسط کانی دیگر انجام می گیرد. سنگهای کربناته بیشترین ظرفیت جایگزینی را درمیان سنگهای گوناگون دارند. بنابراین ذخایر بزرگی از باریت در دولومیت ها و شیلهای آهک دار یافت می شود. بیشتر باریتهای موجود در رگه ها و پرشدگی حفرات، متراکم و به رنگ خاکستری تا سفید است.
استخراج کانسارهای رگه ای، به دلیل هندسه پیچیده آنها بسیار مشکل و پرهزینه است. در اکثر موارد، رگه باریت مانند یک محصول فرعی یا محصول هم تراز در معادن سرب ور وی استخراج می شود. همان طوری که قبلا” ذکر شد بیشتر معادن و ذخایر باریت در ایران از این نوع می باشند مانند معدن باریت الیت، معدن باریت دشت ده،معدن باریت نیوک و غیره.
معدن باریت کوتایسی (Kutaisi) واقع در جمهوری گرجستان شوروی و معدن مگنت کا و (Magnet Cove) در ایالت آرکانزاس آمریکا و بسیاری از دیگر نهشته های باریت آمریکا از این دسته اند. در معدن کوتایسی، رگه های باریت با ضخامت ۱-۳/۰ متر و طول بیش از ۲۰۰۰ متر در توفهای پورفیری ژوراسیک و تا عمق ۲۵۰ متر ردیابی شده اند. این رگه ها، کلسیت، به مقدار کمتر کوارتز، پیریت، کالکوپیریت و گالن دربردارند. محتوای سولفات باریم از ۶/۹۸-۶/۸۱% تغییر می نماید. در کوهستان سالر (Salair) ضخامت بخش های عدسی شکل رگه های باریت در کواتوفیرها و پورفیرها به بیشتر از ۵۰ متر می رسد.
در عمق ۱۰۰ متری، این رگه ها ۵۸% باریت، ۱۶% کوارتز، ۱۲% اسفالریت و ۱۳% گالن دارند (کاریاکین Karyakin، ۱۹۶۹).
ذخیره مگنت کاو از منشأ جانشینی متاسوماتیک شیلها (به سن اشکوبهای پنسیلوانین- می سی سی پی که در مجاورت با یک توده نفلین سینیتی به سن کرتاسه به فرم ناودیس گونه ای تغییر شکل داده، حاصل شده و محتوای اکسید باریم آن ۳/۰ درصد می باشد. ضخامت این توده باریت علاوه بر بقایای جایگزین نشده شیلها، در یالها ۱۵-۱۰ متر در هسته ناودیس ۳۰ متر است. این ذخیره با گسترش لایه ریخت (Stratiform) از نوع رسوبی محسوب می شود. در چک واسلواکی، بزرگترین ذخایر باریت ( به همراه سیدریت) به شکل رگه ای در معادن دروژیاک (Drodiak)، زلاتنیک (Zlatnik) و زاپالنیکا (Zapalenica) منطقه رودنانی (Rudnany) بوجود آمده است. رگه دروژیاک با متوسط ضخامت ۶ متر تا حداکثر ۳۰ متر، دیابازه و فیلیت های کربونیفر را در طول حدود ۶۰۰۰ متر و عمق ۹۰۰ متر، قطع می نماید. در عمق ۳۰۰-۲۰۰ متری، این رگه انباشته از باریت و سیدریت (فروباریت) می باشد در اعماق، باریت به رگه سیدریت و به شکل کیسه ای و عدسی بدل می شود و به سمت بالا، باریت غلبه می یابد. مطالعات نشان داده که باریت در این مجموعه جوانتر از سیدریت است.
باریت و مصارفش در صنعت
نام این کانی از واژه یونانی به معنی سنگین گرفته شده است . وزن مخصوص آن حدود ۵/۴ می باشد . این کانی با ترکیب BaSO4 در گروه سولفات های بدون آب قرار می گیرد. باریت به صورت توده ای، دانه ای، شعاعی، گلوله ای دیده می شود . این کانی به رنگهای سفید، آبی، قرمز، زرد، خاکستری، قهوه ای، سبز، سیاه و بی رنگ مشاهده می شود.
