重晶石

重晶石（Barite）是一种以硫酸钡（BaSO4）非金属矿物产品的主要成分，纯重晶石是白色的、具有玻璃光泽，受杂质和内含物的影响，常呈灰色、浅红色、淡黄色等具有相当好结晶度的重晶石也可以以透明晶体的形式出现。重晶石是正交（斜方）晶体系统，晶体往往是厚的板状。

世界上重晶石资源丰富，主要集中在冈瓦纳成矿域、环太平洋成矿域、特提斯成矿域和劳亚成矿域。冈瓦纳成矿域重晶石矿床主要分布在印度南部，环太平洋成矿域重晶石矿床主要分布在美国内华达州、墨西哥和中国重晶石矿床，劳亚成矿域主要分布在中国大部分地区和美国东部，特提斯成矿域重晶石矿床主要分布在德国、摩洛哥、土耳其和伊朗。

重晶石是一种非常重要的非金属矿物原料，具有广泛的工业用途。其中约有85%～90%在石油和天然气钻井中用作加重剂；5%～10%作为一种化学原料，钡化合物被生产并用作合成橡胶的凝结剂、油脂添加剂、催化剂、荧光粉等；最后占比小于5%一部分用于道路建设、水泥用矿化剂、填料等。

矿物组成

重晶石是硫酸钡（BaSO4）非金属矿物制品为主要成分（化学成分：BaO：65.7%，SO3：34.3%成分中有Sr、铅和钙的类质同象替代），重晶石硫酸盐矿物。主要成分是硫酸钡。重晶石和天青石可以形成类质同象系列。SrBa叫天青石的时候，铅含量高的时候，叫北投石。 

理化特性

纯重晶石显白色、有光泽，由于杂质和内含物的影响，通常呈灰色、浅红色、淡黄色等具有相当好结晶度的重晶石也可以以透明晶体的形式出现。玻璃光泽，解理面显示珍珠光泽。三向解理完全，中度解理，莫氏硬度3 ~ 3.5，比重4.5，折射率1.634～1.48，熔点1580℃。主要形成于中低温热液条件下。

重晶石化学性质稳定，不溶于水和盐酸，溶于浓硫酸和熔融碱，无毒，用硫磺还原成硫化钡（BaS），加热成氧化钡（BaO）具吸收X射线、射线的性能。

结构特征

重晶石是正交晶系。Pnma；a0=0.8878 nm, b0=0.545 nm, c0=0.7152nm。Z=4。1149℃以上，转变为高温六方变体。主要粉晶谱线：3.44（100），3.10（97），3.12（80）Ba2在晶体结构中[SO4]2-介于和之间，适用于12 O2-被包围，配位数是12。O2-与1个S6和3个Ba2有联系，配位数4C（如下图所示）

重晶石晶体通常是厚板。对称3L23PC。晶体是常见的，通常沿{001}发展成一个板块，有时是一个沿A轴或B轴延伸的圆柱。常见单形：板面c{001}a{100}b{010}，斜方柱m{210}，u{201}o{011}d{101}集合体常呈粒状、纤维状或板状晶体聚集成水晶筷子，少数为致密块状、结核状或钟乳状。

重晶石矿床类型复杂，矿床成因类型多样根据不同矿床的成因特征，总结了以下重晶石矿床的成矿机制。

沉积重晶石矿床

根据构造背景和产状特征，可分为大陆边缘型和克拉通裂谷型，前者为纯重晶石矿床，后者常伴生金属硫化物矿床。根据重晶石矿床的赋存形式、物质来源和成矿机制可分为以下四种类型：生物重晶石、海底热液重晶石、成岩重晶石、冷泉重晶石。

重晶石

海底热液重晶石：指深部富钡热液通过断裂构造带迁移或喷发至海底，与海水硫酸盐混合沉积在深海环境中，含钡流体在大地构造作用下从深海环境通过断裂构造带向上运移，并在海水中富集硫酸盐。矿床呈片状、柱状和放射状产出显示了热液活动和古环境构造运动的地质规律。

生物重晶石：主要指生物作用下形成的重晶石矿床在表层海水环境中，浮游生物大量繁殖，上升流带来了丰富的营养物质和钡矿物由于生物大量死亡，沉积堆积在大陆边缘，丰富的生物钡与海水中的硫酸盐混合沉淀富集在后期成岩过程中，大陆边缘形成了生物成因重晶石矿床。

