باريت كاني تميز، نسبتاً نرم، بي‌اثر و كاملاً ارزان با وزن مخصوص بيش از 4 گرم بر سانتي متر مکعب است كه در گل حفاري مورد استفاده در چاههاي عميق به روش چرخشي مي‌تواند 40% از مواد تشكيل دهنده را شامل شود. اين كاربري 95% مصرف باريت را در بر مي‌گيرد. باريت يک كاني حياتي در صنعت حفاري نفت و گاز محسوب مي گردد. طبق آمار سال 1980، حدود 90 درصد از باريت توليدي دنيا در گل حفاري به مصرف مي رسد زيرا باريت به دليل وزن مخصوص بالا، سادگي مصرف در حين كار، خنثي بودن از نظر شيميايي، نرمي و مناسب بودن از نظر قيمت، در گل حفاري مورد استفاده قرار مي گيرد. ميزان باريت مصرفي در هر كيلومتر حفاري حدود 429 تن گزارش شده است. اين کاني براي خنک کردن و روان نمودن مته هاي حفاري، پوشش دروني چاه، انتقال مواد ناشي از حفاري به داخل زمين و کنترل فشارهاي غيرعادي درون چاه هاي نفت و گاز استفاده مي شود. به طور محسوسي وزن مخصوص گل را بالا برده و سبب شناور شدن سنگريزه ها مي شود. بيشترين مصرف باريت بالاتر از 80% در تهيه گل حفاري است. وزن مخصوص بالا، سختي متوسط، پايين، خنثي بودن از نظر شيميايي، سهولت حمل و نقل، از عواملي است كه باعث استفاده باريت به عنوان گل حفاري مي شود. باريت حدود 40% از گل حفاري را تشكيل مي دهد. اين گل مخلوطي از آب، رس و باريت بوده كه براساس تفاوت در شرايط محلي مخزن و نسبت مواد تشكيل دهنده گل حفاري متفاوت خواهد بود. وزن مخصوص اين گل بايد 7/2 باشد. دو نوع اصلي گل از گل حفاري وجود دارد كه عبارتنداز: سيالات با زمينه آب (دبليو. بي. ام.اس) و سيالات با زمينه نفت (او.بي.ام. سي). علاوه براين دو نوع، سيالات بازمينه اي از چندين تركيب (اس. بي. ام. اس) نيز وجود دارد كه استفاده از آن در برخي از موارد گزارش شده است. انتخاب هر يك از اين سيالات به تشكيلات زمين شناسي در مسير چاه حفر شده، فشار تشكيلات، درجه حرارت پايين گودال و عمق چاه بستگي دارد. به طور كلي، گل مورد نظر از ميان لوله حفاري به پايين تلمبه مي شود و از داخل سرمته به كف چاه ريخته و از طريق فضاي بين لوله و ديواره چاه به سطح صعود مي كند.
بایگانی دسته: مطالب مرتبط با باریت
مطالب مرتبط با باریت
زمين شناسي و پراكندگي كانه باریت در ايران
معادن و كانسارهاي گوناگوني از باريت در ايران وجود دارد كه از لحاظ حجم و كيفيت در سطح جهاني قابل توجه هستند. كاني سازي باريت در ايران از پركامبرين ديده شده است و معادن باريت ايران در اكثر سازندهاي زمين شناسي يافت مي شوند.
بيشتر معادن و ذخاير باريت در ايران از نوع رگه اي و پرشدگي در شكافهاي مي باشد و انواع ديگر در صورتي كه وجود داشته باشند بسيار نادرند. سنگ درونگير بيشتر ذخاير رگه اي در ايران كربناتي و از نوع آهك دولوميتي است و در برخي از موارد توفهاي آهكي و توفهاي آندزيتي نيز به عنوان سنگ ميزبان مشاهده مي شوند. عيار اين نهشته ها در سنگ ميزبان اغلب پايين تر از 50% است.