محیط تشکیل باریت
باریت اغلب به صورت باطله در رگه های هیدروترمالی و همراه با کانیهای گالن، اسفالریت، فلوئوریت، سیدریت، هماتیت و کلسیت دیده می شود. همچنین همراه با ماسه سنگها، سنگهای کربناته، سنگهای رسی و شیلهای سیلیسی به شکل چینه سان (استراتیفورم) تشکـیل می شود . این کانسـارها به کانسارهای نوع دره میـسی سـی پی (MVD) معروف هستند. گاهی نهشته های آن از فعالیت چشمه های آبگرم حاصل می شود. در کانسارهای سولفید توده ای نوع کوروکو که منشأ آتشفشانی رسوبی دارند، باریت در قسمت فوقانی و اطراف ذخیره سولفید توده ای دیده می شود. اگر سنگهای باریت دار هوازده شده و فرسایش یابند، باریت به دلیل وزن مخصوص زیاد و مقاومت شیمیایی در محل باقی می ماند و تشکیل کانسار بر جای مانده را می دهد. عیار باریت در این نوع کانسارها اغلب بین ۱۰ تا ۲۰ درصد است. بیش از ۸۰ درصد باریت تولید شده در جهان به عنوان گل حفاری در حفاری چاههای آب و نفت به کار می رود . به دلیل وزن مخصوص زیاد گل حاصل از پودر باریت، ضمن تشکیل کیک گلی در دیواره چاهها، با جلوگیری از ریزش دیواره چاهها، مواد کنده شده از کف چاه را به حالت غوطه ور از چاه خارج می کند . خلوص این نوع محصول بین ۹۲ تا ۹۴ درصد است.
این کالا یکی از منابع اصلی تأمین باریم در صنایع شیمیایی است . بیشترین مصرف باریم به صورت لیتوپون است که ترکیب یکنواختی از باریت و سولفور روی است . لیتوپون در صنایع رنگ سازی به عنوان سیال کننده رنگ و در صنایع نساجی کاربرد دارد. رسوب سولفات باریم به عنوان ماده پرکننده در صنایع پوشاک و لوازم آرایشی و همچنین به عنوان رنگدانه سفید مورد مصرف قرار میگیرد . باریت در صنایع لاستیک سازی، کاغذسازی، چرم سازی، شیشه سازی (جهت صاف و شفاف کردن آن )، سرامیک سازی(به عنوان لعاب )، تهیه مواد حشره کش، پنبه نسوز، لنت ترمز و ساخت راکتورهای اتمی (به دلیل جذب اشعه های گاما توسط باریم ) کاربرد دارد . در صنایع سرامیک از ترکیب کربنات باریم در صنایع تصفیه و تهیه شکر از ملاس و نیترات باریم برای تولـید گلولـه های منور و چاشنی انفجاری اسـتفاده می گردد . مخلوطی از لاسـتیک، اسفالت و ۱۰ درصد با ریت برای پوشش سطح پارکینگها، جاده ها و فرودگاهها استفاده می شود.
میزان تولید باریت در کشورهای دنیا و ایران
میزان تولید آن در سال ۱۹۹۶ در دنیا حدود ۵/۴ میلیون تن بوده است. انگلستان، رومانی، چک، اسلوواکی، مراکش، الجزایر، آلمان، روسیه، مکزیک، کاناد ا و امریکا از کشورهای مهم تولید کننده باریت در دنیا هستند . معادن متعددی از باریت در ایران وجود دارد. معادن مهم باریت ایران در جدول زیر نشان داده شده است . حدود ۲۰ معدن فعال باریت در ایران وجود دارند که سالیانه قریب به ۱۶۰۰۰۰ تن باریت تولید و روانه بازار داخلی و خارجی می کنند.
