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.

جهت کنترل رفتار ذرات کلوئیدی، جلوگیری از هدر رفتن گل حفاری، کاهش خواص ژله شدن و کاهش گرانروی معمولاً به گل حفاری بعضی از ترکیبات شیمیایی را اضافه می‏کنند. همچنین ممکن است گل حفاری در هنگام برخورد با طبقات مختلف زمین، خاصیت خود را از دست بدهد، به همین دلیل بایدگل حفاری کنترل شده و خواص از دست رفته جبران شود. به همین خاطر مواد مختلفی (معدنی و شیمیایی) به آن اضافه می‌کنند، که این مواد مورداستفاده تابع: روش حفاری،مقاومت سنگ‌ها، میزان شکستگی، عمق، موادگازی وترکیب کانی شناسی سنگ هستند.
باریت: باریت به دلیل سادگی مصرف در حین کار، خنثی بودن از نظر شیمیایی، نرمی ‌و مناسب بودن از نظر قیمت، در گل حفاری مورد استفاده قرار می‌گیرد‌. باریت در آب حل نمی‏شود و به صورت ذرات معلق در گل باقی می‏ماند و خواص گل را تغییر نمی‏دهد. یک ویژگی مهم باریت چگالی بالای (SG =4/2gr/cm 3) آن است به طوری که وقتی در گل حفاری قرار دارد در مقایسه با ذرات
دیگر حجم کمتری از گل را اشغال می‏کند در نتیجه هم چگالی گل را بالا می‏برد که بسیار برای غوطه‏ور شدن ذرات سنگ مناسب است و هم حجم بیشتری از گل را در این حالت
مایع تشکیل می‏دهد و باعث روان‏تر شدن جریان گل می‏شود
.شرکت زمین کاو
www.zaminkav.com
info@zaminkav.com
تلفن: 3-88385541-021
فکس: 88385096-021
موبایل شرکت: 09365077781

باریت کرستال(Crystal Barite)

کاني باريت از دسته سولفاتها جزء گروه عناصر قليايي خاكي و داراي فرمول شيميايي BaSO₄بوده و منبع اصلي تهيه عنصر باريم محسوب مي شود. باريم داراي عدد اتمي56، عدد جرمي 34/137، الكترونگاتيويته 85/0، شعاع يوني 36/1 آنگستروم و پتانسيل يوني 5/1 مي باشد. فراواني اين عنصر به صورت تركيب قابل حل BaSO₄ در آب دريا 20 ميكروگرم در ليتر است.

ميانگين عنصر باريم در پوسته 425 گرم درتن يا قسمت در ميليون (ppm) است )يعني 0425/0%). ميانگين آن در گرانيت 1220ppm و در دياباز160ppm مي باشد. در فلدسپات3 %، در پلاژيو كلازها3/7%، در مسكوويت 9/9 % و در بيوتيت 8-6 % BaO مي توان وجود داشته باشد.
67.5 درصد BaO و 3/34 درصد SO₃ در ساختمان باريت خالص وجود دارد. حلاليت اين كاني در آب و اسيد، در درجه حرارتهاي عادي، بسيار كم است، بنابراين مي توان از آن به عنوان ماده شيميايي خنثي استفاده كرد. از هرگرم باريت در درجه حرارت عادي در حدود 2 ميلي گرم در هر ليتر آب حل مي شود. با افزايش حرارت به ميزان حلاليت باريت زيادتر شده، به طوري كه از هر گرم باريت در درجه حرارت 500 تا 1000 درجه سانتيگراد بخار آب، 40 ميلي گرم آن در هر ليتر آب حل مي شود. حلاليت باريت با حضور كلريد در آب افزايش مي يابد

5درصد باريت در صنايع شيشه سازي و سراميک کاربرد دارد. در شيشه سازي به عنوان همگن كننده ماده مذاب، كاهش حباب و درخشندگي و شفافيت محصول كاربرد دارد. شيشه هاي حاوي باريم شفاف تر و درخشنده تر از شيشه هاي سربي يا CaO مي باشند.
صنايع شيشه سازي از باريت بلورين و خالص در ساخت شيشه‌هاي نوري (عينک) و تلويزيون استفاده مي شود و قطعات خرد شده آن در اندازه ماسه درشت به عنوان کمک ذوب تسهيل کننده کار بر روي شيشه و ايجاد کننده شفافيت است. اكسيد باريم به دليل بالابودن خاصيت محافظت از پرتاب اشعه ايکس در ساخت شيشه‌تلويزيون به کار مي رود. سراميک هاي پيشرفته حاوي باريم در صنايع الكترونيك (كندانسور، گوشي، بلندگو و تلفن) و مغناطيس دائم كاربرد دارند.

