Промышленное сырье

   Барий-элемент относительно широко распространенный в природе. Среднее содержание его в земной коре 0,047-0,065вес.%. Присутствует он как в изверженных, так и в метаморфических и осадочных породах, где входит в состав многих минералов, однако промышленное значение в настоящее время имеют только два из них: барит и в меньшей степени витерит.

   Барит или “тяжелый шпат”, представляет собой природный сульфат бария (BaSO4), содержащий 65,7% ВаО. В качестве наиболее часто встречающихся примесей  отмечаются: изоморфные- Sr, Pb, Ra; механические - окисли железа и марганца, сульфиды цветных металлов и железа, глинистое и органическое вещество. Количество и состав примесей обуславливают разнообразие окраски барита, которая бывает белой, серой до черной, голубой, желтой, розовой, бурой, коричневой, красной; прозрачные бесцветные кристаллы крайне редки. Плотность химически чистого барита 4,48 г/см при 25 С, у природных баритов 4,3-4,7 г/см. Твердость по Моосу 3-3,5. Барит наблюдается в виде зернистых агрегатов или конкреций, изредка образует хорошо ограненные таблитчатые кристаллы ромбической сингонии; хрупок; обладает стеклянным блеском, на плоскостях спайности перламутровым; химически инертен, практически нерастворим в воде, плохо растворятся (даже при нагревании) в соляной кислоте, незначительно (10-12%) в концентрированной серной кислоте.

    Витерит - природный карбонат барий (ВаСО3), содержащий 77,7% ВаО; формирует шаровидные, почковидные, зернистые агрегаты; кристаллы бипирамидальной формы, встречаются двойники. По физическим свойствам близок к бариту, имеет ту же плотность и твердость; цвет белый, часто серый или желтоватый, может быть бесцветным. В отличие от барита легко растворяется даже в слабых кислотах. Значительные концентрации витерита крайне редки. Единственное крупное месторождение - Сеттлингстоун в Великобритании. Поэтому промышленностью в основном потребляется достаточно широко распространенный в природе барит.

                Промышленные типы месторождения

   В настоящее время промышленностью разрабатываются месторождения барита, среди которых по условиям образования могут быть выделены гидротермальные, осадочные и месторождения выветривания. Каждый из этих типов включает месторождения, крайне разнообразные по форме и размерам залежей, взаимоотношениями с вмещающими породами, возрасту и составу руд.

   Гидротермальные месторождения барита широко распространены в природе и в отдельных странах занимают ведущие позиции в промышленной добыче. В рудах практически всегда присутствуют флюорит, кальцит, кварц, сульфиды железа, меди, свинца, цинка  и другие минералы. Количество их определяет качества руды, обуславливая рентабельность отработки. В целом же для жильных месторождения характерны руды высокого качества, содержащее до 95% BaSO4.

   По запасам месторождения этого подтипа в основном относятся к мелким, реже к средним; крупные месторождения единичны.

   Благодаря химической стойкости барит нередко накапливается в зоне гипергенеза за счет разрушения баритсодержащих пород и руд, формируя месторождения выветривания. Практическую ценность имеют остаточные месторождения - эльювиально-делювиальные россыпи. Месторождения этого типа широко распространены в США. Становление их связано с выветриванием барит содержащих доломитов кембрийского и ордовикского возраста.

   Многие остаточные месторождения содержат в среднем 12-20% барита, однако содержание его может быть и более 50%. Промышленная добыча барита осуществляется в настоящее время в США при условии содержания в 1м  породы не менее 100кг барита. По данным Д. Бробста, до 70-х годов остаточные месторождения обеспечивали свыше 50% добычи барита в этой стране. В России месторождения этого типа не разрабатываются.

   Осадочные месторождения образуются в морских водоемах и в зависимости от источника бария разделяются на собственно осадочные и вулканогенно-осадочные (гидротермально-осадочные). Источником бария для собственно осадочных месторождений считают коры выветривания богатых барием пород. Формируются месторождения преимущественно в прибрежных условиях и представляют собой скопления стяжений, конкреций, маломощные пропластки барита среди карбонатно-терригенных толщ. Такие скопления хотя и широко распространены в природе, но промышленных концентраций достигают исключительно редко.

   Промышленное значение в настоящее время имеют лишь вулканогенно-осадочных (гидротермально-осадочные) месторождения. В зависимости от минерального парагенезиса руд, состава рудовмещающих комплексов и их геотектонической позиции среди них можно выделить три формационных типа, имеющих в настоящее время промышленную ценность: 1) баритовый, связанный с кремнисто-сланцевыми формациями лептогеосинклинальных прогибов; 2) барит-полиметаллический, приуроченный к вулканогенно-теригенно-карбонатным формациям наложенных геосинклинальных прогибов; 3) барит-колчедан-полиметаллический, связанный с вулканогенными и вулкангенно-осадочными формациями эвгеосинклинальных прогибов.         

