重晶石矿资源开发与石油工业发展.doc

重晶石矿资源开发与石油工业发展潘 石前言：重晶石是一种重要的非金属矿物原料，具有广泛的工业用途。重晶石粉主要用于石油、化工、油漆、填料等工业部门，而80%90%用作石油钻井中的泥浆加重剂。矿产资源不可再生的特点，决定了我国重晶石资源在不远的将来将出现紧缺。而随着我国经济的快速发展，石油和天然气作为重要的工业能源，是我国大力发展的行业，必将需要大量的重晶石。胜利油田作为国家特大型石油企业，目前抓住有利时机，在重晶石资源上进行适当的融资或控制部分资源是非常有必要和非常有战略远见的举措。一、重晶石及重晶石矿产资源（一）、重晶石基本知识及其特性1、概念与特点：重晶石是以硫酸钡(BaSO4)为主要成分的非金属矿产品。纯重晶石显白色、有光泽，由于杂质及混入物的影响也常呈灰色、浅红色、浅黄色等，结晶情况相当好的重晶石还可呈透明晶体出现。重晶石的硬度为33.5(莫氏)，比重为4.34.7，具有比重大、硬度低 、性脆的特点，以及能吸收X-射线及伽玛射线等特性。矿石互相碰撞时往往发出硫磺气味。2、重晶石与毒重石：重晶石的化学成分为BaO 65.7%,SO3 34.3%。与重晶石经常共生的含钡碳酸盐矿物叫毒重石，这两个矿物的物理性质极为相似，化学性质则不同。重晶石是钡硫酸盐，化学性能稳定、不溶于水和盐酸、无磁性和毒性；而毒重石是钡碳酸盐，易溶于水和弱酸。（二）、重晶石矿产类型重晶石矿石按其矿物成分可分为以下几种类型：(1) 单矿物重晶石矿石：这类矿石中没有或极少有伴生组分。一般的伴生矿物为石英、方解石、氧化铁和毒重石等。此类矿石含BaSO4 80%98%，SiO2 0.2%0.8%，CaO 0.2%5%，Fe2O3 0.2%2%。陕西平利的重晶石矿基本上属于这一类。单矿物重晶石矿石按结构可分为粗晶和细晶两种，粗晶质重晶石具明显解理，细晶质重晶石呈致密状。金-重晶石矿石也属本类型，虽然金是极少量的混入物，但具有很大经济意义。(2) 石英-重晶石矿石：这类矿石中石英含量可达30%，甚至45%。当石英为细粒时，重晶石与石英的选别分离很困难。这类矿石比较常见，如陕西安康矿床。(3) 萤石-重晶石矿石：这类矿石中主要矿物是萤石、重晶石，伴生矿物有石英和方解石。贵州施秉顶罐坡矿床中有此类矿石。(4) 硫化物-重晶石矿石：这类矿石主要由重晶石与黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等组成，如河南汲县大池山矿床。(5) 铁-重晶石矿石：这类矿石的组成矿物主要是重晶石、磁铁矿和赤铁矿，矿床上部为针铁矿和含水针铁矿。如贵州清镇烟灯坡矿床。(6) 粘土质或砂质重晶石矿石：这类矿石含不同数量的粘土、岩石碎屑、重晶石碎屑。单矿物重晶石常被氧化铁外皮包裹，如陕西安康关家重晶石矿。（三）、重晶石矿产分布我国重晶石矿床可分为四种类型,即沉积型矿床、火山沉积型矿床、热液型矿床和残坡积型矿床。1、矿产的分布情况： 全世界重晶石资源比较丰富，主要分布在美国、苏联、中国、秘鲁、印度等国，世界重晶石储量为20亿吨。我国重晶石资源丰富，截止1996年底，全国保有储量矿石36 152万t，广泛分布于21个省(区、市)，其中，储量大于1 000万t的省(区)有福建、山东、湖南、广西、贵州、陕西和甘肃。全国资源总量已超过6亿t，居世界首位。就省(区)而论，以贵州省重晶石矿最多，保有储量占全国的34%；湖南、广西、甘肃、陕西等省(区)次之。以上五省储量占全国的80%。矿床类型以沉积型为主(如贵州天柱、湖南贡溪、广西板必、湖北柳林重晶石矿等)，占总储量的60%。此外，还有火山-沉积型(如甘肃镜铁山伴生重晶石矿)、热液型(广西象州县潘村)和残积型(广东水岭矿)。