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

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

»» موارد استفاده از گل حفاری

برای انجام مراحل مختلف اکتشاف مواد معدنی فلزی و غیر فلزی ، نفت ، گاز و آب و همچنین به منظور بررسی و مطالعه خصوصیات سنگ شناسی ، آلتراسیون و کانی سازی لایه‌های زیرزمینی یک منطقه به حفاری می‌پردازند. انواع مهم حفاری عبارتند از : نوع مغزه گیر ، نوع روتاری و نوع ضربه‌ای. مواردی که برای حفاری استفاده می‌شود تابع روش حفاری ، مقاومت سنگها ، میزان شکستگی ، عمق ، مواد گازی و ترکیب کانی شناسی سنگ است.

گل حفاري غير از بالا آوردن تراشه هاي زمين كاربردهاي ديگري نيز در ته چاه انجام مي دهند كه عبارتند از خنك كردن و روان كردن مته . علت اينكه بجاي آب از گل حفاري استفاده مي شود اين است كه خرده سنگهاي حفاري شده داراي وزن مخصوص زيادي هستند و با اينكه گل بعلت سرعت زياد آنها را با خود بالا مي آورد معهذا بايد گرانروي گل بحدي باشد كه بتواند خرده سنگها را با سهولت وبه سرعت از چاه خارج كند .

گلي كه بدين ترتيب خرده سنگها را از چاه بيرون مي كشد و بدرون صافي مخصوصي كه شبيه غربال است هدايت مي شود در آنجا خود گل از صافي عبور كرده اما خرده سنگها روي صافي باقي مي مانند و گل پس از عبور از صافي در مخزني جمع آوري و از آنجا مجددا بداخل رشته حفاري تلمبه مي شود . بدين ترتيب جريان دائمي گل از درون كاسه گردان به داخل رشته حفاري و سرمته و از آنجا به فضاي بين رشته حفاري و چاه و تا صافي مخزن ادامه پيدا مي كند .

گل حفاري باعث مي شود ستون گل حفاري به ديوار چاه فشار آورد و مانع ريزش آن شود . به علاوه بدنه چاه را اندود كرده و منافذ آنرا مي گيرد و ديگر آنكه در مواقعي كه مته در اعماق زياد به لايه گاز يا نفت ( در حفاری های نفت و گاز ) مي رسد ستون گل مانع مي شود كه گاز يا نفت از منافذ لايه مذكور كه ممكن است فشار زياد هم داشته باشد بروي چاه را يابد . به همين جهت غلظت و وزن گل حفاري بايد بيش از وزن آب و بحدي باشد كه بتواند فشار لايه متخلخل مذكور را خنثي كند .

»» نقش مواد در گل حفاری

کنترل وزن مخصوص: برای منترل مخصوص از باریت ، گالن و آهک استفاده می‌شود. در مواردی که فشار آب و یا گاز در منطقه حفاری زیاد باشد، یا حفاری در سنگ خاصی (نظیر شیل) صورت گیرد، از باریت می‌توان استفاده نمود. در صورتی که فشار آب و یا گاز در سنگهایی که حفاری می‌شود خیلی زیاد باشد، از گالن استفاده می‌کنند. از آهک به منظور کاهش وزن مخصوص کمک می‌گیرد.

مواد تغییر دهنده غلظت : به منظور بازیابی سریع مواد حفاری شده ، جلوگیری از گیر کردن مته و افزایش سرعت حفاری ، از بنتونیتسدیم‌دار ، اتاپولژیت (Attapulgite) ، آزبست ، موسکویت ، گرافیت و دیاتومیت می‌توان استفاده کرد.

کنترل ترکیب شیمیایی محلول حفاری : ترکیب شیمیایی محلول حفاری بر غلظت ، وزن مخصوص ، سرعت حفاری و دستگاههای حفاری تاثیر مستقیم می‌گذارد. مواد معدنی مورد استفاده عبارتند از بی‌کربنات سدیم ، نمک ، آهک ، دولومیت و ژیپس.

»» مواد معدنی مورد استفاده در حفاری

بنتونیت : به منظور جلوگیری از هدر رفتن محلول حفاری در چاههایی که درز و شکاف زیاد دارند. می‌تواند از بنتونیت سدیم‌دار به عنوان پوشش داخلی سطح چاه استفاده نمود. بنتونیتخاصیت کلوئیدی را افزایش می‌دهد. و در نتیجه درصد بازیابی پودر و سنگ افزایش می‌یابد.

میکا : برای جلوگری از گیر کردن مته در سنگهای دارای خاصیت چسبندگی زیاد ، نظیر وزن گسلی یا در سنگهای مارنی از میکا باید استفاده شود.

