水泥生產中的鋇渣利用

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

關鍵詞：水泥生產；鋇渣；硫酸法轉性

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

0 引言

鋇渣是用重晶石生產碳酸鋇過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，屬危險廢物。鋇渣長期堆放，不僅占用大量土地，而且污染環境；尤其是在高溫下會發生自燃反應，放出毒氣。經雨水滲透，產生含硫化物的滲濾液。若不收集會導致流入地表水及地下水污染水體，同時廢渣中硫化鋇和酸溶鋇還對土壤直接產生毒害作用。目前我國鋇渣累計堆存量已超過千萬噸。對鋇渣綜合利用十分必要。

1 鋇渣的化學組成

生產碳酸鋇的原料不同，鋇渣的組成會有一定波動，但都在一定的范圍內。

鋇渣的典型化學組成見表1。

對鋇渣進行浸出試驗，可溶性鋇（Ba2+）濃度約為760～1300mg/L。按照《國家危險廢物名錄》（2016年）規定，該鋇渣屬于危險廢物，廢物類別為HW47含鋇廢物。

2 水泥生產原料對堿性氧化物的要求

2.1 原料要求

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

石灰石： Na2O+K2O≤0.6%（一級），≤0.8%（二級）

粘土： Na2O+K2O≤4.0%

硅質原料：Na2O+K2O≤2.0%

2.2 熟料要求

當制造水泥混凝土時，堿性氧化物過高會產生局部膨脹引起構筑物變形、開裂，甚至崩潰，這種破壞作用稱作為“堿一集料反應”（堿性膨脹）。因此硅酸鹽熟料中堿含量應控制為<1.3%（以Na2O計）。

3 鋇渣轉性

鋇渣定性為危險廢物，只有將其轉性為一般工業固體廢物才便于應用。轉性原理是將可溶性鋇轉化為難溶性的硫酸鋇。使毒性浸出試驗結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性。硫酸法鋇渣轉性流程示意圖，見圖1。

4 鋇渣水泥混凝土的安全性

鋇渣經無害化處理轉性后，用作混凝土的浸出試驗中可溶性鋇濃度在0.1～0.5mg/L，小于《生活飲用水衛生標準》（GB5749-20062）鋇濃度0.7mg/L標準要求。鋇渣混凝土用于建構筑物是安全的。

5 結論

（1）鋇渣無害化轉性推薦采用硫酸法。

（2）采用硫酸法轉性的鋇渣作原料生產水泥，減少堿性氧化物的帶入，有利于水泥生產過程和水泥質量。

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

參考文獻：

[1]貴州省化工研究院.貴州宏泰化工有限責任公司工業鋇渣綜合利用項目環境影響報告書，2016（07）.

[2]李建錫.用鋇渣作水泥混合材[J]水泥工業，1996（02）.

[3]葉正茂，陳文，程新.含鋇廢渣在建筑材料中的應用[J].濟南大學學報（自然科學版），第25卷第3期2011年7月

作者簡介：潘悝（1976-），男，本科，助理工程師，從事環評及環保工程研究。