                                  Требования к сырью

   В зависимости от сферы потребления барита изменяются и требования к качеству исходного сырья. В настоящее время они регламентируются ГОСТ 4682-74 “Концентрат баритовый”, в котором выделяются два промышленных класса (А и Б) и шесть марок. Барит класса Б используется в нефти - и газодобывающей промышленности, в других отраслях промышленности применяется барит класса А. В обоих классах нормируется содержание сернокислого бария и водорастворимых солей, которые в зависимости от марки не должны выходить за пределы соответственно 90-95 и 0,25-0,45%. Для класса А содержание некоторых примесей в зависимости от марки не должно превышать (в %): SiO2 1.5-4.5; Fe2O3 0,5-2,5 СаО 0,5-7; для класса Б нормируется также гранулометрический состав: содержание остатка на сите 0009К не должно превышать 4%, содержание фракции 5мкм составляет более 5-20%.

          Мировые запасы и их распределение по континентам, странам

   Мировые запасы барита составляют 2млрд.т , разведанные запасы - 377 877 тыс. т. Общие запасы барита в 44 развитых капиталистических и развивающихся странах на начало 1990 г., согласно оценке ВНИИзарубежгеологии, составляли 272 952 тыс. т, в том числе подтвержденные - 146 535 тыс. т. Из  них на долю развивающихся стран приходилось 69,8%, или 190 452 тыс.т , на развитые капиталистические - 30,2%, или 82 500 тыс. т. По сравнению с предыдущим годом общие запасы барита уменьшились на 4 280 тыс. т, в том числе подтвержденные - на 1 000 т, в связи с их переоценкой в ряде стран Западной Европы.  

    Запасы барита заключены в месторождениях жильного, стратиформного и остаточного типов. Около 55% подтвержденных запасов развитых капиталистических и развивающихся стран сосредоточена в жильных месторождениях, представленных высококачественными (содержание BaSO4 до 75-95%) собственно баритовыми, барит-полиметаллическими, барит-флюорит-редкометальными, барит-флюоритовыми, барит-кварцевыми и барит-кальцитовыми рудами. Наибольшее распространение жильные месторождения имеют в Мексике, Бразилии, Алжире, Перу, Чили, Турции, странах Западной Европы. В стратиформных месторождениях заключено 44% подтвержденных запасов барита, наиболее значительные из которых сосредоточены в Индии, США, Таиланде, Франции, Италии, Канаде. Содержание BaSO4 в рудах составляет от 50 до90%. Остаточные месторождения барита промышленное значение имеют лишь в США в штатах Джорджия, Миссури, Теннесси и Техас и представляют собой элювиальные отложения.

   Ресурсы барита в развитых капиталистических и развивающихся странах оцениваются в 840млн. т. Основная их часть - 72,6% или 610 млн. т, сосредоточенна в развивающихся странах. Наиболее значительные ресурсы выявлены в Индии - 215 млн. т, Бразилии - 135 млн. т, Мексике - 105 млн. т, Турции - 55 млн. т. Кроме того ресурсы барита известны в Замбии, Индонезии, Малави, Мавритании, Сенегале, Сомали. На долю развитых капиталистических стран приходится 27,4% суммарных ресурсов барита капиталистического мира. Крупнейшими ресурсами в этой группе стран располагают США - 90 млн. т и Канада - 50 млн. т. Около 40% всех ресурсов барита сосредоточены в Азии и столько же в Америке, на Западную Европу и Африку приходится по 9,4%, на Австралию - 1,2%.

   Геологоразведочные работы на барит в 1989 г. В развитых капиталистических и развивающихся странах проводились в небольших объемах, что связано с невысоким спросом на него со стороны нефтедобывающих компаний. Вместе с тем в ряде стран продолжались работы по дальнейшему изучению уже известных месторождений барита, как, например, в Ирландии в графстве Типперари - месторождение Сильвермайнз, запасы которого ограничены и рассматривается возможность подземной отработки. Подземные запасы барита здесь предварительно оценены в 35 тыс. т. Ожидается, что подготовительные работы на месторождении будут завершены к концу 1990 г. Кроме того, продолжались поиски перспективных площадей во Франции, Ирландии, Великобритании, ФРГ, Канаде, Бразилии и других странах.

        Главнейшие потребители и производители

        минерального сырья

   Добыча барита в 1989 г. осуществлялась в 37 развитых капиталистических и развивающихся странах, и составило  3 070 тыс. т, на 0,9% ниже уровня предыдущего года, причем в развитых капиталистических странах она сократилась на 5,8% - до 1 027,1 тыс. т, а в развивающихся - увеличилась на 1,8% - до 2 042,9 тыс. т.

   Крупнейшим продуцентом барита среди развитых капиталистических и развивающихся стран в 1989 г. являлась Мексика, на долю которой приходилось 18,4% всего объема добычи капиталистического мира, или 556 тыс. т. Мощности перерабатывающих предприятий ведущего в стране продуцента - государственной компании Barita de Sonora, составляют около 300 тыс. т. барита в год.

   В США в связи с падением спроса добыча продолжала сокращаться  и достигла 351 тыс. т. - на 13% ниже уровня предыдущего года. Добыча велась в шести штатах страны. Лидирующее место, по прежнему, оставалось за шт. Невада, на долю которого приходилось в 1989 г. около 77% всего объема добытого в стране барита. Крупнейшие в Неваде продуценты барита - компании Baroid Corp., MI Drilling Fluids Co. и Milpark. Эти три компании являются ведущими поставщиками буровых растворов для нефтегазодобывающей промышленности.