گرافیت : هر گاه مته و محور آن به هنگام حفاری گیر کند استفاده از گرافیت لازم می‌آید که البته بعد از بر طرف شدن مانع باید آن را از چاه خارج کرد.

باریت : برای کنترل وزن مخصوص از باریت استفاده می‌کنند.

گالن : به منظور کنترل وزن مخصوص از گالن استفاده می‌نمایند.

آهک و دولومیت : جهت کاهش وزن مخصوص و کنترل خاصیت قلیای از آهک و دولومیت می‌توان استفاده نمود.

ژیپس : برای جلوگیری از آلودگی کربنات و همچنین جهت لخته کردن کانیهای رسی از ژیپس استفاده می‌شود.

آزبست : به منظور افزایش درصد مواد حفاری می‌توان از آزبست استفاده نمود.

نمک : در موقع حفاری به منظور کنترل قطر چاه و همچنین برای کنترل پراکندگی رسها از نمک استفاده می‌شود.

کربنات و بی‌کربنات سدیم : به منظور کنترل محلولها و جلوگیری از خطر آلودگی ، کربنات را مورد استفاده قرار می‌دهند.

پرلیت و خاکسترهای آتشفشانی : این مواد به عنوان سیمان بکار می‌روند.

»» انواع گل حفاري :

a) گل پايه آبي

b) گل هوا و كف : نوعي گل پايه آبي بوده كه در طبقات با شكستگي زياد مورد استفاده قرار مي گيرند.

c) گل پايه روغني : بخش عمده آن گازوئيل ( ۹۵٪ تا ٩۸٪ ) و بقيه آن آب نمك و ديگر افزودنيها مي باشد.به چند دليل در حفاريها از گل روغني استفاده مي شود :

1. در بخشهاي مخزني جهت جلوگيري از ريزش چاه

2. جلوگيري از ريزش شيل

3. عدم نفوذ زياد گل بدرون سازند

الف ) گاهي نوع خاص از گل تزريق مي شود به نام پيل : كه با ويسكوزيته بيشتر است و هنگامي كه چاه ساكن است بدرون چاه اضافه مي شود و جلوگيري از هرزروي كه يا از LCM (مواد كنترل كننده هرزروي) و يا از Hv Pill (پيل با ويسكوزيته زياد يا پيل غليظ)استفاده مي شود.

ب ) سلاگ : با وزن حجمي بيشتري است و در هنگام لوله لوله بالا مورد استفاده قرار مي گيرد.

»» موادي كه به گل اضافه مي شود :

1) كاستيك (Na OH) براي تغيير در PH و قليائي نمودن گل

2) رس : جهت بالا بردن ويسكوزيته آن

3) باريت : (Ba SO4) : بمنظور بالا بردن وزن گل

4) CMC Hv : جهت بالا بردن ويسكوزيته در پيل

5) كلسيم (Ca) : بالا بردن سختي گل حفاري

6) بنتونيت به منظور بالا بردن ويسكوزيته

7) LCM (Loss Controller Material): افزودنيهائي مثل پوست گردو ، پوست شكلات ميكا و . . . براي نفوذ در داخل خلل و فرج ( در هنگام هرزروي بالا استفاده مي شود).

»» مشخصات گل حفاري :

صاف آب (WL : Water Loss): بر حسب cc.

پايه آبي : PH

Ca بر حسب ppm

ALK : آلكالينيتي

پايه روغني : ES : مربوط به سالينيتي ( شوري ) و عدم دو فاز شدن گل

HPHT : مربوط به صاف آب است .

»» آنالیز گل حفاری

در بخش گل حفاری خواص سیال حفاری را مورد بررسی قرار می دهند و از آنجا كه مثلاً بنتونیت Bentonite به تنهائی از پس كلیه وظایف گل حفاری بر نمی آید. یك سری افزودنی به گل اضافه می كنند كه در این آزمایشگاه با انجام آزمایشهای مختلف تركیب یك گل با خصوصیات مورد نظر بدست می آورند. مثلاً یكی از افزودنیها CMC می باشد كه برای افزایش viscosity به گل اضافه است. از خواص دیگر گل می توان به موارد زیر اشاره كرد :

»» viscosity (گرانروی ) كه در دورRPM 600 اندازه گیری می شود با استفاده از دستگاه Rheometer انجام می گیرد. (یكی دیگر از خواص گلPlastic viscosity است ) تعیین yield point یکی دیگر از خواص گل حفاری است.

»» هرچه yield point بالاتر باشد حمل قطعات وcuttings توسط گل راحت ترصورت می گیرد.