کاربرد و موارد مصرف باریت :
حفاریهای نفت و گاز
در حفاریهای عمیق برای نفت و گاز در طریقه روتاری و در مناطقی که فشار گاز یا مایع از پایین زیاد می‌باشد برای سونداژ نیاز به یک محصول سنگینی می‌باشد که ضمن چرخش از خروج مواد و جلوگیری و فشار آن را کنترل کند. به خاطر شرایط مناسب باریت در این مورد از آن استفاده میگردد. در این حالت پودر باریت به محلول معمولی آب و گل رس اضافه می‌شود. به خاطر خواص مفید این مخلوط مانند سنگینی خنثی بودن از نظر ترکیب شیمیایی ، تمیز بودن و قیمت نسبتا ارزان آن بسیار مورد پسند می‌باشد.
معمولا 3/4 باریت تولید شده سالیانه در این زمینه جذب و مصرف می‌شود. باریت کانیی حیاتی در صنعت حفاری نفت و گاز محسوب میگردد. طبق آمار سال ۱۹۸۰ ، حدود ۹۰ درصد از باریت تولیدی در گل حفاری به مصرف رسیده است. باریت به دلیل وزن مخصوص بالا ، سادگی مصرف در حین کار ، خنثی بودن از نظر شیمیایی ، نرمی و مناسب بودن از نظر قیمت ، در گل حفاری مورد استفاده قرار میگیرد. میزان باریت مصرفی در هر کیلومتر حفاری حدود ۴۲۹ تن گزارش شده است.
تهیه مواد شیمیایی باریم دار
دومین مورد مصرف مهم باریت به عنوان منبع تهیه مواد شیمیایی باریم‌دار است که مصارف متعدد آن در صنایع مختلف گسترده می‌باشد. سولفات باریم رسوب شده به عنوان سیل کننده رنگ ، پوشش در صنعت کاغذ سازی ، لاستیک سازی و مواد لینولئوم بکار می‌رود کلرور باریم در صنعت چرم سازی ، پارچه بافی و کربنات باریم به عنوان لعاب و پرداخت سرامیک بکار می‌رود.
از اکسیدهای باریم در صنعت شیشه سازی ، کوره‌های الکتریکی و متالوژی استفاده میگردد. هیدروکسید باریم معمولا در تصفیه و تهیه شکر از ملاس و نیترات آن یکی از اجزا گلوله‌های منور و چاشنیهای انفجاری است. باریت همچنین در موارد متعددی به صورت فرعی در ترکیبات شیمیایی بکار گرفته می‌شود. ۱۰% از کل باریت تولید شده برای مصرف در تهیه مواد شیمیایی باریم‌دار استفاده می‌شود.
مصارف باریت خرد شده
باریت به صورت خرد شده مستقیما به عنوان روکش و پوشش لاستیک سازی و سیال کننده رنگ بکار می‌رود. همچنین اگر اندازه دانه‌های باریت خرد شده به اندازه ماسه درشت باشد می‌توان از آن در صنعت شیشه سازی استفاده کرده در این حالت باریت به عنوان کمک ذوب تسهیل کننده کار روی شیشه و ایجاد کننده شفافیت بکار گرفته می‌شود. باریت خرد شده به عنوان پوشش سیمان لوله‌های زیر آب در نقل و انتقال نفت و گاز مصرف می‌شود. علت استفاده از باریت در این حالت به خاطر سنگینی و خنثی بودن آن می‌باشد.
کاربرد باریت در سرامیک
در شیشه سازی به عنوان همگن کننده ماده مذاب ، کاهش حباب و در درخشندگی و شفافیت محصول کاربرد دارد. شیشه‌های حاوی باریم شفافتر و درخشنده تر از شیشه‌های سربی و یا CaO هستند. سرامیکهای پیشرفته حاوی باریم در صنایع الکترونیک (کندانسور ، گوشی ، بلندگو و تلفن) و مغناطیس دائم کاربرد دارند.
