ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ

Παρουσίαση με θέμα: "ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ
ΒΑΡΥΤΗΣ Θ. ΠΕΡΡΑΚΗ

2 Βαρύτης... Α. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ
Χημική σύσταση: BaSO4 (BaO:65,7%, SO3:34,3%) Μοριακό βάρος: Κρυσταλλικό σύστημα: Ορθορομβικό Ειδικό βάρος: ,3 gr*/cm3 - 4,6 gr*/cm3 Σκληρότητα: ,5-3,5. Σχισμός: Τέλειος Το Βa, με περιεκτικότητα 0,05 %, καταλαμβάνει την 16η θέση, κατά σειρά αφθονίας στο στερεό φλοιό της γης. Το κυριότερο ορυκτό του Βαρίου είναι ο βαρύτης (BaSO4). Τετράεδρα [SO4]-4 ενώνονται μεταξύ τους με κοινά οξυγόνα. Τα κενά του πλέγματος καταλαμβάνονται από ιόντα Βa. Σχ Κρυσταλλική δομή του βαρύτη. Σπανιότερα, το Βάριο απαντά με τη μορφή του βιθερίτη (BaCO3), ενώ συχνά βρίσκεται ενδομημένο σε διάφορα ορυκτά όπου αντικαθιστά το Ca, όπως στα Ca/ούχα πλαγιόκλαστα (μέχρι και 7,3% BaO), στους Κ-ούχους άστριους (μέχρι και 3% ΒaO), στο μοσχοβίτη (μέχρι και 10% BaO), στο βιοτίτη (μέχρι και 8% BaO). Η μέση σύσταση των γρανιτών σε Ba ανέρχεται στα 700 ppm, των βασαλτών στα 300 ppm, ενώ των πηλιτών στα 600 ppm.

3 Βαρύτης... Πίνακας 1.1 Χημικές αναλύσεις Βαρύτη Αγκλεσίτης
5* : στροντιοβαρύτης 6** : αγκλεσοβαρύτης Ο βαρύτης μπορεί να περιέχει, σε ισόμορφη παράμειξη, σελεστίνη (SrSO4) ή αγκλεσίτη (PbSO4). Η περιεκτικότητα του σε Sr, μπορεί να φτάσει μέχρι και 15%, περίπου, οπότε το ορυκτό που προκύπτει, ονομάζεται στροντιοβαρύτης, ενώ όταν η περιεκτικότητα σε Pb φτάσει σε υψηλά επίπεδα (μέχρι και 18%, περίπου), προκύπτει το ορυκτό αγκλεσιοβαρύτης.

4 Βαρύτης... Ο βαρύτης μπορεί να περιέχει εγκλείσματα διαφόρων ορυκτών, όπως σιδηροξείδια, αργιλικά και ανθρακικά ορυκτά, τα οποία του προσδίδουν διάφορα χρώματα (ο καθαρός βαρύτης είναι άσπρος). Η συνύπαρξη χαλαζία με βαρύτη θεωρείται επιβλαβής, διότι αφ' ενός μεν ελαττώνεται το ειδικό βάρος του βαρύτη και κατ' επέκταση του πολφού των γεωτρήσεων, αφ' ετέρου δε αυξάνεται πολύ το κόστος της θραύσεως, λόγω της μεγάλης σκληρότητας του χαλαζία. Εκτός από τον χαλαζία και ο ασβεστίτης και ο δολομίτης όπως και τα αργιλικά ορυκτά, δημιουργούν προβλήματα όταν συνυπάρχουν με το βαρύτη, λόγω του μικρού τους ειδικού βάρους. Τα οξείδια του σιδήρου και του μαγγανίου προσδίδουν στο βαρύτη διάφορα χρώματα και η απομάκρυνσή τους είναι, σχετικά, δύσκολη. Ευκολότερος είναι ο καθαρισμός του βαρύτη από τα οξείδια του σιδήρου, όταν αυτά βρίσκονται με τη μορφή του λειμωνίτη ή του γκαιτίτη-αιματίτη. Αλλες προσμίξεις, όπως σουλφίδια (γαληνίτης, σφαλερίτης, χαλκοπυρίτης), φθορίτης (CaF2) και σελεστίνης (SrSO4), είναι δυνατό να υπάρχουν σε κοιτάσματα βαρύτη. Η ανάγκη για απομάκρυνση αυτών των προσμίξεων εξαρτάται από την εκάστοτε χρήση του βαρύτη. Σε ορισμένες περιπτώσεις (π.χ. Silver mines της Ιρλανδίας) ο εξορυσσόμενος βαρύτης είναι τόσο καθαρός που δεν χρειάζεται εμπλουτισμό.