»» از خواص مهم گل mud filtrate است كه با دستگاه API Standard filter press اندازه گیری می شود. Mud filtrate مقدار آبی است كه سیال حفاری در حین circulation از دست می دهد. در دستگاه مورد نظرگل را داخل یك محفظه می ریزند و مقدار آبی كه در زمان 30 دقیقه تحت فشارpsi 100 از گل جدا می شود برحسب cc/30 min گزارش می گردد. همچنین دراین آزمایش ضخامت mud cake را نیز اندازه گیری می كنند. با افزودن یك سری مواد می توان ضخامت mudcake را كاهش داد.

»» از خصوصیات دیگر گل حفاری استحكام ژله ای گل است.

یكی دیگر از دستگاههایی كه برای اندازه گیری هرز روی و بهینه كردن آن بكار می رود تا آن را به حداقل برساند bridging material tester) BMT) می باشد. در این دستگاه برای هر نوع سازندی یك مدل اختیار می شود. مثلاً برای سازند ماسه سنگی یك مدل گلوله ای را در نظر می گیرند و میزان هرز روی گل را از داخل این مدل اندازه گیری می كنند.

در آزمایشگاه اسید زنی آزمایشات مربوط به اسیدكاری انجام می شود. می دانیم كه پس از سیمان كاری به چاه اسید می زنند تا سیمان باقی مانده خارج شده و شسته شود. Acidizing Instrument در این واحد قرار دارد، قلب این دستگاه پمپ آن است. در این دستگاه فشار و حرارت بر روی سنگ اعمال می شود. در واقع اسید با یك فشار معین به داخل core تزریق می شود. در این دستگاه فشار و حرارت برروی سنگ اعمال می شود. به این وسیله كربناتهای داخل مغزه حل می شوند. پس از اسید زنی تراوایی را دوباره اندازه گیری می گیرند، خروجی این دستگاه بصورت print شده تهیه شود.

خواص مكانیكی گل كه باید در آزمایشگاه تعیین شوند عبارتند از :

1.Plastic viscosity) PV)

2. Yield point) YP)

3. Gel Strength) gs)

4. Filtration Lost) FL)

»» سيستم گردش گل

سيال حفاري اگر مايع باشد قسمت عمده آن آب است و گاهي نفت جزء اصلي آن است. از رس هاي مخصوصي براي شكل دادن به گل حفاري استفاده مي شود و باريت براي افزايش وزن مخصوص گل بكار ميرود. مواد شيميائي براي كنترل گرانروي (Viscosity) گل و افزايش توانائي ذرات جامد گل براي اندود نمودن ديواره چاه بكار مي روند. ١٪ تمامي چاههاي نفت حفاري شده از هواي متراكم يا گاز طبيعي براي سيال حفاري بجاي گل استفاده كرده اند. مخازن گل داراي همزن هائي هستند(Agitators) (پارو مانند) كه گل را بهم زده و مخلوط مي كنند.

»» گردش گل حفاري :

بخش هاي مختلف مسير گردش گل به قرار زير مي باشند :

۱- مخازن گل :

الف) مخزن ذخيره گل Reserve Tank

ب ) مخزن مكش Suction Tank از آنها بدرون پمپها هدايت مي شود.

ج ) مخزن شيكر Shaker Tank پس از خروج از چاه

د ) مخزن مياني Middle Tank قبل از مخزن مكش قرار دارد.

*مخزن Trip : در حين پر كردن و خالي نمودن چاه در شرايطي غير از حفاري مثلا” لوله بالا مورد استفاده قرار مي گيرد

۲ – پمپهاي گل :

۳- Mud Hose : لوله اي كه از پمپ به Swivel وارد مي شود.

٤- شيل شيكر (Shale Shaker)

۵- Mud Cleaner : شامل ١ – Desander (ماسه زدا) و۲- Desilter (سيلت زدا)

٦- Degasser

۷- Mud Aggitator : شفتي است كه با چرخش خود در مخزن تركيبات گل را با يكديگر مخلوط مي كند و از ته نشيني مواد موجود در گل جلوگيري مي نمايد. (دستگاه سانتريفوژ روي Suction Tank) قرار دارد).

۸- Stand Pipe Manifold روي Floor حفاري قرار داشته با چهار مسير بشرح زير :

1) Fill Up Line: هنگام پر كردن چاه از گل

2) Jet Cellar: مسيري است كه باعث خالي شدن Cellar ميگردد.

3) Bottom Kill Line: به سمت Pipe Rams پائين ميرود.

4) Top Kill Line: كه به سمت Pipe Rams بالائي مي رود.

٩- Mud Pit : حوضچه اي كه زائده هاي داخل گل درون آن ميريزد.

Over Balance= هرزروي گل در اثر فشار كم سازند

Under Balance= فشار سازند از گل بيشتر بوده و نتيجتا” فوران خواهيم داشت( Flow يا Kick ).

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

2. 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 خشك

   د : 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.