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重晶石生产过程中钡渣的综合利用研究

时间: 2015/4/28 10:24:44

钡渣简介

钡渣是用重晶石生产碳酸钡过程中排放出的固体废弃物,钡渣中主要含有酸溶性钡和水溶性钡。特别是黑钡渣中的钡离子含量较高,具有毒性,属危险废物,钡渣长期堆放,不仅占用大量土地,而且给环境带来污染,尤其是在高温下,将发生自燃反应,放出有毒气体,经雨水渗透,流出大量含硫化物的黄色废水,流入地表水及地下水,污染水体;同时,废渣中的硫化钡和酸溶钡还对土壤直接产生毒害作用。目前,我国钡渣累计堆存量已超过千万吨。

钡渣

如何利用钡渣中的有用成分,发挥其相应的作用,达到减少环境污染的目的是目前钡渣方面最有意义的研究工作之一。本文主要针对我国钡渣的综合利用研究情况进行概括,总结我国钡渣综合利用的技术方法。

钡渣的基本特性

根据大量的钡渣资料查询研究,钡渣化学成分范围列入下表中。

钡渣的化学成分范围

从表中的数据分析可知,黑钡渣中氧化钡的含量很高,可达到45%左右,其次是二氧化硅。钡的含量超出了标准限值的2~6倍,属于危险废物。

钡渣的综合利用研究情况

我国钡渣在各个行业的利用情况,主要有以下几种:

1、在化工行业的应用

黑钡渣中的钡含量较高,主要是以可溶性钡和酸溶性钡形式存在,因此有专家对废渣中钡的二次提取制盐进行了研究,通过利用盐酸、硝酸等对其进行酸化、制得溶液后,除铁、中和、浓缩、结晶、烘干制得化工产品氯化钡和硝酸钡,另外在盐酸酸化钡渣得到氯化钡的基础上,利用硫酸可以制得硫酸钡。

采用酸化方法利用钡渣制备硫酸钡,本方法不仅有效利用了钡渣中的钡,且去掉了钡渣的碱性和毒性,钡渣经浸取与过滤后的滤渣可以作为建筑材料使用,滤液能循环用于浸取,不外排。该方法如果在使用中通过采用母液循环酸化钡渣,直到钡渣中的钡得到充分利用, 的钡渣无毒害作用可作为建筑材料使用,钡渣被合理的利用,既得到了二次利用,且减少了对环境的污染。

2、作为水泥混合材、矿化剂的应用

利用钡渣作为水泥混合材已有报道。根据钡盐制取的化工工艺及钡渣的矿物分析试验数据可知,钡渣中含有一定数量的水泥熟料矿物,并且由于钡渣中含有部分氢氧化钡,因此呈强碱性。若将钡渣作为混合材掺入水泥熟料中,与水泥熟料、矿渣或粉煤灰一起粉磨,钡渣中的水泥熟料矿物成分能促进胶凝作用,钡渣中的含碱成分又能活化矿渣或粉煤灰,均能提高水泥强度。有研究表明,掺钡渣的矿渣水泥,其矿渣掺量的质量分数不小于25%,钡渣上佳掺量一般不宜超过矿渣的掺量。利用钡渣、炉渣和石灰脚料混掺生产的复合硅酸盐水泥,早期强度增强,经济效益明显。

另外,利用钡渣作为水泥矿化剂的应用技术已经比较成熟,在硅酸盐水泥生产中,掺入钡渣和萤石复合作为矿化剂,不仅能降低熟料的烧成温度,且通过钡渣中的钡离子来置换钙离子进入C3S、C2S中,破坏其晶体结构,提高水泥的早期和后期强度。

3、制备建材砖的应用

有研究指出,将钡渣、石灰、石膏和水按一定比例混合均匀,再经蒸汽养护,得到钡渣砖成品,且钡渣砖比黏土砖质量大20%。由于钡渣砖比重较大限制了其在建筑行业的应用。

贵州大学以钡渣和铝矿渣作为主要原料,普通硅酸盐水泥和生石灰作为激发剂,并适当使用外加剂,激发废渣的活性,在确定了原料配比的基础上,利用正交试验方法,研究不同的轻质外加剂、恒温蒸养时间、恒温蒸养温度对砌块抗压强度及密度的影响,在大量试验的基础上,钡渣砖平均强度超过了10MPa,密度与普通粘土砖相当,为1.6~1.8g/cm3。

4、在其他方面的应用

有研究指出,通过对钡渣进行预处理后,将其作为路面基层材料,并进行了各项土工试验检测,检测结果表明钡渣的强度可以达到修建二级和二级一下公路基层的要求,钡渣基层的强度达到了修建高等级路面基层的质量要求。并且,在钡渣的实际施工中其含量控制在60%左右为佳,用于公路基层材料较宜。

另外,还有研究表明,钡渣可用来处理含磷废水中的磷,去除率可达到80%以上。因钡渣中含有大量的水溶性钡和酸溶性钡,还含有大量金属氧化物,在水溶液中有Ba2+析出,钡渣加入到含磷废水中,一定条件下Ba2+与磷酸根可生成钡盐沉淀。

我国大量科研人员对钡渣应用进行了一系列的试验研究,当前钡渣经过预处理后,主要被应用于化工、建材等领域中,从而减少了钡渣因堆存对环境造成的污染。钡渣应用于建材产品,使得其大宗化、资源化利用得以实现,但是钡渣建材化应用造成的二次污染性问题。

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