5 Χρήσεις βαρύτη-βιθερίτη (από Robertson, 1961)
Βαρύτης... Β. ΧΡΗΣΕΙΣ ΒΑΡΥΤΗ Οι ποικίλες χρήσεις του βαρύτη βασίζονται στο μεγάλο του ειδικό βάρος, στη χημική του σταθερότητα, στο λευκό του χρώμα και στο σχετικά χαμηλό κόστος παραγωγής του. Χρήσεις βαρύτη-βιθερίτη (από Robertson, 1961)

6 Βαρύτης... Το 80%, περίπου, της παγκόσμιας παραγωγής του βαρύτη, χρησιμοποιείται στις γεωτρήσεις πετρελαίου. Συγκεκριμένα, προστίθεται βαρύτης (40%, περίπου), προκειμένου ν' αυξηθεί το ειδικό βάρος του πολφού των γεωτρήσεων (βαρύτης+μπεντονίτης+νερό), έτσι ώστε σε περιπτώσεις ύπαρξης υψηλών πιέσεων να εμποδίζεται η εκτίναξη των αερίων της γεώτρησης. Εξ' άλλου, ο πολφός αυτός κυκλοφορεί στο εσωτερικό της γεώτρησης και αφ' ενός μεν ψύχει το τέμνον άκρον του γεωτρυπάνου, αφ’ ετέρου δε επικαλύπτει και στεγανοποιεί τα εσωτερικά τοιχώματα της γεώτρησης, έτσι ώστε να μην αποκολλούνται και πέφτουν κομμάτια από τα περιβάλλοντα πετρώματα μέσα στη γεώτρηση. Ο βαρύτης, ο οποίος χρησιμοποιείται στις γεωτρήσεις δεν είναι απαραίτητο να είναι υψηλής καθαρότητας. Αρκεί η πυκνότητά του να είναι, περίπου, 4.2 gr/cm3 και να έχει κατάλληλη κοκκομετρία και υδροφιλία. Το υλικό με διάμετρο κόκκων > 73 μm δεν πρέπει να υπερβαίνει το 3.0 %, ενώ το υλικό με διάμετρο κόκκων > 45 μm δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5.0 %. Επίσης, δεν πρέπει να περιέχει πάνω από 250 ppm υδατοδιαλυτά άλατα του ασβεστίου (Bates, R.,1990). Με τα σκύρα του βαρύτη, κατασκευάζεται και το βαρύ σκυρόδεμα που χρησιμοποιείται ως έρμα στις υποβρύχιες σωληνώσεις πετρελαίου. Ο βαρύτης που χρησιμοποιείται στη χημική βιομηχανία πρέπει να πληρεί τις εξής προδιαγραφές (Carr, D., 1994): BaSO4: 95 %, Fe2O3: < 1%, SrSO4: <1 %, F: Η παρουσία του φθορίου είναι επιτρεπτή, μόνο, σε ίχνη.