成岩重晶石：是指在沉积物-在水界面下，原生重晶石溶解在硫酸盐亏缺带中，形成富钡孔隙水，并向硫酸盐迁移-甲烷转换带（SMTZ）在附近，重晶石矿床是通过与孔隙水中残余硫酸盐相互作用而沉淀和富集形成的在大陆边缘附近，由于沉积物的不断沉积和埋藏深度，细菌硫酸盐还原作用消耗了大量的硫酸根离子，从而使它们在沉积物中-大量的SO42在水界面下被还原-形成了硫酸盐还原区随着深度的增加，孔隙水中的硫酸盐浓度逐渐降低，形成硫酸盐-甲烷转化区，SMTZ下，富含有机质的沉积物在甲烷菌的作用下发酵产生大量甲烷，原生重晶石开始溶解钡，孔隙水甲烷和钡离子向上浓度逐渐降低，孔隙水SO42随SMTZ附近硫酸盐还原带向下扩散-结合硫酸盐还原菌的厌氧氧化和消耗溶解硫酸盐的甲烷，重晶石在前沿带附近沉淀和富集。在重晶石形成的过程中，往往伴随着大量的氧化还原过程，所以黄铁矿是伴生的、黄铜矿和其他金属硫化物和碳酸盐矿物。

冷泉重晶石：主要指富钡孔隙水沿裂隙向沉积物迁移-在水界面附近，重晶石矿床是由硫酸盐孔隙水和海水相互作用形成的，矿床中硫酸盐和钡的来源与成岩重晶石相似。在高产背景下，成岩重晶石的重晶石前缘带在富含有机质的沉积环境中迁移到沉积物中-在水界面附近，它转化为冷泉系统。

岩浆热液重晶石矿床

岩浆热液重晶石矿床主要形成于构造活动带，含矿热液沿构造破碎带向上运移在一定的成矿空间内，随着温度、随着压力的变化，含矿热液将围岩中的含矿物质提取出来并沉积矿化。同时，含矿热液不断与围岩发生变化，生成方解石、石英、重晶石硫化物等矿物沉淀，形成明显的重晶石化、绢云母化和黄铁矿化等矿化现象，矿体以脉状、重晶石矿体中包裹体的测温表明，重晶石矿床的成矿温度约为100~200℃。

层状重晶石矿床

层状重晶石矿床形成于构造活动带附近在大气降水渗入地下和含矿热液及成矿物质的渗入过程中，由于渗入过程中温度的逐渐升高，成矿物质转化为含矿热卤水并与层位孔隙水混合。含矿热卤水受化学垂直分带制约，使富硫酸盐热卤水富集于浅层，富氯化物热卤水富集于深层。在深部地层中，氯化物热卤水与钡源层中的钡元素形成富含BaCl2的热卤水由于地温梯度和构造运动的影响，富含BaCl2的热卤水沿构造断裂带上移至浅层，与富含硫酸盐的热卤水混合，发生化学反应并沉淀由于上覆泥质岩的覆盖，形成了良好的封闭空间，使上述作用有序不间断地富集矿石，直至重新整合，因此，重晶石矿石的重量δ34S值与区内蒸发岩相似，Ba元素含量自下而上逐渐增加，矿体向上蚀变减弱，厚度上厚下薄、上富下贫的矿化特征。

火山-沉积重晶石矿床

火山-沉积型重晶石矿床大多与火山喷发有关，火山喷发期间沉积了一系列火山-沉积岩在岩浆活动结束后，在火山口附近的构造裂隙中形成喷射热液活动，并伴随热液活动，形成多期围岩蚀变和矿化。在早-在中期，它含有大量的氯、硫的挥发性物质，随着岩浆活动，喷射出地球 或在构造破碎带向上移动当它们移动到一定距离时，空气中的岩浆挥发性物质由于重力等因素沉降到富含硫酸盐的海水中，与海水中大量的硫酸盐混合，使矿石富集。在围岩中，挥发性物质是由于温度、压力的减弱等与围岩中丰富的成矿物质发生反应，使完整的矿石富集矿床中Fe、Mn、钡铜的超富集、Pb、Zn含量明显高于围岩，重晶石主要以伴生矿体形式产出，表明该矿床具有典型的SEDEX矿床特征。

风化（残积）型重晶石矿床

风化（残积）I型重晶石矿床是一种原生重晶石矿床，受强烈的物理化学作用，经破碎形成。在风化作用下，被搬运到离原生矿床不远的第四系残积物中进行沉积和次生富集。因此，风化（残积）I型矿床的元素地球化学特征主要取决于原生矿床，后期作用转化不明显