از ديدگاه زمين ساختي، پراكندگي ذخاير باريت ايران به ترتيب در زونهاي ايران مركزي و البرز بيشتر از ساير زونها و از ديدگاه زمين شناختي نيز عمدتاً سنگهاي دوران سنوزوئيك كه در برگيرنده اين ذخاير مي باشد، هر چند اين پراكندگي در ساير دورانهاي زمين شناختي نيز ديده مي شود.
ذخاير معدني باريت در بسياري از نقاط ايران يافت مي شود ولي بزرگترين و مهمترين آنها در اين نواحي حاجي آباد خور و دره كاشان در استان اصفهان، اليت در استان مازندران، جوشالو و آغجه مزار در استان قزوين، باريت الماس در آذربايجان شرقي، باريتين لار در استان تهران، اردکان و هفتهر عقدا و دشت ده در استان يزد قرار دارند. بعلاوه عدسي ها، لايه ها و رگه هاي بسياري در نقاط مختلف از جمله اطراف فريدون شهر، ساوه، دورود، آباده، سمنان، تربت جام، كرج، آشتيان، ورامين و… كشف شده است، ولي وسعت و حجم اين ذخاير محدود است.
Barite for drilling
Baryte or barite (BaSO4) is a mineral consisting of barium sulfate The baryte group consists of baryte, celestine, anglesite andanhydrite. Baryte is generally white or colorless, and is the main source of barium. Baryte and
celestine form a solid solution(Ba,Sr)SO4.
Some 77% worldwide is used as a weighting agent for drilling fluids in oil and gas exploration to suppress high formation pressures and prevent blowouts. As a well is drilled, the bit passes through various formations, each with different characteristics. The deeper the hole, the more baryte is needed as a percentage of the total mud mix. An additional benefit of baryte is that it is non-magnetic and thus does not interfere with magnetic measurements taken in the borehole, either during logging-while-drilling or in separate drill hole logging. Baryte used for drilling petroleum wells can be black, blue, brown or gray depending on the ore body. The baryte is finely ground so that at least 97% of the material, by weight, can pass through a 200-mesh (75-μm) screen, and no more than 30%, by weight, can be less than 6 μm diameter. The ground baryte also must be dense enough so that its specific gravity is 4.2 or greater, soft enough to not damage the bearings of a tricone drill bit, chemically inert, and containing no more than 250 milligrams per kilogram of soluble alkaline salts In August 2010 API (American Petroleum Institute) published specifications to modify the 4.2 drilling grade standards for baryte to include 4.1 SG materials
مشخصات باریت
باریت ترکیب طبیعی سولفات باریم به فرمول BaSO4 می باشد که به نام Heavy Spar نیز شناخته 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. باریت در طبیعت به صورت رگه‌ای ، لایه‌ای و بر جای مانده یافت می‌شود.
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.
بلورهاي باريت معمولاً شفاف تا نيمه شفاف و کدر بوده و رنگ آنها سفيد تا بي رنگ است که گاهي تمايل به زرد شفاف، خاکستري، آبي کم رنگ، قرمز يا قهوه اي و بندرت قهوه اي تيره است. جلاي اين کاني شيشه اي تا صدفي و گاهي جلاي صمغي و مرواريدي دارد. رنگ خاکه آن سفيد است که بر اثر مالش، گاهي اوقات بودار مي شود.
باريت خالص از65.7 % اکسيدباريم BaO و34.3% اکسيد سولفورو SO3 تشکيل شده و بندرت به صورت خالص در طبيعت يافت مي شود.
باريت داراي خاصيت فسفرسانس و فلوئورسانس بوده و ساختمان بلوري آن بر اثرگرما (شعله فوتک ) شکسته شده و به سختي گداخته مي شود. حرارت دادن شديد آن، سبب تظاهر رنگ فلوئورسانس نارنجي درخشان تا متمايل به نارنجي (نشانه وجود هماتيت يا کاني هاي سولفيدي)، قرمز ارغواني ( نشانه وجود عنصر استرانسيم) و سبز متمايل به زرد (نشانه وجود عناصر قليايي ) مي گردد،
بر روي زغال ابتدا پرل Perle مشخصي ايجاد مي نمايد ولي با ادامه حرارت، توده هماتيتي به صورت گسترده بر روي زغال تشکيل مي شود.
