CN105236783A - 硫酸钡废渣综合利用方法及墙体充填材料 - Google Patents

Abstract

本发明是针对硫酸钡废渣回收处理、综合利用的一种新工艺，适合所有钡盐生产制造行业。本工艺的主要创新是首次对生产硫酸钡所产生废渣中的烧结矿、共生体进行剥离，根据各组分密度的差别对废渣进行分选，回收其未反应完全的重晶石和煤并回炉重新利用，其中回收的重晶石组分硫酸钡含量能达80%以上，剩余的残渣经过无害化处理后，制备具有防辐射功能的节能型墙体填充材料——泡沫混凝土砌块。本工艺不仅解决了硫酸钡废渣堆积占地及对环境所造成的各类污染问题，而且回收利用其未反应完全的重晶石和煤，同时充分利用钡的防辐射性能，制备出新型的防辐射泡沫混凝土砌块，节能环保，达到了资源综合利用的目的，为钡盐生产行业彻底解决固废排放问题。

Description

硫酸钡废渣综合利用方法及墙体充填材料

技术领域

本发明涉及钡盐行业固废处理技术领域，属于工业固废经处理回收达到资源化利用方法。

背景技术

钡盐行业的各生产厂家所采用的生产工艺大部分是以重晶石为原料，在高温下用碳还原为硫化钡，再用水浸出后用于生产硫酸钡、碳酸钡、氯化钡等钡盐产品，而浸取剩余的固体残渣（简称硫酸钡废渣）一般都作为废弃物随地堆放或者填埋。我国每年钡盐生产总量近一百万吨，而每生产一吨钡盐大约产生0.8-1吨的废渣，现全国各地堆积各类钡盐废渣总计约数百万吨。

目前，国内外钡盐行业针对硫酸钡废渣均没有好的处理工艺，几乎全部是户外堆放或者掩埋，大多数企业对户外堆放的钡渣没有经过任何处理，钡渣中重晶石的含量大都在20%左右，尤其是其中一些颗粒较大的在反应中未烧透的以及一部分烧结在一起的共生体，其重晶石含量高达30%以上。大量的钡渣堆积不仅造成了资源的浪费，而且长时间的日晒雨淋造成了渣堆发生复杂的物理、化学反应，产生二氧化硫、硫化氢等有害气体，对大气、土壤、水资源等造成了严重的污染，急需解决。

发明内容

本发明是针对硫酸钡废渣堆积对环境的污染以及阻碍了钡盐行业的发展问题而进行的，其目的是将废渣资源化处理，充分利用有用成分，并将残渣制备成节能环保防辐射的建筑材料，在资源充分利用的同时改善对环境的友好。

为实现上述目的，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种硫酸钡废渣综合利用方法，包括如下步骤：

（1）、新产生的硫酸钡渣过5目筛分离，选择钡渣中未烧透的大颗粒或者未反应完全的烧结共生体进行剥离，剥离粉碎后使其粒度控制在2-3mm，进行跳汰工序浮选，床层粒度控制在4-10mm，床层厚度控制在10-20cm；获得一次跳汰重组份钡渣，其中硫酸钡含量提升到80%以上；

（2）、将步骤（1）产生的一次跳汰轻组份钡渣进行跳汰工序浮选，床层粒度控制在4-10mm之间，床层厚度控制在10-20cm；获得二次跳汰轻组份钡渣，其中煤含量提升到50%以上；

（3）、步骤（1）获得的一次跳汰重组份钡渣经1.5倍硫酸酸洗处理，硫酸钡含量进一步提高，其有效成分含量高于市场上重晶石矿含量，达到回炉重新利用的条件；将经过酸化处理的重组分钡渣与煤按4:1混匀后进转炉烧至1000℃保持1.5小时，反应物经水充分浸取后，测得硫化钡含量为60%以上，转化率为80%以上；

（4）、步骤（2）产生的二次跳汰重组份钡渣经过酸化、中和处理工序后进行无害化处理，制备墙体充填材料；

上述墙体充填材料为泡沫混凝土砌块，由如下重量组分构成：

硫酸钡废渣：58%，水泥：39.7%，增强剂：2%，物理发泡剂：0.3%；

制备方法如下：

将二次跳汰重组份钡渣进行粉碎筛分至100目后，加入钡渣中碳酸钡含量1.2倍当量的稀盐酸，将钡渣中的碳酸钡转化为氯化钡，过滤，滤液碱化后回收氢氧化钡，滤渣加入过量的氢氧化钙，调为碱性后，掺入水泥、增强剂，加水后充分搅拌，同时加入经过发泡处理的发泡剂混合均匀，制得发泡料浆；

