最近石油價格開啟新一輪上漲，由于2019年突襲的新冠疫情對于石油行業(yè)全球石油消費的影響，預(yù)計到2030年全球石油消費將達到峰值48.7億t；未來3~5年，全球石油產(chǎn)量將大于需求量，全球石油市場供大于求的局面仍將持續(xù)。

據(jù)悉，重晶石是目前最理想的加重劑。據(jù)統(tǒng)計，鉆井每鉆進30米就要消耗一噸重晶石粉，因此消耗量較大，幾乎占到重晶石粉體產(chǎn)量的一半。

重晶石屬于鋇的硫酸類礦物，主要組成是硫酸鋇（BaSO4）。作為一種重要的非金屬原料礦物，其具有難溶于水、密度大、充填性好、無毒、易吸收輻射等優(yōu)點，在化工、石油、建材、醫(yī)藥等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

 

重晶石在石油鉆探中的作用

在石油鉆探的過程當中，環(huán)流泥漿的作用主要就是通過對鉆頭溫度的控制和對鉆頭雜物的清潔來實現(xiàn)防止油井自噴，這是因為環(huán)流泥漿能夠較好的帶走鉆頭在切削過程當中所產(chǎn)生的碎屑物，起到封閉孔壁的潤換鉆桿的作用。但是在情況較為特殊的情況下，及循環(huán)泥漿難以與地下油氣壓力平衡的時候，就需要在鉆井液當中加入適量的重晶石粉來提高循環(huán)泥漿的混合密度，使得在地層壓力較大的情況下也能對鉆井起到調(diào)節(jié)作用。

 

重晶石基聚合物材料

重晶石作為填料添加在聚合物中，一般經(jīng)超細改性工藝處理，改性后的重晶石與聚合物材料有良好的相容性，能均勻分散在基體材料中，形成無機/有機復合材料。重晶石具有成本低廉、易于開采、耐磨性、耐腐蝕性、耐光性等特點，因此將其添加到橡膠材料中，一方面可以降低橡膠材料的收縮率，提高材料的尺寸穩(wěn)定性以及剛性，從而增加橡膠材料的應(yīng)用范圍；另一方面作為填料添加到橡膠材料中可以增加重晶石的附加值，降低橡膠材料的成本。

 

重晶石防輻射材料

中子與物質(zhì)的原子核相互作用時會出現(xiàn)彈性射（n，n）、非彈性散射（n，n‘）、倍增反應(yīng)（n，2n）發(fā)射帶電粒子（n，α）和輻射俘獲（n，γ）等多種反應(yīng)形式，為了清晰地描述各個反應(yīng)發(fā)生的概率，研究者們引入了反應(yīng)截面的概念來表達。其中具有極高的中子非彈性射截面的鋇元素可以很好的屏蔽中子，這直接促進了重晶石水泥基材料在中子屏蔽防護工程中的應(yīng)用。

 

重晶石基復合導電材料

重晶石是一種天然的白色體質(zhì)顏料，以重晶石作為核芯材料，并以摻雜改性過的SnO2為包覆層制成淺色導電顏料，可顯著提高重晶石附加值及使用價值，同時也拓展了重晶石的應(yīng)用范圍。

中國地質(zhì)大學夏華等以重晶石粉體為核芯材料，制備淺色導電顏料，在pH為2.0和溫度為40℃的條件下，向重晶石的懸浮液中滴加一定濃度的SnCl2、SnCl4和NH4F的鹽酸混合液，為了保持溶的pH值恒定，同時滴加一定濃度的NaOH溶液，待混合液滴加完后，再繼續(xù)攪拌30min，過濾、洗滌和干燥，并在300℃下灼燒1h，得到一種電阻率為7.7Ω•m的白色導電顏料。試驗表明，該顏料具有理想的外觀顏色和導電性，應(yīng)用價值較高。

 

含鋇化合物原料

重晶石是制取鋇的重要礦物資源。含鋇硅鐵合金自身具有優(yōu)異的物理化學特性，在鋼鐵生產(chǎn)及鑄造過程中摻鋇形成含鋇硅鐵合金可以顯著提高鋼鐵的質(zhì)量。目前，主要以塊狀重晶石為原料，并將其置入礦熱爐中以連續(xù)的碳熱還原工藝來大規(guī)模生產(chǎn)含鋇硅鐵合金。

 

水環(huán)境中重金屬離子吸附材料

可溶解有毒金屬離子近年來對環(huán)境造成嚴重污染，有毒金屬離子的去除是改善環(huán)境問題的有效手段之一。

Manuel Prieto等研究了重晶石顆粒與硅水凝膠形成的復合物對水中鉻離子的去除作用，通過重晶石砂嵌入硅水凝膠形成人工多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)抑制了液體間的對流與平流，只通過擴散進行交換。研究通過六價鉻離子的凈通量來定量測定重晶石對鉻離子的相互作用能力。

 

重晶石無機復合顏料

重晶石白度高、性質(zhì)穩(wěn)定，作為與二氧化鈦復合的內(nèi)核材料，能有效解決二氧化鈦易團聚的特性，改善二氧化鈦的光催化性質(zhì)。同時作為涂料，可以替代二氧化鈦在涂料中添加使用。

 

重晶石為何能被列為戰(zhàn)略性非金屬礦產(chǎn)？

姜雅等在《關(guān)于將重晶石列為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的原則分析》一文中從遏制力原則、稀缺性原則和影響力原則三個方面進行分析。

 

遏制力原則

重晶石是歐美等世界主要經(jīng)濟體的關(guān)鍵礦產(chǎn)， 符合重要貿(mào)易伙伴國的關(guān)鍵原材料應(yīng)列入本國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的遏制力原則。美國對重晶石的對外依存度高，中國是其第一大進口國計算表明，2014—2018年，美國重晶石平均對外依存度高達82%， 其中有68%來源自于中國。2018年， 美國重晶石的產(chǎn)量為48萬t，進口量為260萬t，國內(nèi)消費量為300萬t，另有7.4萬t重晶石被加工后應(yīng)用于出口， 凈進口量為252.6萬t，總需求量占世界總量32.4%， 對外依存度高達84.2%(凈進口量/消費量)。

 

稀缺性原則

重晶石是世界上應(yīng)用最廣的鉆井泥漿加重劑原材料。全球主要涉及到油井生產(chǎn)或油氣混合井生產(chǎn)都會用到重晶石，尚無其它性價比更優(yōu)的替代礦產(chǎn)。目前，市場上高密度鉆井液加重材料除了重晶石粉之外， 還有石灰石粉、鐵礦石粉、鈦礦石粉、方鉛礦粉和四氧化錳復配粉等5種， 但這5種材料都不能完全替代重晶石粉。

 

影響力原則

世界重晶石儲量總計3.2億t，主要分布在中國、印度、土耳其、哈薩克斯坦及巴基斯坦等20余國家，中國是世界最大的生產(chǎn)國與供給國，在供給側(cè)，全球每年重晶石生產(chǎn)國有20多個，最大的四個生產(chǎn)國是中國、印度、摩洛哥和美國，四國產(chǎn)量之和占世界總供給量的80%，其中以中國的產(chǎn)量最多，并長期處于世界第一大生產(chǎn)國和出口國。另外，其他中貿(mào)易伙伴對中國重晶石的依賴度較高，美國是中國的第一大貿(mào)易伙伴國，美國每年重晶石的需求量在250萬t左右，其中近7成源自于中國。