分布情况

世界上重晶石资源丰富，主要集中在冈瓦纳成矿域、环太平洋成矿域、特提斯成矿域和劳亚成矿域。冈瓦纳成矿域重晶石矿床主要分布在印度南部，矿床类型多为沉积型典型的矿床有萨尔古尔重晶石矿床和锰矿重晶石矿床；环太平洋成矿域的重晶石矿床主要分布在美国内华达州、墨西哥和中国主要是沉积矿床，典型的矿床是美国内华达重晶石矿床、墨西哥Sierra   de   Santa 3356 Rosa重晶石矿床和福建李芳重晶石矿床；老鸦成矿域重晶石矿床主要分布在中国大部分地区和美国东部，以沉积为主，岩浆热液次之，典型矿床为美国阿肯色州层状重晶石矿床、秦岭-湘黔地区的大巴山重晶石矿床和大川部重晶石矿床；特提斯成矿域的重晶石矿床主要分布在德国、摩洛哥、在土耳其和伊朗，既有沉积热液型，也有岩浆热液型，沉积矿床主要分布在土耳其西部的Sarkikaraagac矿床、热液矿床以伊朗Badroud矿床和Chenarvardeh矿床为典型矿床。

储量情况

根据美国地质调查局公布的数据，到2019年底，全球已探明重晶石储量达到3.000万吨，其中中国资源丰富、俄罗斯、印度、土耳其、伊朗、泰国、哈萨克斯坦、巴基斯坦等，约占世界总量的895.7%自2016年以来，研究人员已经证明哈萨克斯坦 美国重晶石储量超过中国美国，世界排名第一。

按矿床类型分

根据矿床类型，重晶石可分为层状、层状-脉状型、有四种类型重塑脉型和堆积型。

层状型重晶石

层状重晶石的含矿地层主要是眼球状构造的细碎屑岩，岩芯中有块状重晶石，两侧有条纹、重晶石呈带状，外侧为硅质岩，最外层为细碎屑岩。

层状重晶石矿床的矿石矿物多为单一重晶石。重晶石岩和与重晶石岩关系密切的硅质岩中微量元素种类和含量很少，而p等元素组合固定的细碎屑岩中微量元素丰富、V、Mo、U等。重晶石及其围岩富含有机质，主要由低等浮游生物形成，表明沉积环境较深、静止不动的减水池。

层状-脉状型重晶石

这种重晶石矿床是指矿区内同一时代地层中的层状重晶石矿床和脉状重晶石矿床两种矿床都具有工业意义，具有密切的成因和空间关系，是同一成矿作用在不同环境下的不同表现。如广西来宾广西象州重晶石矿田（床）等。

在一个矿区或同一沉积盆地的多个矿床组成的矿田中，存在同一地质时代的层状重晶石和脉状重晶石。空间上，层状矿层在上，脉状矿层在下，脉状矿分布的地层范围基本不超过层状矿的层位。层状矿石和脉状矿石的矿物组成、矿石结构、该结构具有密切的亲缘关系，并表现出系统演化的趋势。层状矿石和脉状矿石的物理化学条件一致，有符合地质环境的规律性演化关系。总之，层状矿和脉状矿是统一成矿的不同表现。

改性脉状重晶石

改造型脉状重晶石矿床是指沿各种构造裂隙和非构造裂隙如破碎带分布的重晶石及伴生矿物、断层和层理面，由充填和交代作用形成的不规则矿床。

中国改造型脉状重晶石矿床产生于各种地质时代，有各种含矿围岩，其中沉积碳酸盐岩和碎屑岩中的脉状重晶石矿床较为重要。蚀变脉状重晶石矿床往往成群分布，脉数多，单脉规模有限。因其易找易辨，易挑易选，便于农村集体开采，仍是我国主要开采对象，产量可观，但地质研究程度较低。

中国从中、从新元古代到三叠纪，碳酸盐岩非常发育，形成了大规模分布的巨厚碳酸盐岩，许多省份（区）碳酸盐岩中有重晶石矿床，其中以河南奥陶系最为重要、黔东南寒武系—奥陶系、川东南奥陶系、广东的泥盆系—石炭系、四川和贵州三叠纪重晶石矿床。

