重晶石（主要成分为硫酸钡，BaSO₄）是一种重要的非金属矿物资源，广泛应用于化工、石油、建材、医药等领域。其开发利用主要涉及物理选矿（矿物加工）和化学加工两条技术路线，二者相辅相成，旨在提升产品纯度和附加值，满足不同工业需求。
一、 矿物加工（物理选矿）
矿物加工主要指通过物理方法对原矿进行富集和提纯，为重晶石的深加工提供合格原料。其典型流程包括：
- 破碎与磨矿：将原矿破碎、研磨至适宜粒度，实现有用矿物与脉石矿物的解离。
- 选别作业：
- 重选：利用重晶石与脉石（如石英、方解石）的比重差异，采用跳汰机、摇床等设备进行分选，是应用最广、成本较低的方法。
- 浮选：对于嵌布粒度细、伴生矿物复杂的矿石，常采用浮选法。通过添加特定药剂（如油酸、硅酸钠），使重晶石表面疏水上浮，实现与硅酸盐、碳酸盐等脉石的高效分离。
- 磁选：用于去除含铁磁性杂质（如菱铁矿、赤铁矿）。
- 脱水与干燥：对精矿进行浓缩、过滤和干燥，得到最终的重晶石精矿产品。矿物加工的目标是获得高品位（BaSO₄含量通常要求≥90%，甚至≥95%）、低杂质（铁、铝、硅等氧化物含量低）的精矿，以满足钻井泥浆加重剂、填料等行业的基本要求。
二、 化学加工
化学加工是对重晶石精矿进行化学转化，生产钡化合物系列产品，是提升其价值的关键环节。核心工艺是“还原焙烧-浸出”路线：
- 还原焙烧：将重晶石精矿与还原剂（通常为煤炭或天然气）在高温（1100~1200°C）下反应，将难溶的硫酸钡还原为可溶性的硫化钡（BaS）。化学反应式为：BaSO₄ + 4C → BaS + 4CO↑。
- 浸出与净化：用水或热水浸出焙烧熟料，得到硫化钡溶液（俗称“黑灰液”）。随后通过沉降、过滤除去不溶残渣，并可能进行除杂处理。
- 衍生化工产品生产：以硫化钡溶液为中间体，可进一步加工成多种钡盐：
- 碳酸钡（BaCO₃）：向净化后的BaS溶液中通入二氧化碳气体，经沉淀、洗涤、干燥制得。这是最重要的钡盐产品，用于玻璃、陶瓷、磁性材料等。
- 氯化钡（BaCl₂）：用盐酸与BaS或BaCO₃反应制得，用于生产其他钡盐、废水处理等。
- 氢氧化钡（Ba(OH)₂）：由BaS溶液与石灰乳反应或氧化钡水化制得。
* 钛酸钡（BaTiO₃）：以碳酸钡和二氧化钛为原料经高温固相反应合成，是重要的电子陶瓷材料。
重晶石也可直接与碳高温反应生成硫化钡后，进而通过“芒硝法”生产沉淀硫酸钡（人工合成BaSO₄），其白度、纯度和粒度分布远超天然矿物，是高档涂料、塑料、造纸的优质填料和增白剂。
三、 加工趋势与挑战
当前，重晶石加工技术正向精细化、高值化和环保化方向发展：
- 矿物加工方面，注重高效节能设备与浮选新药剂研发，以处理低品位、复杂伴生矿，并提高资源回收率。
- 化学加工方面，致力于开发清洁生产工艺，如改进还原焙烧技术以降低能耗与碳排放，优化浸出与合成工艺以提高产品纯度和收率，并加强生产过程中钡渣、废水的综合治理与资源化利用。
- 产品开发方面，重点聚焦于纳米级沉淀硫酸钡、高纯电子级钡化合物等高技术含量、高附加值产品的制备技术。
重晶石的矿物加工是基础，为其化学加工提供优质原料；而化学加工则是实现资源价值最大化的核心。二者紧密结合，构成了从天然矿石到基础化工材料乃至功能材料的完整产业链，对于保障相关产业供应链安全与促进新材料产业发展具有重要意义。