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 تیره بوده و دارای جلای صدفی تا شیشه‌ای میباشد. نمونه‌های تیپیک آن به صورت بلورهای اورترومبیک کشیده دیده می‌شود اما باریت تجارتی به صورت دانه دانه ، توده‌های بلورین و یا قلوه‌ای تهیه می‌شود.
وزن مخصوص این کانی زیاد میباشد و در حدود 4.3 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.
پودر باريت BaSo4 به صورت پودري سنگين با وزن مخصوص4.5، سختي3.5- 2.5، سفيد رنگ تا خاكستري با جلاي شيشه اي، كليواژ كامل در جهت {001}، بدون بو و غيرمحلول در آب و حلال هاي آلي است و به علت محلول نبودن در آب خاصيت سمي ندارد حال آن که سولفيد باريم به علت محلول بودن و آزاد شدن يون باريم در آب به شدت سمي است.
راههای شناسایی از دیگر کانی ها:
باريت از نظر شيميايي خنثي بوده و وزن مخصوص آن نسبتاً زياد است و از ديدگاه شکل شناسي مي تواند با کلسيت، سلستين، ويتريت، آراگونيت، آلبيت، ژيپس، فلوئورين و انيدريت تشابه داشته باشد. از کلسيت، ويتريت و ژيپس بواسطه غيرقابل حل بودن در اسيد، از آلبيت (و بطور اعم از فلدسپارها) بواسطه نرمي، از سلستين و انيدريت بواسطه فلوئورسانس نارنجي پس از گداخته شدن و سبز نمودن رنگ شعله فوتک،از فلوئوريت بواسطه فقدان فلوئورسانس و از آراگونيت بوسيله و مخصوص بالا و رخ شناخته مي شود.
باريت از نظر ساختمان بلورين تنها با ويتريت (کربنات باريم) مشابه است و از نظر کاربرد در صنايع، ويتريت مي تواند جايگزين نسبتاً مناسبي باشد ولي تظاهر اتفاقي آن و تجمع با کانه هاي فلزي بويژه سرب و روي از اقتصادي بودن آن مي کاهد.
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 آب گرم 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 وماگمایی 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:
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.
معمولا3.4 باریت تولید شده سالیانه در این زمینه جذب و مصرف می‌شود. باریت کانی ای 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.
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 چاشنی های 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. باريم با شعاع يوني1.36 انگستروم، پتانسيل يوني 1.5، الکترونگاتيوي0.85 ، عدد کوردينانسيون 8 بوده و از عناصر ليتوفيل محسوب مي شود.
باريم از نظر شيميايي بسيار شبيه به كلسيم است و فرم خالص آن به رنگ سفيد- نقره مشابه سرب است. اين فلز زماني در معرض هوا قرار مي گيرد، بسيار آسان اكسيد مي شود و با آب و الكل واكنش پذيري بالايي دارد و توسط آب و يا الكل تجزيه مي شود.
بيشتر مواد مركب حاوي عنصر باريم به علت وزن مخصوص بالاي آن كاني شفاف و سنگين ناميده مي شوند.
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 شفاف تر و درخشنده تر از شیشه‌های سربی و یا CaO هستند. سرامیک های پیشرفته حاوی باریم در صنایع الکترونیک (کندانسور ، گوشی ، بلندگوو تلفن) و مغناطیس دائم کاربرد دارند.
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 در ساختن ایستگاهها و باند فرودگاه بکار می‌برند. همچنین در صنایع داروسازی ، مواد منفجره ، آلیاژ ، حفاظت اشعه و … کاربرد دارد
بطوري كلي فرآوري باريت معمولا” به دو روش خشك و يا مرطوب انجام مي گيرد.
