水泥生產(chǎn)中的鋇渣利用

摘 要：鋇渣可溶鋇高，屬于危險(xiǎn)固體廢物，在無(wú)害化處理中加入硫酸或可溶硫酸鹽，使鋇轉(zhuǎn)化為難溶性硫酸鋇。在用于水泥生產(chǎn)的鋇渣建議采用硫酸法，可減少鈉離子帶入水泥質(zhì)量受到影響。

關(guān)鍵詞：水泥生產(chǎn)；鋇渣；硫酸法轉(zhuǎn)性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.036

0 引言

鋇渣是用重晶石生產(chǎn)碳酸鋇過(guò)程中排放的固體廢物，鋇渣中主要含有酸溶性鋇和水溶性鋇。特別是黑渣中鋇渣鋇離子含量較高，具有毒性，屬危險(xiǎn)廢物。鋇渣長(zhǎng)期堆放，不僅占用大量土地，而且污染環(huán)境；尤其是在高溫下會(huì)發(fā)生自燃反應(yīng)，放出毒氣。經(jīng)雨水滲透，產(chǎn)生含硫化物的滲濾液。若不收集會(huì)導(dǎo)致流入地表水及地下水污染水體，同時(shí)廢渣中硫化鋇和酸溶鋇還對(duì)土壤直接產(chǎn)生毒害作用。目前我國(guó)鋇渣累計(jì)堆存量已超過(guò)千萬(wàn)噸。對(duì)鋇渣綜合利用十分必要。

1 鋇渣的化學(xué)組成

生產(chǎn)碳酸鋇的原料不同，鋇渣的組成會(huì)有一定波動(dòng)，但都在一定的范圍內(nèi)。

鋇渣的典型化學(xué)組成見(jiàn)表1。

對(duì)鋇渣進(jìn)行浸出試驗(yàn)，可溶性鋇（Ba2+）濃度約為760～1300mg/L。按照《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》（2016年）規(guī)定，該鋇渣屬于危險(xiǎn)廢物，廢物類(lèi)別為HW47含鋇廢物。

2 水泥生產(chǎn)原料對(duì)堿性氧化物的要求

2.1 原料要求

在新型干法水泥生產(chǎn)燒成熟料過(guò)程中，堿性氧化物（K2O+Na2O）含量高容易在預(yù)熱分解系統(tǒng)造成結(jié)皮堵塞，影響正常生產(chǎn)。因此對(duì)原料堿性氧化物提出如下要求：

石灰石： Na2O+K2O≤0.6%（一級(jí)），≤0.8%（二級(jí)）

粘土： Na2O+K2O≤4.0%

硅質(zhì)原料：Na2O+K2O≤2.0%

2.2 熟料要求

當(dāng)制造水泥混凝土?xí)r，堿性氧化物過(guò)高會(huì)產(chǎn)生局部膨脹引起構(gòu)筑物變形、開(kāi)裂，甚至崩潰，這種破壞作用稱作為“堿一集料反應(yīng)”（堿性膨脹）。因此硅酸鹽熟料中堿含量應(yīng)控制為<1.3%（以Na2O計(jì)）。

3 鋇渣轉(zhuǎn)性

鋇渣定性為危險(xiǎn)廢物，只有將其轉(zhuǎn)性為一般工業(yè)固體廢物才便于應(yīng)用。轉(zhuǎn)性原理是將可溶性鋇轉(zhuǎn)化為難溶性的硫酸鋇。使毒性浸出試驗(yàn)結(jié)果中可溶性鋇含量小于10mg/L。其方法有硫酸法和硫酸鹽法。

硫酸法：Ba2++H2SO4→BaSO4↓+2H1+

硫酸鈉（鉀）法：Ba2++Na2SO4→BaSO4↓+2Na1+

Ba2++K2SO4→BaSO4↓+2Na1+

采用硫酸法轉(zhuǎn)性的鋇渣可減少堿性氧化物的帶入，因此推薦采用硫酸法轉(zhuǎn)性。硫酸法鋇渣轉(zhuǎn)性流程示意圖，見(jiàn)圖1。

4 鋇渣水泥混凝土的安全性

鋇渣經(jīng)無(wú)害化處理轉(zhuǎn)性后，用作混凝土的浸出試驗(yàn)中可溶性鋇濃度在0.1～0.5mg/L，小于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-20062）鋇濃度0.7mg/L標(biāo)準(zhǔn)要求。鋇渣混凝土用于建構(gòu)筑物是安全的。

5 結(jié)論

（1）鋇渣無(wú)害化轉(zhuǎn)性推薦采用硫酸法。

（2）采用硫酸法轉(zhuǎn)性的鋇渣作原料生產(chǎn)水泥，減少堿性氧化物的帶入，有利于水泥生產(chǎn)過(guò)程和水泥質(zhì)量。

（3）經(jīng)無(wú)害化處理的鋇渣水泥混凝土建造的構(gòu)建筑物，可溶鋇濃度很小，因此其使用是安全的。

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作者簡(jiǎn)介：潘悝（1976-），男，本科，助理工程師，從事環(huán)評(píng)及環(huán)保工程研究。