堆积重晶石和与其他矿石伴生的重晶石

堆积重晶石矿床是指那些出现在未固结的松散沉积物中的重晶石矿床。我国许多重晶石矿床，特别是以碳酸盐岩和碎屑岩为含矿围岩的重晶石矿床，附近松散沉积物中堆积了重晶石矿床。这类矿床是由原基岩矿床原地风化或短途搬运形成的。广西象州四尊古兰岭等代表性矿床、火八岭和上善等。

重晶石常与许多金属和非金属矿床伴生，有些重晶石相对丰富，甚至可以构成单独的矿体一般来说，这些分散在主矿石中的重晶石矿物可能会绕过重晶石矿体，但大多不具有独立开采价值，但在开采主矿石时可以综合回收。代表性矿床，如甘肃镜铁山铁矿伴生的重晶石矿。

按矿床成因分

重晶石矿床按成因可分为热液型、沉积型、残积型三种类型。在热液矿床中，有单矿物重晶石矿床和应时-重晶石矿床常见，质量好，规模大；硫化物-重晶石矿床分布广泛，规模普遍较小，河南省重晶石矿床属于热液型。沉积矿床在中国占有重要地位著名的贵州天柱重晶石矿床是一个层位固定规模大品位稳定矿石组构简单的沉积矿床。残积矿床矿石结构松散，品位低，变化大。

按用途分

石油钻井用重晶石粉：水溶性盐（按钙计算）不超过250×10-6；细度为74μm，筛余量不大于3%，43μm，屏幕余量不大于5%密度≥4.2g/cm3；水溶物≤0.1%粘度效应≤125×10-3 Pa·s； Ba(SO)4含量≥90%

油漆用重晶石：BaSO4 90%～95%，Fe2O3 0.05%粒度小于或等于43微米，白度较高。

橡胶填料用重晶石：BaSO4 98%，CaCO30.36%Fe2O3微量，通过粒度≤43微米，不允许含有Mn、Cu、Pb杂质。

普通玻璃用重晶石：BaSO4 96%，CaCO30.1%，Fe2O30.2%，SiO21.5%，Al2O30.15%，通过粒度-264μm。

生产立德粉用重晶石：BaSO4 95%～98%，Fe2O3 0.1%，SiO21%Al2O3越少越好。

按国际贸易等级分类

钻井级：密度≥4.2g/cm3，BaSO4 ≥92%，细度74μm，筛余量3%43μm筛余量5%

化工级：BaSO495%，Fe2O3 1%，SrSO41%，SiO2、曹允许有微量。

油漆级：高白度和至少43 μ m的细度。

油漆用重晶石：BaSO4 90%～95%，Fe2O3 0.05%粒度小于或等于43微米，白度较高。

橡胶填料用重晶石：BaSO4 98%，CaCO30.36%Fe2O3微量，通过粒度≤43微米，不允许含有Mn、Cu、Pb杂质。

普通玻璃用重晶石：BaSO4 96%，CaCO30.1%，Fe2O30.2%，SiO21.5%，Al2O30.15%，通过粒度-264μm。

生产立德粉用重晶石：BaSO4 95%～98%，Fe2O3 0.1%，SiO21%Al2O3越少越好。

重晶石是一种非常重要的非金属矿物原料，具有广泛的工业用途。其中约有85%～90%在石油和天然气钻井中用作加重剂；5%～10%作为一种化学原料，钡化合物被生产并用作合成橡胶的凝结剂、油脂添加剂、催化剂、荧光粉等；最后占比小于5%一部分用于道路建设、水泥用矿化剂、填料等。

石油钻探领域

在一些油井、钻气井时通常使用钻井泥浆、粘土比重为2.5左右，水的比重是1，所以泥浆比重低，有时候泥浆的重量不能和地下的石油一样、气体压力平衡会导致井喷事故。在高地下压力条件下，需要增加泥浆比重在泥浆中加入重晶石粉是提高泥浆比重的有效措施它还能冷却钻头，带走切屑，润滑钻杆，密封孔壁，控制油气压力，防止油井自喷。

化工领域

氧化钡可以由重晶石制成、碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、沉淀硫酸钡、氢氧化钡等化工原料。这些钡化合物广泛用于试剂中、催化剂、糖的精制、纺织、防火、各种焰火、合成橡胶凝结剂、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。