فرآوري باريت به روش خشك : در اين روش ابتدا باريت توسط سنگ شكن خرد شده و سپس توسط آسياي گلوله اي پودر مي گردد. بعد از آن، روي ميزهاي لغزشي به وزن مخصوصهاي هم ارز تفكيك و سپس توسط دستگاه خشك كن بادي ذرات زير2ميكرون جدا مي گردند. در اين مرحله، پودر به دست آمده در مخروط قيف مانند (جيگ) وارد شده و توسط جريان هوا ذرات ريز و كوچكتر از 200 مش، از آن خارج مي گردند. همان طوري كه قبلا” ذكر شد اين روش به دليل آلودگي زيست محيطي، كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد.
فرآوري باريت به روش مرطوب :
در اين روش، كانسنگ باريت ابتدا شسته شده تا مواد رسي چسبنده و مواد ريز و نرم از آن جدا شوند. در مرحله خردايش توسط سنگ شكن به ابعاد حدود 2 ميليمتر رسيده و پس از آن در آسياي گلوله اي به حد 200 مش رسانده مي شود. پودر حاصله در مخروطي قيف مانند وارد مي شود. در درون جيگ هيدروليكي مواد براساس وزن مخصوصهاي متفاوت از هم جدا مي شوند. محصول نهايي توسط بازوهاي پارو مانند از سطح مايع در جيگهاي آبي جمع آوري شده و از دريچه اي در بالاي مخزن خارج مي شود.
اندازه گیری رطوبت:
حدود 100gr از نمونه را با دقت 0.01gr توزین نموده (w1) و آن را به مدت 4ساعت در درجه حرارت 220 f در داخل اتوو خشک می کنیم سپس نمونه را در داخل دیسکاتور خنک نموده و مجددا توزین می کنیم.(w2)
درصد رطوبت=100) (w1-w2 .
اندازه گیری وزن مخصوص:
بکار بردن ظرف lechatelier ساده ترین طریقه می باشد ولی دقت آن کم است ظرف مذکور را با یک مایع غیر فرار (نفت یا کروسن)تا زیر نشان ساقه پر کرده (حجم v1)و آن را به صورتی که تا گردن در آب باشد در بن ماری(حمام آب) در دمای 32 c به مدت 20 دقیقه در همین دمای ثابت قرار می دهیم.
به طور متناوب نفت پاشیده شده به جداره های ساقه و دهانه ورودی پیکو متر را خشک می نمائیم و پس از طی شدن 20 دقیقه حجم مایع را مستقیما در روی ظرف می خوانیم(v1).سپس ظرف را در داخل مایع بیرون آورده و مجددا جداره های ساقه را خشک می نمائیم. حدود gr/w85 ازنمونه مورد آزمایش که قبلا خشک نموده ایم را با دقت 0.01gr توزین نموده و در داخل ظرف به آرامی و با دقت می ریزیم . مایع داخل ظرف معادل حجم نمونه روی ساقه ظرف به طرف بالا جابجا می شود.پس از خارج نمودن حبابهای هوا یبین ذرات نمونه بوسیله تکان دادن و ضربه زدن (به آرامی) ظرف lechatelier (پیکومتر با در بسته) ظرف مذکور را به مدت 20 دقیقه در بن ماری با درجه حرارت 32c قرار می دهیم و سپس مجددا حجم را می خوانیمv2 .اختلاف حجم اولیه و ثانویه را محاسبه نموده وبا توجه به مقدار نمونه توزین شده وزن مخصوص را محاسبه می کنیم.
SP.G=IP/V2-V1
باریت 85gr
هماتیت(فروبار)100gr
کائولن,کربنات کلسیم60gr
باریت و کاربرد آن با توجه به ناخالصی ها
در معادن گوناگون، كانيهايي از قبيل كوارتز، كالكوپيريت، كلسيت، گالن، مالاكيت و گاهي سيدريت و هماتيت، باريت را همراهي مي كنند. براي استفاده باريت در صنايع مصرف كننده، كانيهاي همراه باريت، بايد از آن جدا شوند. در تمامي معادن، عيار حد يعني عيار مشخص كننده بين باطله و كانسنگ بايد حتي المقدور به صورت دقيق تعيين شود.