2、矿石性质：（1）、矿石矿物组成见下表 重晶石的矿石类型和特点矿石类型矿 石 特 点主要矿物及伴生矿物 沉积型块状或条纹和豆粒状构造重晶石、石英、粘土矿物、黄铁矿等 热液型致密、灰至白色重晶石、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、赤铁矿、萤石、毒重石等火山沉积型重晶石、菱铁矿、镜铁矿等残坡积型易选、品位较高重晶石、萤石、方解石、石英等（2）、重晶石矿物的矿物特征：重晶石是最普通的富含钡矿物，其要性质见下表重晶石矿物的主要性质矿物名称化学式化学组成%密 度g/cm3莫氏硬度晶 系形 状颜 色重晶石BaSO4BaO,65.7SO3,34.34.52.53.5斜方板状柱状灰白（四）、陕西平利重晶石矿资源概况依据最新的地质勘探资料：陕西省平利县重晶石矿产丰富，具有储量大、品位高的特点。经初步勘探，已探明重晶石储量约2800万吨，最高品位达97.56%，储量和品位均居亚洲第一。二、重晶石资源开发与应用（一）、重晶石资源开发现状中国重晶石矿业无统管部门，亦未公布完整的统计数据，本章引用的全国性数据多据有关部门的不完全统计。 中国重晶石矿山为数众多，广泛分布于20余个省(区、市)，绝大部分矿山为乡镇企业和民采小矿，一般未经正规矿山设计，生产规模和产量均不固定。在我国1996年重晶石矿产量中，国有矿山产量32万t，仅占总量的10.6%，其余近90%的产量来自非国有乡镇小矿和民采生产。（二）、重晶石的开发利用重晶石是一种很重要的非金属矿物原料，具有广泛的工业用途。重晶石粉主要用于石油、化工、油漆、填料等工业部门，其中80%90%用作石油钻井中的泥浆加重剂。 1、钻井泥浆加重剂：重晶石当前最大的工业用途是做石油、天然气钻井泥浆的加重剂。含这种加重剂的泥浆能冷却钻头、加固井壁、控制原油和天然气的压力，从而稳定油气产量，防止井喷事故。做钻井泥浆用的重晶石一般细度要达到325目以上，如重晶石细度不够则易发生沉淀。钻井泥浆用重晶石要求比重大于4.2，BaSO4含量不低于95%，可溶性盐类小于1%。2、锌钡白颜料：锌钡白是一种常用的优质白色颜料，可作为油漆、绘画颜料的原料。将硫酸钡加热，使用还 原剂就可还原成硫化钡(BaS)，然后与硫酸锌(ZnSO4)反应得到的硫酸钡和硫化锌的混合物 (BaSO4占70%，ZnS占30%)即为锌钡白颜料。制取锌钡白的重晶石要求BaSO4含量大于95% ，同时应不含有可见的有色杂物。3、各种钡化合物：重晶石的第二大用途是制造各种钡的化工产品，主要是碳酸钡、氯化钡、钛酸钡、硫酸钡、硝酸钡、氧化钡、沉淀硫酸钡、氢氧化钡等化工原料。化学纯的硫酸钡是测量白度的标准；碳酸钡是光学玻璃的重要原料，它向玻璃中引入BaO，从而增大玻璃的折光率，并改善其它光学性能；在陶瓷中用来配制釉料；氯化钡是一种农用杀虫剂；硝酸钡用于焰火和玻璃工业中；高锰酸钡是一种绿色颜料。4、填料工业用重晶石：在油漆工业中，重晶石粉填料可以增加漆膜厚度、强度及耐久性。锌钡白颜料也用于制造白 色油漆，在室内使用比铅白、镁白具有更多的优点。油漆工业用重晶石要求有足够的细度和 较高的白度。 造纸工业、橡胶和塑料工业也用重晶石作填料，这种填料能提高橡胶和塑料的硬度、耐磨性 及耐老化性。橡胶、造纸用重晶石填料一般要求BaSO4大于98%，CaO小于0.36%，不许含有氧化镁、铅等成分。5、水泥工业用矿化剂：在水泥生产中采用重晶石、萤石复合矿化剂掺入对促进C3形成、活化C3S具有明显的 效果，熟料质量得到了改善，水泥早期强度大约可提高2025%，后期强度约提高10%，熟料 烧成温度由1450降低到130050。重晶石掺量为0.81.5%时，效果最好。在白水泥生产中，采用重晶石、萤石复合矿化剂后，烧成温度从1500降至1400，游离Ca O含量低，强度和白度都有所提高。在以煤矸石为原料的水泥生料中加入适量的重晶石，可使熟料饱和比低的水泥强度，特别是 早期强度得到大幅度的提高，这就为煤矸石的综合利用，为生产低钙、节能、早强和高强水 泥提供了一条有益途径。