کاربرد باریت در پرکننده‌ها
در صنایع رنگ سازی ، پلاستیک ، کاغذ و لاستیک به عنوان ماده پرکننده به مصرف می‌رسد. همچنین به دلیل وزن مخصوص بالا و خاصیت جذب اشعه رادیواکتیو ، در ساخت بلوکهای سیمانی کاربرد دارد. مخلوط لاستیک ، آنفالت و ۱۰ درصد باریت را در ساختن ایستگاهها و باند فرودگاه بکار می‌برند. همچنین در صنایع داروسازی ، مواد منفجره ، آلیاژ ، حفاظت اشعه و … کاربرد دارد.
باریت در حفاری چاه نفت
داستان گل حفاري به صدها سال پيش و به زماني بر مي گردد كه براي حفر زمين تا عمق ها ي 10 تا 20 متري از آب به دو دليل استفاده مي کرده اند که شامل :
1. مرطوب و نرم كردن زمين مورد حفاري
- بالا آوردن كنده هاي حاصل ازحفاري به همراه جريان آب بسطح
اما به به مرور كه بشر نياز به تحقيق بيشتر دراعماق پائين تر زمين پيدا كرد٬ اهميت سيال حفاري روز بروز افزونتر گرديد . با رونق حفاري هاي پيشرفته و بخصوص حفاري چاه هاي نفت و گاز اعتبار سيال يا گل حفاري تا به آنجا رسيد كه آنرا خون حفاري ناميدند و امروزه حفاري بدون گل حفاري آنقدر غير ممكن است كه حيات بدون آب.
تعريف گل حفاري :
گل حفاري تركيبي است از مواد شيميائي معدني و آلي كه بشكل مايع ساخته مي شود و در حفاري بكار گرفته مي شود. اين تركيب از دو فاز جامد و مايع تشكيل مي گردد. انواع گل هاي حفاري شامل طبقه بندی زیر است:
الف : گلهاي پايه آبي
ب : گلهاي پايه روغني
ج : حفاري با هواي خشكد : حفاري با هوا و كف فشرده ه :
گل هوازده
الف : گل هاي پايه آبي : چون پايه اكثر گلهاي حفاري را آب تشكيل ميدهد٬ به اين گل ها پايه آبي ميگويند . گلهاي پايه آبي از دو فاز مايع و جامد ساخته مي شود .
الف- فاز مايع :فاز مايع اكثر گلها٬ آب است . آب برخي از مواد را بصورت محلول و بعضي ديگر را بصورت معلق در خود نگه ميدارد. آب مورد مصرف حفاري هم از نظر وزن مخصوص و هم به لحاظ نوع كاربرد٬ انواع مختلفي دارد كه عبارتند است :
ـ آب شيرين يا Fresh water كه نمك محلول در آن كمتر ازppm 10000 است. ـ آب شور ياSalt water كه بسته به مقدار شوري و نمك هاي محلول در آن به يكي از انواع زير اطلاق مي گردد : الف ـ آب دريا Sea water با کلر و سديمppm 35000
ب ـآب شور Brackish water با كلر و سديمppm 20000
ج ـ آب سير شده از نمك يا املاح اشباع شدهبا كلروسديم (Salt saturated water) بين ppm 280000 ppm 320000.
د ـ آب نرم Soft water آ بي است كه مواد محلول چنداني ندارد. مثل آب مقطر و آ ب باران قبل از تماس با زمين و آب برف.
