鋇渣簡介
鋇渣是用重晶石生產(chǎn)碳酸鋇過程中排放出的固體廢棄物,鋇渣中主要含有酸溶性鋇和水溶性鋇。特別是黑鋇渣中的鋇離子含量較高,具有毒性,屬危險廢物,鋇渣長期堆放,不僅占用大量土地,而且給環(huán)境帶來污染,尤其是在高溫下,將發(fā)生自燃反應(yīng),放出有毒氣體,經(jīng)雨水滲透,流出大量含硫化物的黃色廢水,流入地表水及地下水,污染水體;同時,廢渣中的硫化鋇和酸溶鋇還對土壤直接產(chǎn)生毒害作用。目前,我國鋇渣累計堆存量已超過千萬噸。
如何利用鋇渣中的有用成分,發(fā)揮其相應(yīng)的作用,達到減少環(huán)境污染的目的是目前鋇渣方面最有意義的研究工作之一。本文主要針對我國鋇渣的綜合利用研究情況進行概括,總結(jié)我國鋇渣綜合利用的技術(shù)方法。
鋇渣的基本特性
根據(jù)大量的鋇渣資料查詢研究,鋇渣化學(xué)成分范圍列入下表中。
從表中的數(shù)據(jù)分析可知,黑鋇渣中氧化鋇的含量很高,可達到45%左右,其次是二氧化硅。鋇的含量超出了標(biāo)準限值的2~6倍,屬于危險廢物。
鋇渣的綜合利用研究情況
我國鋇渣在各個行業(yè)的利用情況,主要有以下幾種:
1、在化工行業(yè)的應(yīng)用
黑鋇渣中的鋇含量較高,主要是以可溶性鋇和酸溶性鋇形式存在,因此有技術(shù)經(jīng)理對廢渣中鋇的二次提取制鹽進行了研究,通過利用鹽酸、硝酸等對其進行酸化、制得溶液后,除鐵、中和、濃縮、結(jié)晶、烘干制得化工產(chǎn)品氯化鋇和硝酸鋇,另外在鹽酸酸化鋇渣得到氯化鋇的基礎(chǔ)上,利用硫酸可以制得硫酸鋇。
采用酸化方法利用鋇渣制備硫酸鋇,本方法不僅有效利用了鋇渣中的鋇,且去掉了鋇渣的堿性和毒性,鋇渣經(jīng)浸取與過濾后的濾渣可以作為建筑材料使用,濾液能循環(huán)用于浸取,不外排。該方法如果在使用中通過采用母液循環(huán)酸化鋇渣,直到鋇渣中的鋇得到充分利用, 鋇渣無毒害作用可作為建筑材料使用,鋇渣被合理的利用,既得到了二次利用,且減少了對環(huán)境的污染。
2、作為水泥混合材、礦化劑的應(yīng)用
利用鋇渣作為水泥混合材已有報道。根據(jù)鋇鹽制取的化工工藝及鋇渣的礦物分析試驗數(shù)據(jù)可知,若將鋇渣作為混合材摻入水泥熟料中,與水泥熟料、礦渣或粉煤灰一起粉磨,鋇渣中的水泥熟料礦物成分能促進膠凝作用,鋇渣中的含堿成分又能活化礦渣或粉煤灰,均能提高水泥強度。
有研究表明,摻鋇渣的礦渣水泥,其礦渣摻量的質(zhì)量分數(shù)不小于25%,鋇渣上佳摻量一般不宜超過礦渣的摻量。利用鋇渣、爐渣和石灰腳料混摻生產(chǎn)的復(fù)合硅酸鹽水泥,早期強度增強,經(jīng)濟效益明顯。
另外,利用鋇渣作為水泥礦化劑的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)比較成熟,在硅酸鹽水泥生產(chǎn)中,摻入鋇渣和螢石復(fù)合作為礦化劑,不僅能降低熟料的燒成溫度,且通過鋇渣中的鋇離子來置換鈣離子進入C3S、C2S中,破壞其晶體結(jié)構(gòu),提高水泥的早期和后期強度。
3、制備建材磚的應(yīng)用
有研究指出,將鋇渣、石灰、石膏和水按一定比例混合均勻,再經(jīng)蒸汽養(yǎng)護,得到鋇渣磚成品,且鋇渣磚比黏土磚質(zhì)量大20%。由于鋇渣磚比重較大限制了其在建筑行業(yè)的應(yīng)用。
貴州大學(xué)以鋇渣和鋁礦渣作為主要原料,普通硅酸鹽水泥和生石灰作為激發(fā)劑,并適當(dāng)使用外加劑,激發(fā)廢渣的活性,在確定了原料配比的基礎(chǔ)上,利用正交試驗方法,研究不同的輕質(zhì)外加劑、恒溫蒸養(yǎng)時間、恒溫蒸養(yǎng)溫度對砌塊抗壓強度及密度的影響,在大量試驗的基礎(chǔ)上,鋇渣磚平均強度超過了10MPa,密度與普通粘土磚相當(dāng),為1.6~1.8g/cm3。
4、在其他方面的應(yīng)用
有研究指出,通過對鋇渣進行預(yù)處理后,將其作為路面基層材料,并進行了各項土工試驗檢測,檢測結(jié)果表明鋇渣的強度可以達到修建二級和二級一下公路基層的要求,鋇渣基層的強度達到了修建高等級路面基層的質(zhì)量要求。并且,在鋇渣的實際施工中其含量控制在60%左右為佳。
另外,還有研究表明,鋇渣可用來處理含磷廢水中的磷,去除率可達到80%以上。因鋇渣中含有大量的水溶性鋇和酸溶性鋇,還含有大量金屬氧化物,在水溶液中有Ba2+析出,一定條件下Ba2+與磷酸根可生成鋇鹽沉淀。
我國大量科研人員對鋇渣應(yīng)用進行了一系列的試驗研究,當(dāng)前鋇渣經(jīng)過預(yù)處理后,主要被應(yīng)用于化工、建材等領(lǐng)域中,從而減少了鋇渣因堆存對環(huán)境造成的污染。鋇渣應(yīng)用于建材產(chǎn)品,使得其大宗化、資源化利用得以實現(xiàn),但是鋇渣建材化應(yīng)用造成的二次污染性問題。
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