6、防射线水泥、砂浆及混凝土：利用重晶石具有吸收X射线的性能，用重晶石制做钡水泥、重晶石砂浆和重晶石混凝土，用以代替金属铅板屏蔽核反应堆和建造科研、医院防X射线的建筑物。钡水泥是以重晶石和粘土为主要原料，经烧结得到以硅酸二钡为主要矿物组成的熟料，再加适量石膏，共同磨细而成。比重较一般硅酸盐水泥高，可达4.75.2。强度标号为325425。由于钡水泥比重大，可与重质集料(如重晶石)配制成均匀、密实的防X射线混凝土。重晶石砂浆是一种容重较大、对X射线有阻隔作用的砂浆，一般要求采用水化热低的硅酸盐水泥。重晶石混凝土是一种容重较大，对X射线具有屏蔽能力的混凝土，胶凝材料一般采用水化热 低的硅酸盐水泥或高铝水泥、钡水泥、锶水泥等特种水泥，硅酸盐水泥应用最广。做防射线砂浆及混凝土的重晶石，BaSO4含量应不低于80%，其中含有的石膏、黄铁矿、 硫化物和硫酸盐等杂质不得超过7%。7、道路建设：橡胶和含约10%重晶石的柏油混合物已成功地用于停车场，是一种耐久的铺路材料。目前 ，重型道路建设设备的轮胎已部分地填充有重晶石，以增加重量，利于填方地区的夯实。8、其它：重晶石和油料调和后涂于布基上制造油布；重晶石粉用来精制煤油；在医药工业中做消化道造影剂；还可制农药、制革、制焰火等。此外，重晶石还用作提取金属钡，用作电视和其它真空管的吸气剂、粘结剂。钡与其它金属(铝、镁、铅、钙)制成合金，用于轴承制造。重晶石的主要用途见下表：重晶石的主要用途应用领域主 要 用 途备 注石油钻探油气井旋转钻探中的环流泥浆加重剂冷却钻头，带走切削下来的碎屑物，润滑钻杆，封闭孔壁，控制油气压力，防止油井自喷化工生产碳酸钡、氯化钡、硫酸钡、锌钡白、氢氧化钡、氧化钡等各种钡化合物这些钡化合物广泛应用于试剂、催化剂、糖的精制、纺织、防火、各种焰火、合成橡胶的凝结剂、塑料、杀虫剂、钢的表面淬火、荧光粉、荧光灯、焊药、油脂添加剂等玻璃去氧剂、澄清剂、助熔剂增加玻璃的光学稳定性、光泽和强度橡胶、塑料油漆填料、增光剂、加重剂建筑混凝土骨料、铺路材料重压沼泽地区埋藏的管道，代替铅板用于核设施，原子能工厂、X光实验室等的屏蔽，延长路面的寿命（三）、我国重晶石工业的发展趋势：纵观世界重晶石市场，我国重晶石产品已居重要位置，年出口量在100万吨以上，占世界总出口量的60%左右。但是，我国主要是以廉价的原矿占据这些市场的 ，块状原矿出口量占总出口量的95%以上，平均价格只有25.2美元/吨，只是粉状产品出口价格的1/2。低于非洲国家摩洛哥的出口价格，比欧美国家的价格更低。所以，我国重晶石工业的发展趋势是如何利用当前国际市场需求量增加、价格上涨的有利时机，调整出口产品结构，扩大粉状产品出口比例。（四）、重晶石资源开发利用需要重视的几个问题 1、开采许可证问题：由于重晶石矿是不可再生资源，加之我国及世界对重晶石的年需求量呈现大幅度上升趋势，目前国家有关部门已基本停发矿石开采许可证，并基本限制出口。 2、道路建设问题：重晶石矿产多分布在远离城市以及远离国道、省道、市县道，甚至乡村道的偏远山区，道路多狭窄、崎岖、泥泞，并且主要由矿山开采者自己修建和维护。 3、交通运输问题：由于重晶石矿产多分布在偏远山区，开采出来的矿石如何运往附近车站，并及时发往用户是非常突出的问题，其成本往往比矿石自身的价值要高很多。 4、气候因素的影响：道路不畅、交通不便，气候因素对重晶石资源的开发影响较大。我国重晶石资源主要集中在南方，天气多雨、变化无常，经常因雨天造成山体滑坡、塌方以及泥石流等阻塞交通。 5、规模因素：目前，有一定规模的重晶石矿较少，大多为乡镇和个体私营业主，矿山开采规模较小，在道路、交通上的投入也较小，相对经济效益也就不甚理想。三、重晶石资源开发对石油工业的影响重晶石的主要用户是石油工业和化学工业，美国重晶石产量的90%以上用于石油和地质钻探。据统计，钻井每钻进30米就要消耗1吨重晶石