7 Βαρύτης... Βαρύτης χρησιμοποιείται για την παρασκευή χρωμάτων βαφής, όπως είναι το λιθοπόνιο, το οποίο χρησιμοποιείται, κύρια, για τη βαφή πλοίων και είναι μίγμα BaSO4 και ZnS. Βαρύτης υψηλής καθαρότητας, αναμεμειγμένος με TiO2 δίνει, επίσης, άσπρο χρώμα με εξαιρετική αδιαφάνεια. Ευρεία χρήση βρίσκει ο βαρύτης στη φαρμακοβιομηχανία για την παρασκευή διαφόρων ενώσεων του βαρίου, όπως και στην ιατρική, όπου χρησιμοποιείται, κύρια, στην ακτινοδιαγνωστική (ακτινογραφίες στομάχου), δεδομένου ότι το Βάριο απορροφά την ακτινοβολία. Ο βαρύτης χρησιμοποιείται επίσης και για την προφύλαξη από την ακτινοβολία που εκπέμπουν οι πυρηνικοί αντιδραστήρες, λόγω της ικανότητάς του να προσροφά την ακτινοβολία Χ-Rays. Στον Δημόκριτο π.χ., για την κατασκευή προστατευτικού θώρακος για τον πυρηνικό αντιδραστήρα, χρησιμοποιήθηκε βαρύτης, ο οποίος προέρχεται από τον Τυρρό της Λακωνίας. Μικρές ποσότητες βαρύτη χρησιμοποιούνται στην υαλουργία και στην περίπτωση αυτή, πρέπει να πληρεί τις εξής προδιαγραφές (Carr, D., 1994): BaSO4: %, Fe2O3: 0.1%-0.2%, TiO2: επιτρεπτό, μόνο σε ίχνη, SiO2: <1.5 %, Al2O3: <0.15 % Επίσης, σημαντικός είναι ο ρόλος της κοκκομετρίας του βαρύτη που χρησιμοποιείται στην υαλουργία. Στην περίπτωση αυτή, το πολύ λεπτόκοκκο υλικό, θεωρείται αρνητικός παράγοντας. Στην κεραμική, ο βαρύτης χρησιμοποιείται ως πρόσθετο, είτε για να κατεβάζει το σημείο τήξης (fluxing agent), είτε για να εμποδίζει την εμφάνιση κηλίδων (εξανθημάτων) σε ψημένα κεραμικά προϊόντα, τα οποία οφείλονται στα τυχόν ενυπάρχοντα θειϊκά άλατα της πρώτης ύλης.

8 Βαρύτης... BaS χρησιμοποιείται και για την παρασκευή BaCO3, σύμφωνα με τις αντιδράσεις: α) BaS+CO2+ H2O => BaCO3 + H2S β) BaS+Na2CO3 => BaCO3 + Na2S Το BaCO3 χρησιμοποιείται ως βάση για την παρασκευή των περισσοτέρων ενώσεων του βαρίου, όπως οξείδιο του βαρίου (BaO), υπεροξείδιο του βαρίου (BaO2), νιτρικό βάριο [Ba(NO3)2], χλωριούχο βάριο (BaCl2), υδροξείδιο του βαρίου (Ba(OH)2). Το BaO λαμβάνεται από το BaCO3 σε θερμοκρασία ~1250 οC: BaCO3 + C => BaO + 2CO Το BaO οξειδώνεται στους 600 οC για το σχηματισμό του ΒαΟ2, ή ενυδατώνεται για το σχηματισμό του Ba(OH)2. Το BaCl2 και το Ba(NO3)2 παρασκευάζονται από την αντίδραση BaCO3 με HCl ή HNO3, αντίστοιχα. Το BaCl2, χρησιμοποιείται στη χρωματουργία, όπως και στη μεταλλουργία, ως συλλίπασμα, ως καταλύτης κ.λ.π. Το Ba(NO3)2 χρησιμοποιείται στην κατασκευή φωτοβολίδων, τροχειοδεικτικών βλημάτων κ.λ.π. Το Ba(OH)2 χρησιμοποιείται ως προσθετικό στα λιπαντικά, στην κεραμική & στη ζαχαροβιομηχανία. Το BaO χρησιμοποιείται, κύρια, στη βιομηχανία πλαστικών, στην υαλουργία, στη μεταλλουργία του σιδήρου Ο βαρύτης χρησιμοποιείται, επίσης, στη χαρτοβιομηχανία (παραγωγή πολυτελούς χάρτου), όπως και για να προσδίδει βάρος στο χαρτί (νοθείες). Υποκατάστατα του βαρύτη, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν κατά καιρούς, όπως σιδηροξείδια, γαληνίτης, fer-obar (το οποίο προέρχεται από υπολείμματα φρύξεως του FeS2), δεν μπόρεσαν να τον εκτοπίσουν.

