重晶石晶体化学

1.矿物名称：重晶石，Barite。

2.矿物组成：BaO约65.7%，SO3约34.3%。常含Sr、Ca、Pb。Ba与Sr可成完全类质同像

替代。Pb含量较高者称为北投石(hokutolite)，PbO达17~22%，亦含有Ra，因产于台湾省北投温泉而得名。Ca含量不超过1.9%，有时含Fe2O3和有机质混入物。

化学通式：BaSO4。

3.矿物晶格：

（1）离子堆积图

（2）XRD图

取少量重晶石粉末做XRD衍射实验，可得到如上衍射图谱，与图谱库中重晶石标准衍射图谱的峰值基本相配，可以确定所用矿物原料为符合要求的纯度较高的重晶石。

（3）晶格参数

斜方晶系，a0=0.8878nm，b0=0.5450nm，c0=0.7152 nm；Z=4。晶体结构中，Ba2+和S2-分别排列在b轴1/4和3/4处。[SO4]四面体方位上为2个O2-呈水平排列，另2个O2-与它们垂直。每个Ba2+与7个[SO4]四面体连结，配位数12。1149℃以上转变为高温六方变体。

斜方双锥晶类，D2h-mmm(3L23PC)。晶体常沿{001}发育成板状，有时呈柱状。常见单形：平行双面c{001}，斜方柱m{210}、o{011}、d{101}等。通常呈板状、粒状、纤维状集合体和板状晶体聚成的晶簇。少数为致密块状、隐晶状。

4．矿物晶体化学

（1）晶格结点上粒子的化学性质

Ba2+是由于Ba原子失去2个负电子形成的，其离子态有剧毒，可以导致蛋白质变性，破坏体内各种酶，使一系列生理活动被破坏。检验溶液中是否含有Ba2+，首先取少量样液，加入SO42-，生成白色沉淀；再加入一定量稀硝酸，如果沉淀不溶解，则证明含有Ba2+。

在硫酸钡晶体中，每7个四面体SO42-与一个Ba2+连结，且SO42-与金属Ba2+结合会产生硫酸钡白色沉淀，许多不溶性钡盐为白色沉淀，但它们多溶于酸，而硫酸钡不溶于酸。因此检验硫酸根离子时，通常先使用盐酸酸化样液，排除CO32-的干扰，然后加入钡盐，如BaCl2，以此确定液体是否含有SO42-。另注检验时加入的钡盐最好是氯化钡，若加入硝酸钡，硝酸根离子与氢离子相遇时会产生强氧化性，使亚硫酸盐氧化为硫酸盐，无法检验原溶液中是否有硫酸盐。

（2）粒子间作用力及价键分析

矿物晶体中粒子间作用力含离子键和共价键。如Ba2+与SO42-之间以离子键结合，S原子与O原子间则以共价键的方式结合，而各粒子之间以何种价键形式结合，则决定于结合粒子的电负性大小。Ba2+的电负性低于SO42-，S的电负性低于O的电负性。

（3）矿物破碎后表面价键情况及表面化学性质

重晶石矿物在被破碎后，会将表面形成的保护膜破坏掉，而将内部的化学键露出来，从而使得Ba2+与SO42-之间的离子键、S与O之间的共价键与药剂直接接触。而外部原本形成的化学键则断裂，使表面形成稳定物不能对矿物表面与药剂之间的吸附作用造成阻碍，进一

步使浮选顺利进行。

重晶石表面化学性质可以从以下几个方面来分析：表面的活性离子可以发生交换吸附，而且能被表面同性离子或反离子占据表面位置而发生表面性质的变化。发生吸附时氢键形成吸附表面活性分子或离子在固体表面形成氢键而吸附。由于色散力的存在，使这一吸附作用处处存在，也正是由于这种色散力使重晶石克服同性斥力而可能与阳离子活性基团进行吸附。重晶石表面能发生化学鳌合作用吸附，即化学反应活化剂分子或离子与重晶石表面的钡离子鳌合而吸附，在重晶石表面形成鳌合剂分子层，可使重晶石表面的亲水或亲油能力产生改变。

（4）矿物可选性提示

水玻璃对重晶石的可浮性有一定的抑制作用。

重晶石纯矿物可浮性研究表明，水玻璃对重晶石有抑制作用，因而在实际矿物浮选中水玻璃用量要适当控制，同时要及时调整捕收剂用量。

用碳酸钠为介质pH值调整剂时,对矿物可浮性的影响

用碳酸钠为介质pH值调整剂时，用油酸钠和氧化石蜡皂为捕收剂，浮选重晶石的规律不相同。用油酸钠为捕收剂时，受pH值影响较大，这是因为碳酸钠有缓冲作用，而油酸钠的解离与pH值关系密切；氧化石蜡皂中含有具捕收作用的脂肪酸及其他成分，如经基酸等，成分复杂，对pH值不太敏感，相形之下，碳酸钠为介质pH值调整剂时，影响不太突出，表现出对pH值有较强的适应性。

当然，试验结果还表明碳酸钠具有一定的抑制作用，这是因为CO32-吸附在重晶石表面，妨碍了脂肪酸类捕收剂的吸附，致使上浮率下降，因此用碳酸钠为介质pH值调整剂时，用量一定要谨慎合适。

腐植酸钠对重晶石的浮选有抑制作用。

从酒钢强磁尾矿浮选重晶石时，为提高重晶石精矿质量，用腐植酸钠为铁矿物的抑制剂，用量一定要少，否则会影响重晶石的回收率。

水的硬度对重晶石的可浮性有影响。

试验结果表明，当用脂肪酸类捕收剂浮选时，钙离子浓度的增长，使重晶石上浮率明显下降，其原因是钙离子与脂肪酸根形成了难溶的钙盐，消耗了捕收剂。

（5）其他

[物理性质] 纯净者无色透明，一般呈白、灰白、浅黄、淡褐色；含杂质可呈浅蓝、粉红、暗灰色等。条痕白色。玻璃光泽，解理面珍珠光泽。解理{001}完全，{210}中等，{010}不完全。(001)∧(210)=90，(210)∧{2-10} =78。22.5'。硬度3~3.5。性脆。相对密度4.3~4.5。

亮度好。具低磨损性，良好的屏蔽性，能吸收X射线和γ射线。

偏光镜下：二轴晶(+)，2V=37，折射率随成分中Sr代替Ba而减小，Ng=1.648，Nm=1.637，Np=1.636。

化学性质稳定，质纯者难溶于水和酸。

[产状与组合] 主要产于低温热液矿脉中，常与方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辰砂等共生。亦可产于沉积岩中，成结核状产出，多存在于沉积锰矿床和浅海的泥质、砂质沉积岩中。在风化残积粘土覆盖层内，常成结核状、块状。

[鉴定特征] 密度大，板状晶形，三组中等至完全解理，解理块体在（001）面上呈菱形，而(001)∧(210)=90。与HCl不起作用，可与碳酸盐区别。以HCl浸湿后，染火焰成黄绿色(Ba)，可与天青石（深紫红色）区别。硬度小、密度大可与长石区别。

[工业应用] 主要用作化工原料、钻探泥浆原料、玻璃原料和化工填料等。

又由于重晶石具有良好的吸收γ辐射的性能，因而可用作屏蔽材料。硫酸钡粉在医学上用作X光照片的指示剂。

重晶石还用作电视等真空管的吸气剂、粘结剂。