ه ـ آب سخت Hard water به آبی اطلاق میگردد که به علت بالا بودن یونهای کلسیم و منیزیم ٬ مواد پاک کننده Detergent و صابونی در آن کف نمی کند.ب – فاز جامد :
مواد جامد يا فاز جامد گل حفاري به موادي گفته مي شود كه يا توسط كاربر به فاز مايع اضافه میگردند يا توسط سازند و در هنگام حفاري وارد سيستم گل حفاري مي شوند که مقدار آنها در سيال حفاري از 5% تا 50% حجمي فاز مايع٬ متغير است. اين مواد به دو دسته مواد فعال Active و غير فعال Inert تقسيم مي شوند. هردو نوع این مواد اگر از سازند وارد گل حفاري شوند٬ ممكن است باعث ایجاد تغييرات نامطلوب بر روي گل حفاري گردند كه اصطلاحا به آنها مواد مضر هم گفته مي شود مثل شن و ماسه و بلعکس اگر تاثير مثبت روی گل حفاري داشته باشند ٬ آنها را مواد مفيد میگويند مثل رس ها در گل هاي سبک. موادي كه توسط كاربر به گل حفاري افزوده مي شوند اگر بر سيال تاثيرات فيزيكي و شيميائي بگذارند به آنها مواد فعال یا Active گويند. مانند نيتونايت ٬ استارچ٬ CMC و هر گونه ماده اي كه بخاطر تغيير رئولوژي به گل افزوده مي گردد . مواد غیر فعال یا Inert به موادي گفته مي شوند كه فقط تاثير فيزيكي بر گل حفاري دارند. مانند باریت ٬ فروبار و پودر سنگ آهك یاLimestone كه فقط وزن گل را بالا مي برند . حفاري در ايران از ابتدا بوسيله گلهاي پايه آبي يا آب آغاز مي گردد و با تغيير شرايط چاه از انواع ديگر گل ها استفاده مي شود. بطور كلي سازند هاي حفاري ايران را مي توان به گروه هاي زير تقسيم كرد.
باریت و موارد مصرف آن
باریت تا آغاز فعالیت حفاری های اکتشافی نفت، به عنوان کانی بی ارزش و در معدن کاری، به عنوان باطله دیگر مواد معدنی به شمار می رفت، در واقع، توسعه و توجه به اکتشاف و استخراج این کانی در سراسر جهان، عمدتاً به خاطر نیاز به صنعت نفت بوده است. حدود 90 درصد از باریت تولیدی جهان، در صنایع حفاری و بقیه در مصارف صنعتی و پزشکی به کار می رود. باریت به دلیل وزن مخصوص بالا، خنثی بودن از نظر شیمیایی و قیمت مناسب، در گل حفاری استفاده می شود. در شیشه سازی به عنوان همگن کننده ماده مذاب و درخشندگی و شفافیت محصول، مصرف دارد. همچنین این ماده معدنی به عنوان پرکننده در لاستیک، پلاستیک و کاغذسازی مصرف می شود. این کانی به دلیل خاصیت جذب پرتو رادیواکتیو، در ساخت بلوک های سیمانی و نیروگاه ها به کار می رود.
همچنین از باریت در مخلوط لاستیک آسفالت برای ساختن توقف گاه ها و باند فرودگاه استفاده می شود و از دیگر موارد استفاده باریت، در ساختن سرامیک های ویژه و نیز در تهیه آهنربای دائمی و ساختن لیتوپون است که در رنگ سازی کاربرد دارد. از دیگر ترکیب های باریم که در صنعت کاربرد دارد، کربنات باریم است. این کانی، در چرم سازی، پارچه بافی و همچنین هیدروکسید باریم در پالایش و تهیه شکر از ملاس و نیترات آن نیز در ساخت گلوله های منور و چاشنی های انفجار به کار می رود.
همچنین از باریت در مخلوط لاستیک آسفالت برای ساختن توقف گاه ها و باند فرودگاه استفاده می وشد و از دیگر موارد اسفتاده باریت، در ساختن سرامیک های ویژه و نیز در تهیه آهنربای دائمی و ساختن لیتوپون است که در رنگ سازی کاربرد دارد، کربنات باریم است. این کانی، در چرم سازی، پارچه بافی و همچنین هیدروکسید باریم در پالایش و تهیه شکر از ملاس و نیترات آن نیز در ساخت گلوله های منور و چاشنی های انفجار به کار می رود.