مهمترين شاخص باريت وزن مخصوص بالاي آن است و در واقع كيفيت محصول يك كارخانه بر مبناي مقدار وزن مخصوص باريت مشخص مي شود. در صورتي كه وزن مخصوص باريت 4.2gr/cm3 و يا بيشتر باشد، كيفيت لازم براي فروش خواهد داشت. وجود ناخالصيها در اين كانه، باعث كاهش وزن مخصوص آن خواهد شد، اين نشان مي دهد كه فرآوري باريت براي استفاده در صنايع گوناگون بسيار مهم است.
در معادن باريت با منشاء سيالات گرمابي، كانه عمدتاً به همراه چند كانه فلزي ديگر در داخل سنگ درونگير مشاهده مي شود. در اين نوع معادن دگرسانيهاي متنوعي نيز وجود دارد. مجموعه اين عوامل باعث افزايش ناخالصي در كانه باريت مي گردد كه بايد از آن جدا شود. اين ناخالصيها شامل اكسيد كلسيم، اكسيد منيزيم، اكسيد تيتانيم و اكسيد استرانسيم، فلزات سنگين مانند سرب، سولفيدها و ارسناتها، سيليس، اكسيد آلومينيم، سولفات-استرانسيم و فلوئوريد كلسيم است. در صنعت حفاري ناخالصيهايي مانند عناصر قليايي خاكي قابل حل مانند كلسيم در باريت به عنوان عناصر مزاحم در اين صنعت محسوب مي شوند. در صنعت داروسازي ناخالصيهاي مزاحم موجود در باريت شامل فلزات سنگين مانند سرب، سولفيدها و آرسناتها هستند. در صنايع شيشه سازي ناخالصيهاي مزاحم باريت شامل سليس، اكسيد آهن و آلومينيم است. در صنايع رنگسازي، اكسيد آهن و در صنايع شيميايي سولفات-استرانسيم، اكسيد آهن و فلوئورايد كلسيم به عنوان ناخالصيهاي مزاحم محسوب مي شوند
نقش کانی ها در مواد پر کننده
پرکننده‌ها (Fillers) به موادی گفته می‌شود که به مایعات و یا جامدات اضافه می‌شوند تا یک یا چند تغییر بدین شرح در آنها صورت گیرد. افزایش مقاومت مکانیکی و خاصیت شکل پذیری ، کاهش و یا افزایش وزن مخصوص ، افزایش مقاومت حرارتی ، تغییر در غلظت ، بهبود کیفیت ، کاربرد تزئینی و کاهش بهای ماده تمام شده. مواد پرکننده در صنایع لاستیک سازی ، کاغذ سازی ، پلاستیک سازی ، رنگ سازی ، پارچه بافی ، مصالح ساختمانی و محصولات شیمیایی استفاده می‌شوند.
مواد پرکننده لاستیک
مقاومت فرسایشی لاستیک به ترکیب شیمیایی ، شکل و اندازه مواد پرکننده بستگی دارد. مقاومت فرسایشی نسبت معکوسی با اندازه ذرات مواد پرکننده و رابطه مستقیم با کروی بودن ذرات دارد. مقاومت فرسایشی از سیلیس به طرف کربنات کلسیم کاهش می‌یابد.
سختی و گسیختگی لاستیک
مواد پرکننده صفحه‌ای و پولکی سختی را افزایش می‌دهند. در صورتی که مواد پرکننده کروی و کوچک گسیختگی را افزایش می‌دهند. مهمترین مواد پرکننده معدنی در صنعت لاستیک سازی عبارتند از باریت ، کائولین ، آهک ، میکا ، پیروفیلیت ، اسلیت و تالک. کربنات کلسیم بیشترین مصرف را دارد و خوصیات مهم آن عبارت است از پایین بودن میزان جذب روغن ، پخش سریع ، ارزان بودن. آزبست به منظور افزایش مقاومت مکانیکی و حرارتی ، افزایش ضریب شکل پذیری و خاصیت دی الکتریک استفاده می‌شود. باریت موجب افزایش وزن مخصوص و مقاومت در مقابل مواد اسیدی می‌شود.