橡胶、塑料、油漆领域

在涂料工业中，重晶石粉填料可以增加漆膜的厚度、强度及耐久性。立德粉颜料也用于制作白漆，在室内使用时比铅还白、镁白更有优势。涂料工业用重晶石要求足够的细度和高白度。造纸工业、重晶石在橡胶和塑料工业中也用作填料，可以提高橡胶和塑料的硬度、耐磨性和抗老化性。

建筑领域

钡水泥是由重晶石制成的，重晶石可以吸收X射线、重晶石砂浆和重晶石混凝土是用来屏蔽核反应堆和建设科研的，而不是金属铅板、医院防x射线建筑。

白水泥生产中加入重晶石、萤石与矿化剂复合后，烧结温度由1500℃降至1400℃，游离氧化钙含量低，强度和白度提高。在以煤矸石为原料的水泥生料中加入适量的重晶石，可以大幅度提高低熟料饱和比水泥的强度，特别是早期强度，这是煤矸石的综合利用和低钙的生产、节能、早强和高强水泥提供了一种有益的途径。

橡胶和含约10%重晶石沥青混合物已成功用于停车场，是一种耐用的铺路材料。重型道路施工设备的轮胎已部分填充重晶石，以增加重量并促进填充区域的压实。

其它领域

重晶石和油混合后涂在布基上制成篷布；重晶石粉用于提炼煤油；制药工业制造胃肠造影剂；还可制农药、制革、制焰火等。此外，重晶石还用于提取金属钡，以及作为电视机和其他真空管的吸气剂、粘结剂。钡与其它金属(铝、镁、铅、钙）制成合金用于轴承制造。重晶石也可用作脱氧剂、澄清剂、在玻璃制造中加入助熔剂是为了增加玻璃的光学稳定性、光泽和硬度。重晶石是海底热液活动的产物之一，其化学元素与锶、S、O 同位素组成能有效揭示热液流体的演化过程。

露天采矿法用于残积矿床，地下采矿法主要用于初级矿山。选矿方法主要是手工分选、重选法、磁选法和浮选法。

矿产勘查

重晶石矿的地质勘探与其他矿产一样，分为普查、详查、勘探三个阶段。普查阶段：目的和任务是研究已发现的矿点和地质、勘查物探化探等异常，了解是否有进一步工作的价值，提交勘查报告，普查D E储量，为是否进行详查阶段提供依据。

详查阶段：其目的和任务是评价已被勘探阶段证明具有进一步工作价值的矿床的工业价值s工作，提交详细的调查报告，一般勘探CD储量，包括C级储量和一般非金属矿产20%～50%，为是否进行勘探阶段工作提供依据，并提供矿山总体规划和作为矿山项目建议书。

勘探阶段：目的和任务是勘探经详细调查已探明有工业价值并准备在近期开采的矿床，按国家矿产储量委员会制定的有关规范勘探各级储量，提交勘探报告，作为矿山建设可行性研究和设计的依据。

开采方式

重晶石有两种开采方法露天开采和地下开采根据矿床地质条件选择不同的采矿方法如分布于鄂北随州市的沉积型重晶石矿，矿体呈层状，产于地槽中的寒武系变质地层中矿石呈黑色，BaSO4含量一般为85 ~ 90%可以进行露天开采，开采技术条件简单；分布在鄂西的松滋、宜都、五峰等地的热液重晶石矿床都是小型矿床。矿石呈白色，BaSO4含量一般为60 ~ 97%，主要是富矿和中矿。矿体倾角陡，埋深30 ~ 50m，适合露天开采。

选矿

开采出来的重晶石必须经过分离处理，以获得高品位的重晶石，供直接利用或深加工。重晶石的选矿方法是手工选择的、重选、磁选、浮选等。原矿开采后，大块人工洗选、手工挑选的小块进入选矿机进行机械选矿。原矿经手工精选可获得大块重晶石精矿，小块经洗涤筛分，大颗粒矿石进入立轴破碎机（或冲击式破碎机）破碎小颗粒直接分级脱泥，破碎脱泥后进行细碎。一般采用双辊破碎机进行细粉碎，然后通过重力分选进行分离。根据嵌布的特性，重介质滚筒分选机可用于重力分选、圆锥分级机、跳汰分离器或振动筛、螺旋分级机和其他方法。粒径为2mm的重晶石嵌布颗粒通常可以通过重介质分离、跳汰分选法；如果嵌布的粒径小于2mm，可用摇床或螺旋分级机进行分选。清洗前必须用水力旋流器去除污泥，这样可以提高清洗效果。