همچنین از باریت در مخلوط لاستیک آسفالت برای ساختمان توقف گاه ها و باند فرودگاه استفاده می شود و از دیگر موارد استفاده باریت، در ساختن سرامیک های ویژه و نیز در تهیه آهنربای دائمی و ساختن لیتوپون است که در رنگ سازی کاربرد دارد. از دیگر ترکیب های باریم که در صنعت کاربرد دارد، کربنات باریم است. این کانی، در چرم سازی، پارچه بافی و همچنین هیدروکسید باریم در پالایش و تهیه شکر از ملاس و نیترات آن نیز در ساخت گلوله های منور و چاشنی های انفجار به کار می رود. از دیگر موارد مصرف این کانی، استفاده از آن به عنوان پوشش سیمان لول های زیرآب در انتقال نفت وگاز است که این امر، به خاطر سنگینی و خنثی بودن آن می باشد ودر آخر اینکه سولفات باریم در داروسازی کاربرددارد.
افزون بر موارد یاد شده، عنصر باریم (باریم یک عنصر شیمیایی خیلی فعال است) در گرما و یا در اثر برخورد به آسانی آتش می گیرد، به آسانی در برابر اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و آب واکنش می دهد و به این خاطر، مانند دیگر فلزهای فعال، در نفت سفید نگهداری می وشد. در فناوری ایجاد خلا، ، به عنوان فلز جذب کننده گازهای باقیمانده، و مقادیر کمی از آن در استخراج وب مس و سرب به عنوان کاهنده (گیرنده اکسیژن) و عامل احتراق و برطرف کننده گازها به کار می رود.
آلیاژ باریم یا نیکل، برای الکترودها، برای شمع موتور اتومبیل و لامپ های الکترونیکی استفاده می شود.
باریت و مصارف کلی آن
باریت ترکیب طبیعی سولفات باریم به فرمول BaSO4 می باشد که به نام Heavy Spar نیزشناخته می‌شود که جزو گروه سولفاتها می‌باشد. نام باریت از واژه یونانی barys به معنای سنگین و به دلیل سنگینی ویژه و بالای آن گرفته شده است. سیستم تبلور آن ارتورومیک می‌باشد. مهمترین کانیهای باریم‌دار عبارتند از : (BaSO4) و ویتریت (BaCO3). میزان فراوانی باریت بیشتر از ویتریت است. باریت در طبیعت به صورت رگه‌ای ، لایه‌ای و بر جای مانده یافت می‌شود.
نگاه اجمالی
باریت یکی از کانیهای عادی رگه‌ها است و معمولا همراه کوارتز و کلسیت ظاهر می‌شود. همچنین در سنگهای آهکی و ماسه سنگ نیز دیده می‌شود و در بعضی کنکرسیونها مقدار آن زیاد است ولی در هر صورت به عنوان کانی اولیه سنگها نادر است. صفت مشخصه مهم باریت این است که در مقایسه با سایر مواد غیرفلزی بسیار سنگین می‌باشد.
این کانی یک کانی صنعتی بوده و از آن استفاده‌های زیادی در صنعت می‌شود. ولی به خاطر سنگینی زیاد باریت معمولا حمل و نقل آن برای مسافت زیادی چه توسط کامیون و چه توسط قطار با صرفه نبوده و ضمنا به خاطر پراکندگی وسیع این ماده معمولا استخراج آن بیشتر از شرایط زمین شناسی تابع شرایط محیط است.
مشخصات باریت
باریت در حالت معمولی سفید رنگ تا خاکستری روشن است ولی ممکن است به رنگهای متمایل به آبی، قهوه‌ای یا سیاه نیز دیده شود. باریت یک کانی اوپک (Opeque) تیره بوده و دارای جلای صدفی تا شیشه‌ای می‌باشد. نمونه‌های تیپ یک آن به صورت بلورهای ارترومبیک کشیده دیده می‌شود اما باریت تجارتی به صورت دانه‌دانه ، توده‌های بلورین و یا قلوه‌ای تهیه می‌شود.