مواد پرکننده کاغذ
انواع مهم کاغذ عبارتند از : کاغذ مخصوص نوشت افزار ، کاغذ معمولی ، کاغذ عکاسی ، مقوا. کیفیت خصوصیات کاغذ توسط مواد پرکننده کنترل می‌شود. مواد پرکننده به میزان 2 تا 4 درصد به دیگر مواد اضافه می‌شوند. شفافیت ، براق بودن ، ماتی رنگ و میزان جذب نور از خصوصیات مهم کاغذ است که در زیر بررسی می‌شود.
- شفافیت و درخشندگی : میزان تغییر در نور انعکاسی حاصل از تعویض رنگ جسمی که در پشت کاغذ قرار دارد، شفافیت و درخشندگی آن گفته می‌شود. این خاصیت به میزان ضریب شکست و اندازه ذرات مواد پرکننده بستگی دارد. مواد پرکننده به ابعاد 0.25 میلی میکرون و با ضریب شکست بالا بیشترین درخشندگی را دارند.
- براق بودن : مواد پرکننده صفحه‌ای نظیر مسکویت ، خاصیت براقی کاغذ را افزایش می‌دهند.
- ماتی رنگ : مواد پرکننده رنگی و مواد با ضریب شکست بالا خاصیت ماتی رنگ کاغذ را افزایش می‌دهند. از اکسید تیتانیم به دلیل ضریب شکست بالا برای کنترل ماتی استفاده می‌شود.
- میزان جذب جوهر : میزان جذب و پخش جوهر به شکل و اندازه ذرات بستگی دارد. ذرات صفحه‌ای و کوچک میزان جذب جوهر را کاهش می‌دهند. تالک نیز میزان جذب جوهر را کاهش می‌دهد. مهمترین مواد پرکننده کاغذ عبارتند از کائولین ، تالک ، اکسید تیتانیم ، اکسید روی و دیاتومیت.
مواد پرکننده پلاستیک
چند ویژگی مهم پلاستیک توسط مواد پرکننده کنترل می‌شود. دمای آمادگی پلاستیک با وزن مخصوص مواد پرکننده نسبت معکوس و با مساحت آن نسبت مستقیم دارد. شکل و اندازه ذرات ، غلظت و پخش شدگی مواد را کنترل می‌نماید. در مواد پرکننده حاوی آب و یا اکسید کربن ، در صورتی که آتش سوزی بروز نماید، آب و گاز تولید میگردد و از سرایت آتش جلوگیری می‌کند. مهمترین مواد پرکننده پلاستیک عبارتند از کربنات کلسیم ، خاک رس ، فلدسپات ، میکاها ، تالک ، دیاتومیت و کوارتز. وجود کائولین موجب افزایش مقاومت حرارتی، کششی و سختی میگردد.
- کربنات کلسیم : متداولترین ماده پرکننده پلاستیک بشمار می‌رود. دلایل استفاده از کربنات کلسیم در این مورد عبارتند از قیمت مناسب ، جذب اندک روغن ، سهولت پخش با وسایل معمولی ، درخشندگی خوب ، سختی کم ، همچنین کربنات کلسیم از نرمی و طویل شدگی پلاستیک جلوگیری می‌کند.
- آزبست : آزبست را برای جلوگیری از کاهش مقاومت مکانیکی و حرارتی به پلاستیک می‌افزایند. پلاستیکهایی که در ساخت قطعه‌های خودروهای سواری و کامیونها بکار می‌روند، حاوی آزبست هستند.
- تالک : تالک در بعضی از پلاستیکها به مصرف می‌رسد. خواص تاثیری تالک در پلاستیک عبارتند از رنگ سفید ، نرمی ، جلای بسیار خوب ، پخش شدگی بسیار خوب و سرانجام درخشندگی آن.
- باریت : باریت در پلاستیک سازی بطور محدود استفاده می‌شود. خواص اثر گذار بر پلاستیک عبارتند از وزن مخصوص بالا ، غیر محلول بودن در آب و مقاومت بالا در برابر اسیدها. از جمله پلاستیکهایی که در آنها از باریت استفاده می‌شود میز و صندلیهای از این جنس را می‌توان نام برد.