9 Βαρύτης... Γ. ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΒΑΡΥΤΗ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ
Η Ελλάδα μέχρι πρόσφατα περιλαμβάνονταν στις πέντε κυριότερες χώρες παραγωγής βαρύτη της Ευρώπης, με συμμετοχή στην παγκόσμια παραγωγή κατά 1,8%, ενώ τα διαπιστωμένα αποθέματά της αντιπροσωπεύουν το 2% των παγκόσμιων αποθεμάτων. Κοιτάσματα βαρύτη έχουν διαπιστωθεί στη Μήλο, Κίμωλο, Πολύαιγο και στη Μύκονο. Σ' αυτά τα νησιά το μετάλλευμα περιέχει Ag (αργυρούχος βαρύτης). Εξ’ αιτίας, όμως, της χαμηλής του περιεκτικότητας σε Ag, χρησιμοποιείται εκεί όπου χρησιμοποιείται και ο βαρύτης. Τα κοιτάσματα της Μυκόνου δεν λειτουργούν από το 1985 εξ'αιτίας της χαμηλής ποιότητας του προϊόντος (ειδικό βάρος < 4,2 gr*/cm3), το οποίο είναι μικρότερο απ' αυτό που ορίζουν οι διεθνείς προδιαγραφές). Ο βαρύτης της Μήλου έχει ειδικό βάρος ~3,9 gr*/cm3. Μικρότερες εμφανίσεις βαρύτη υπάρχουν στην Κώ, στην Πελοπόννησο (στρώματα Τυρού,Μολάοι), όπως και στη Βόρεια Ελλάδα, στο Κιλκίς (Λειψύδριο, Ανω ποταμιά, Μεταλλικό), στη Θάσο κ.λ.π. Σε όλες τις περιπτώσεις, στην Ελλάδα, ο βαρύτης είναι προϊόν υδροθερμικής δράσης, η οποία συνδέεται με όξινα πλουτώνια ή ηφαιστειακά πετρώματα. Στη Μήλο ο βαρύτης εμφανίζεται υπό μορφή ακανόνιστων φακοειδών συγκεντρώσεων, μέσα σε ηφαιστειακούς τόφους, κοντά στην επιφάνεια ενώ στη Μύκονο βρίσκεται υπό μορφή φλεβών που διασχίζουν τον γρανίτη της Μυκόνου. Στη Θάσο ο βαρύτης συνοδεύει τα σιδηρομεταλλεύματα, τα οποία επίσης είναι υδροθερμικής προέλευσης. Γενικά, στη Β. Ελλάδα οι εμφανίσεις βαρύτη είναι επιθερμικού-τηλεθερμικού χαρακτήρα και η θέση τους στο χώρο, συνδυαζόμενη με τη θέση των εμφανίσεων αντιμονίτη, σιδηροπυρίτη και μεικτών θειούχων μεταλλευμάτων υποδηλώνει μια ζωνώδη κατανομή, γύρω από την μεταλλογενετική εστία, η οποία τοποθετείται, πιθανά, στην περιοχή των Κρουσίων.

10 Βαρύτης... Βιθεριτης: BaCO3 Πίνακας 1.1 Χημικές αναλύσεις Βιθερίτη
Σχ Κρυσταλλική δομή του βιθερίτη. Ba: μεγάλα σφαιρίδια C: μικρά σφαιρίδια O: σφαιρίδια ενδιάμεσου μεγέθους