وزن مخصوص این کانی زیاد می‌باشد و در حدود 4.2 تا 4.6 می‌باشد. این مشخصه باریت کمک زیادی به شناسایی آن می‌کند. سختی باریت دارای دامنه تغییرات قابل ملاحظه‌ای می‌باشد و از 2.5 تا 3.5 متغیر می‌باشد که معمولا نواحی مختلف باریت با سختی متفاوتی را تولید می‌نمایند.
نحوه تشکیل باریت
باریت یک کانی رایج با گسترش زیاد است. بطور معمول به عنوان یکی کانی باطله در رگه‌های گرمایی همراه با کانسنگهای نقره ، سرب ، مس ، کبالت ، منگنز ، آنتیموان و همچنین در رگه‌های موجود در سنگ آهکی با کلسیت یا به صورت توده‌های باز مانده در رسهای پوشاننده سنگ آهکها و نیز در ماسه سنگها با کانسنگهای مس یافت می‌شود در بعضی مناطق به عنوان سیمان ماسه سنگها عمل می‌کند. گاهی نیز از چشمه‌های آبگرم رسوب می‌کند.
مکانهای مهم رخداد بلورهای باریت عبارتند از دستمورلند و کامبریا انگلستان ، فلسوبانیا و دیگر مناطق رومانی و ساکسونی آلمان عمدتا به صورت رگه‌ای ، آشیانه‌ای و توده‌های نامنظم در سنگ آهکها و یا دولومیت متحده در جورجیا ، تشی ، میسوری و آرکانزاس استخراج شده است.
اشکال پیدایش باریت
نوع رگه‌ای
محلولهای گرمایی و ماگمایی که ترکیبات شیمیایی خاصی دارند در گسلها ، شکستگیها و فضای خالی بین ذرات و قطعات سنگ به تشکیل باریت منجر می‌شوند. همراه بعضی از کانسارهای گرمایی نقره ، سرب ، روی و فلوریت باریت نیز دیده می‌شود.
نوع رسوبی آتشفشانی
کانسارهای باریت نوع لایه‌ای بیشتر با ذخایر ماسیوسولفاید و ذخایر استراتی باند استراتی فرم رسوبی در ارتباط هستند. در ماسیوسولفیدهای نوع کروکوباریت در قسمت فوقانی و اطراف ذخیره ماسیوسولفید یافت می‌شود. در بعضی از کانسارهای استراتی باند استراتی فرم رسوبی ، لایه‌های باریت‌دار گزارش شده است. باریت به صورت لایه‌ای و گاهی به صورت سیمان سنگ دیده می‌شود. لایه‌های باریت‌دار بیشتر به رنگ خاکستری هستند که از بالا و اطراف به چرت و شیلهای سیلیسی ختم می‌شوند. میزان باریت بین 50 تا 95 درصد متغیر است.
کانسارهای باریت بر جای مانده
این کانسارها بدین طریق تشکیل می‌شوند که سنگ و یا رگه حاوی باریت در سطح زمین هوازده شده ، باریت به دلیل وزن مخصوص زیاد و مقاومت شیمیایی در محل باقی می‌ماند و تشکیل کانسار باریت بر جای مانده را می‌دهد.
کاربرد و موارد مصرف باریت
1. حفاریهای نفت و گاز
در حفاریهای عمیق برای نفت و گاز در طریقه روتاری و در مناطقی که فشار گاز یا مایع از پایین زیاد می‌باشد برای سونداژ نیاز به یک محصول سنگینی می‌باشد که ضمن چرخش از خروج مواد و جلوگیری و فشار آن را کنترل کند. به خاطر شرایط مناسب باریت در این مورد از آن استفاده میگردد. در این حالت پودر باریت به محلول معمولی آب و گل رس اضافه می‌شود. به خاطر خواص مفید این مخلوط مانند سنگینی خنثی بودن از نظر ترکیب شیمیایی ، تمیز بودن و قیمت نسبتا ارزان آن بسیار مورد پسند می‌باشد.