- کائولین و کانیهای رسی : این کانیها نیز به عنوان ماده پرکننده مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مواد پرکننده رنگ
رنگها بطور عمده از دو بخش تشکیل می شوند. بخش تبخیر شونده که بعد از استفاده به صورت گاز رنگ را ترک می‌نماید، و مواد جامد که پس از خشک شدن به صورت پوششی باقی می‌مانند. مواد پرکننده رنگ ، به مقدار کم به عنوان ماده رنگی اضافه می‌شوند. قیمت ، کیفیت ، خصوصیات نوری و مکانیکی رنگ به مواد پرکننده بستگی دارد.
- براق بودن : براقی عبارت از مقدار نور منعکس شده از رنگ است. مواد صفحه‌ای دانه ریز میزان نور انعکاسی را افزایش می‌دهند. ذرات دارای قطر 0.3 میلیمتر حداکثر نور را منعکس می‌نمایند.
- مقاومت آلایشی : مواد پرکننده‌ای که تخلخل کم ، حداقل سطح و کشیدگی زیاد داشته باشند، مقاومت آلایشی را افزایش می‌دهند.
- غلظت : پوشش یکنواخت جسم رنگ شده و سهولت استفاده از آن بستگی به غلظت رنگ دارد. مواد پرکننده با سطح خارجی زیاد و حالت غیر کروی باعث افزایش غلظت رنگ می‌شوند.
- مقاومت فرسایشی : رطوبت ، سایش ، نور و مواد آلی موجب فرسوده شدن رنگ می‌شوند. مواد پرکننده متخلخل سبب افزایش مقاومت رنگ در مقابل رطوبت می‌شوند. مواد سیلیسی و خاک رس مقاومت فرسایشی رنگ را افزایش می‌دهند. نور بنفش موجب اکسید شدن رنگ و دیگر مواد می‌شود. موادی که باعث جذب نور فرابنفش و محدود شدن تخلخل می‌شوند، مقاومت فرسایشی را افزایش می‌دهند. مهمترین مواد پرکننده رنگ عبارتند از سولفات باریم ، کربنات کلسیم ، خاک رس، میکاها، تالک، اکسید روی و دیاتومیت.
باریت کریستال و باریت حفاری
باريت يا سولفات باريم به فرمول شيميايي BaSo4 ، در طبيعت به صورت سنگ معدني رگه‌اي يا لايه‌اي در رنگهاي سفيد تا خاكستري، قرمز، قهوه‌اي موجود است.
باريت حفاري به دليل وزن مخصوص بالا، سادگي مصرف در حين كار و قيمت مناسب، خنثي بودن از نظر شيميايي مورد مصرف قرار مي‌گيرد.
باريت حفاري كاني‌اي حياتي در صنعت حفاري نفت و گاز محسوب مي‌گردد. 90% از باريت توليدي دنيا در گل حفاري به مصرف مي‌رسد.
آنالیز باریت حفاریA.P.I
Specific Gravity 4.22 g/qcm Min
Alkaline Earth Metal (as calcium) 30-60 ppm Max
Water Solule 0.08 % Max
Lead Content 250 ppm Max
Moisture 0.20 % Max
Residue on 74 MIC 1.00-2.50 % W
Residue on 45 MIC 8-12 % W
Analysis of Barite GRADE O.C.MA.