   Значительными продуцентами барита в 1989 г. среди прочих стран капиталистического мира были Турция (12,7% суммарного объема добычи), Марокко (8,8%), Индия (8,8%), ФРГ (5,2%).

   Потребление барита в развитых капиталистических и развивающихся странах в1989 г. в целом несколько сократилось в связи с продолжавшимся падением спроса на него в нефтегазодобывающей промышленности, являющейся главным его потребителем, и оценивалось на уровне 4 млн. Т, хотя в отдельных регионах наблюдалось некоторое увеличение объемов бурения, и в частности, в регионе Северного моря, а также побережья Австралии и Индонезии, и западного побережья Африки. В других же сферах потребления спрос на барит оставался высоким, особенно для различных наполнителей, а также для производство бариевой керамики, бариевых химикатов, стекла, пигментов и бетона для радиационных щитов. Крупнейшими потребителем барита среди стран капиталистического мира оставались США. В 1989 г. потребление необработанного барита в стране находилось на уровне предыдущего года - 1,5 млн. т, а молотого -  сократилось на 8,7% - до 1,3 млн. т. против 1,6 млн. т. в 1988 г. Доля барита, используемого в качестве утяжелителя буровых растворов, составляла в 1989 г. около 80%. Другими значительными потребителями барита являлись также ФРГ, Франция, Великобритания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Мексика и др.

         Сфера использования

   Промышленное использование барита определяется его физико-химическими свойствами: большой плотностью, химической инертностью, способностью поглощать гамма лучи, белизной и прозрачностью некоторых сортов, ядовитостью бариевых соединений и др. В основном барит служит утяжелителем, инертным и полуактивным наполнителем и исходным химическим сырьем для производства бариевых соединений.

   Применяется тонкоизмельченный (молотый) и грубоизмельченный (кусковой) барит. Молотый барит используют следующие отрасли промышленности: 1) нефтяная и газодобывающая (утяжелитель промывочных жидкостей при бурении скважин); 2) лакокрасочная (производство белых, цветных, силикатнозащитных и топографических красок; расход барита от 10 до 80% от массы готового продукта; в ряде стран, например во Франции, в лакокрасочной промышленности применяется более 50% добываемого барита); 3) резиновая (изготовление жестких сортов резины - шины, шланги, а также резиновых изделий для работ с рентгеновскими лучами); 4) бумажная (производство специальных сортов бумаги - бристольский картон, фотобумага, гравюрные сорта, плотная печатная бумага, ватман и д.; баритовая паста, используемая при производстве фотобумаги, пока не может быть заменена никаким другим продуктом);

5) стекольная (добавка в стекломассу для ее гомогенизации и придания стеклу блеска) 6) химическая (получение различных твердых пластмасс: полиметалкрилата, полистирола, поликарбоната и др.). Используют барит также при производстве искусственного мрамора, сургуча, мыла, некоторых асбестовых изделий, гидравлического бариевого цемента, устойчивого в морской воде (содержание ВаО в составе клинкера от 75 до 85%), в смесях для получения кафельных плиток, беложгущихся, тяжелых глиняных изделий и др. (в эти смеси вводится 30- 60% барита); в строительной промышленности - в фундаментах тяжеловесных железных конструкций, при прокладке трубопроводов в заболоченных местах и под водой, в качестве наполнителя в смеси с латексом (6%) и горячим асфальтом (47%) в дорожном строительстве; в высокосортных эмалях, применяемых для антикоррозионной защиты, в качестве флюса при плавке желтой меди и др.

   Кусковый барит применяется в химической промышленности для производства различных соединений бария (бланфикс, углекислый барий, окись бария, перекись бария и др.). Они используются: 1) в качестве инсектицида в сельском хозяйстве; 2) при производстве искусственных цеолитов для смягчения воды; 3) в текстильной промышленности для придания жароустойчивых  и водонепроницаемых свойств тканям; 4) в кожевенной промышленности для упрочения кожи; 5) в сталелитейном деле для цементации стали; 6) при изготовлении щелочно-известковых и оптических стекол; 7) в постоянных магнитах для трансформаторов, динамомашин, моторов и др.; 8) в электропечах для увеличения срока службы кислых прокладок и получения более ровной и спокойной вольтовой дуги, а также уменьшения вязкости шлаков; 9) в керамической промышленности, способствуя уничтожению “мушки”; 10) в сахарной промышленности для извлечения сахара из черной потоки; 11) в радиотехнике, электротехнике, в диэлектрических усилителях и ультразвуковых генераторах; 12) в медицине при производстве медикаментов, витаминов, гормонов и коагулянтов крови; 13) в люминофорах для флюоросцентных ламп; 14) в реагентах при обогащении руд; 15) в сварочных флюсах, при плавлении и очистке магния, восстановления индия. Намечаются широкие перспективы применения барита в алюминиевой промышленности - для получения чистой окиси глинозема.