معمولا 4/3 باریت تولید شده سالیانه در این زمینه جذب و مصرف می‌شود. باریت کانی حیاتی در صنعت حفاری نفت و گاز محسوب میگردد. طبق آمار سال 1980 ، حدود 90 درصد از باریت تولیدی دنیا در گل حفاری به مصرف رسیده است. باریت به دلیل وزن مخصوص بالا ، سادگی مصرف در حین کار ، خنثی بودن از نظر شیمیایی ، نرمی و مناسب بودن از نظر قیمت ، در گل حفاری مورد استفاده قرار میگیرد. میزان باریت مصرفی در هر کیلومتر حفاری حدود 429 تن گزارش شده است.
2. تهیه مواد شیمیایی باریم دار
دومین مورد مصرف مهم باریت به عنوان منبع تهیه مواد شیمیایی باریم‌دار است که مصارف متعدد آن در صنایع مختلف گسترده می‌باشد. سولفات باریم رسوب شده به عنوان سیل کننده رنگ ، پوشش در صنعت کاغذ سازی ، لاستیک سازی و مواد لینولئوم بکار می‌رود کلرور باریم در صنعت چرم سازی ، پارچه بافی و کربنات باریم به عنوان لعاب و پرداخت سرامیک بکار می‌رود.
از اکسیدهای باریم در صنعت شیشه سازی ، کوره‌های الکتریکی و متالوژی استفاده میگردد. هیدروکسید باریم معمولا در تصفیه و تهیه شکر از ملاس و نیترات آن یکی از اجزا گلوله‌های منور و چاشنیهای انفجاری است. باریت همچنین در موارد متعددی به صورت فرعی در ترکیبات شیمیایی بکار گرفته می‌شود. 10% از کل باریت تولید شده برای مصرف در تهیه مواد شیمیایی باریم‌دار استفاده می‌شود.
3. مصارف باریت خرد شده
باریت به صورت خرد شده مستقیما به عنوان روکش و پوشش لاستیک سازی و سیال کننده رنگ بکار می‌رود. همچنین اگر اندازه دانه‌های باریت خرد شده به اندازه ماسه درشت باشد می‌توان از آن در صنعت شیشه سازی استفاده کرده در این حالت باریت به عنوان کمک ذوب، تسهیل کننده کار روی شیشه و ایجاد کننده شفافیت بکار گرفته می‌شود. باریت خرد شده به عنوان پوشش سیمان لوله‌های زیر آب در نقل و انتقال نفت و گاز مصرف می‌شود. علت استفاده از باریت در این حالت به خاطر سنگینی و خنثی بودن آن می‌باشد.
4. کاربرد باریت در سرامیک
در شیشه سازی به عنوان همگن کننده ماده مذاب ، کاهش حباب و در درخشندگی و شفافیت محصول کاربرد دارد. شیشه‌های حاوی باریم شفافتر و درخشنده تر از شیشه‌های سربی و یا CaO هستند. سرامیکهای پیشرفته حاوی باریم در صنایع الکترونیک (کندانسور ، گوشی ، بلندگو و تلفن) و مغناطیس دائم کاربرد دارند.
5. کاربرد باریت در پرکننده‌ها
باریت در صنایع رنگ سازی ، پلاستیک ، کاغذ و لاستیک به عنوان ماده پرکننده به مصرف می‌رسد. همچنین به دلیل وزن مخصوص بالا و خاصیت جذب اشعه رادیواکتیو ، در ساخت بلوکهای سیمانی کاربرد دارد. مخلوط لاستیک ، آسفالت و 10 درصد باریت را در ساختن ایستگاهها و باند فرودگاه بکار می‌برند. همچنین در صنایع داروسازی ، مواد منفجره ، آلیاژ ، حفاظت اشعه و … کاربرد دارد.