Specific Gravity 4.21-4.25 g/qcm
Alkaline Earth Metal (as calcium) 30-60 ppm
Water Soluble Solid 0.08 %
Apparent Viscosity After& Adding Gypsum 90 cps
PH 6.5-7
Moisture 0.20 % W
Residue on 74 MIC 1.00-2.50 % W
Residue on 45 MIC 8-12 % W
Chemical Analysis Report Industrial Barite
BaSO4 % 90.00
MgO % 0.54
CaO % 0.91
SiO2 % 5.46
Al2O3 % 0.26
Fe2O3 % 2.59
L.O.I % 1.11
Residue On 74 Mic. Screen 2% Max
باریت حفاری
باريت كاني حياتي در صنعت حفاري نفت و گاز محسوب مي شود. در شيشه سازي به عنوان همگن كننده ماده مذاب، كاهش حباب و در درخشندگي و شفافيت محصول كاربرد دارد. از باريت در رنگ سازي، پلاستيك، كاغذ و لاستيك به عنوان ماده پر كننده استفاده مي گردد. اين كاني در زمينه دارويي، محافظت اشعه، آلياژ، مواد منفجره و … نيز كاربرد دارد.
- باريت مخصوص گل حفاري با وزن مخصوص بالاي4.2 ، در بسته بندي جامبوبگ ، ماهيانه 1000 تن بصورت پودر با مش400 مطابق با استاندارد حفاری نفت و گاز OCMA – API
باریت در حفاری
پودر باریت (سولفات باریم ) یکی از پر مصرف ترین پودرهای معدنی استفاده شده در صنعت حفاری چاه نفت وگاز میباشد که طبق استانداردهای API و OCMA تولید و مورد مصرف قرار میگیرد.
پودر باریت تولیدی شرکت زمین کاو کاملاً با استاندارهای موجود منطبق و با مشخصات ذیل تولید میگردد:
Specific Gravity= Min 4.2
Retained on 200 mesh= Max. 3%
Retained on 325 mesh= 10±5%
Soluble alkaline earth metals as calcium= Max. 250 mg/L
Viscosity before adding gypsum= Max. 125 CP
Viscosity after adding gypsum= Max. 125 CP
بررسی باریت در ایران
ذخاير باريت به وفور و در اكثر نقاط دنيا وجود دارد. توليد كننده عمده باريت در جهان كشور چين است كه تقريباً نيمي از توليد جهاني باريت را به خود اختصاص داده و عرصه رقابت، براي ساير كشورهاي توليد كننده اين كانه را بسيار محدود كرده است.
ذخاير باريت در ايران نيز قابل توجه بوده و مي توان گفت كه در ده سال اخير، تقريباً يك روند صعودي در ميزان توليد باريت در ايران وجود داشته است. علت اصلي افزايش روند توليد در ايران، افزايش ميزان حفاريهاي اكتشافي براي يافتن ذخاير نفت و گاز در سالهاي پس از جنگ ايران و عراق است. از آنجايي كه ايران خود يكي از توليدكنندگان عمده نفت و گاز در جهان است، قسمت اعظم باريت توليد شده داخلي به مصرف صنايع حفاري در كشور و بخش كوچكي از آن به كشورهاي همجوار صادر مي شود. توليد داخلي باريت پاسخگوي نياز بخش صنايع حفاري بوده و واردات اين كانه در گذشته بسيار ناچيز و در دهه اخير، تقريباً به صفر رسيده است.
به دليل كافي نبودن واحدهاي توليد كننده تركيبات شيميايي باريم دار در ايران و توسعه صنايع مصرف كننده اين تركيبات در كشور، واردات آنها به داخل كشور نسبتاً زياد است. با توجه به طرحهاي در دست اجرا و موافقتهاي اصولي صادره براي احداث واحدهاي توليد كننده تركيبات شيميايي باريم دار كه در بخشهاي قبل به آن اشاره شد، احتمال مي رود كه ميزان واردات اين تركيبات در سالهاي آينده كاهش يابد. ولي با توجه به ظرفيت محدود اين واحدها، كشور به طور كامل از واردات آنها بي نياز نخواهد شد.
بديهي است كه با احداث واحدهاي جديد، توسعه و افزايش ظرفيت واحدهاي موجود، علاوه بر اشتغال زايي، كشور از واردات اين گونه محصولات بي نياز شده و در صورت توسعه تكنولوژي و ارتقاء كيفيت محصولات، توانايي صادرات اين قبيل از تركيبات را نيز خواهد داشت. سرمايه گذاري در اين بخش مي تواند نقش مثبتي در اقتصاد كشور داشته باشد.