养护条件如下：

a、发泡料浆配制完成后，20±2℃放入模具中保持24h，待砌块初凝后进行脱模或切割；

b、保持温度20±2℃，湿度不小于95%，养护7天即可搬运码垛；

c、在料场码垛后，保持温度在10℃以上，自然养护28天即可达到使用要求。

本方法产生如下有益效果：

1、采用了对废渣中的烧结矿剥离、跳汰的工艺，回收其中未反应完全的重晶石和煤，达到回炉重新利用，有效降低生产成本，减少废渣排放量。

2、跳汰后的剩余残渣进行酸化处理达到无害化要求，固废可制备新型墙体填充材料，酸性废液可作循环利用，硫化氢等废气经尾气吸收装置处理。在处理污染源的过程中达到零污染、零排放，所生产出的产品也符合低碳环保、节约能源的要求。

3、跳汰后的残渣所制备的泡沫混凝土砌块，采用物理发泡工艺，气泡在混凝土初凝前形成且气孔互不相通，相比化学发泡工艺，产品保温性能更好，渗水率更低，隔音效果更好，生产工艺免烧免蒸养，节能环保。而且充分利用了钡的物理特性，达到有效的防辐射性能。

本发明是针对硫酸钡废渣回收处理、综合利用的一种新工艺，适合所有钡盐生产制造行业。本工艺的主要创新是首次对生产硫酸钡所产生废渣中的烧结矿、共生体进行剥离，根据各组分密度的差别对废渣进行分选，回收其未反应完全的重晶石和煤并回炉重新利用，其中回收的一次跳汰重组分硫酸钡含量能达80%以上，二次跳汰轻组分煤含量达50%以上，剩余的残渣经过无害化处理后，制备具有防辐射功能的节能型墙体填充材料-泡沫混凝土砌块。

本工艺不仅解决了硫酸钡废渣堆积占地及对环境所造成的各类污染问题，而且回收利用其未反应完全的重晶石和煤，同时充分利用钡的防辐射性能，制备出新型的防辐射泡沫混凝土砌块，节能环保，达到了资源综合利用的目的，为钡盐生产行业彻底解决固废排放问题提供了新方法。

附图说明

图1表示硫酸钡废渣综合利用方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

一种硫酸钡废渣综合利用方法，如图1所示，包括如下步骤：

（1）、新产生的硫酸钡渣过5目筛分离，选择钡渣中未烧透的大颗粒或者未反应完全的烧结共生体进行剥离，此时颗粒较大钡渣的占总渣量的40%，其硫酸钡含量约35%。

大颗粒钡渣经打渣粉碎处理后，使其粒度控制在2-3mm，进跳汰机进行跳汰工序浮选，根据回收目标物的密度选择特定的床层，床层粒度控制在4-10mm（优选6-8mm）之间，床层厚度控制在10-20cm（优选12-15cm）；获得一次跳汰重组份钡渣，其硫酸钡含量提高到80.6%，碳酸钡含量为7.9%。

（2）、将步骤（1）产生的一次跳汰轻组份钡渣进行跳汰工序浮选，根据回收目标物的密度选择特定的床层，床层粒度控制在4-10mm（优选8-10mm）之间，床层厚度控制在10-20cm（优选16-18cm）；获得二次跳汰轻组份钡渣，其中煤含量提升到50%以上，跳汰浮选效果明显。

所采用的跳汰机是用固定筛板再配与上下脉动水流实现分选，通过调整进水量、脉冲频率调整跳汰效率。

（3）、步骤（1）获得的一次跳汰重组份钡渣经1.5倍硫酸酸洗处理，硫酸钡含量进一步可提高到87.5%，其有效成分含量高于市场上重晶石矿含量，达到回炉重新利用的条件；将经过酸化处理的重组分钡渣与煤（来自于轻组分钡渣）按4:1混匀后进转炉烧至1000℃保持1.5小时，反应物经水充分浸取后，测得硫化钡含量为64%，转化率（以钡计）为82%。

（4）、步骤（2）产生的二次跳汰重组份钡渣经过酸化、中和处理工序后进行无害化处理，制备墙体充填材料，其中，酸化处理液循环使用，所产生的硫酸氢气体经特定的尾气吸收装置回收并利用。无害化处理的残渣细度控制在50目左右，掺入石灰、水泥、发泡剂等充分搅拌混合均匀，将搅拌好的发泡料浆浇注入模，养护24小时后脱模，再经一个月的养护后得到目标产品---泡沫混凝土砌块。具体如下：

上述墙体充填材料为泡沫混凝土砌块，由如下重量组分构成：

硫酸钡废渣：58%，水泥：39.7%，增强剂（氯化钙）：2%，物理发泡剂（表面活性剂，十二烷基苯磺酸钠）：0.3%。

制备方法如下：

将二次跳汰重组份钡渣进行粉碎筛分至100目后，加入钡渣中碳酸钡含量1.2倍当量的稀盐酸，将钡渣中的碳酸钡转化为氯化钡，过滤，滤液碱化后回收氢氧化钡，滤渣加入略过量的氢氧化钙，调为碱性后，依次掺入水泥、增强剂，加水后充分搅拌，同时加入经过发泡处理的发泡剂混合均匀，制得发泡料浆。

养护条件如下：

a、发泡料浆配制完成后，20±2℃放入模具中保持24h，待砌块初凝后进行脱模或切割；

b、保持温度20±2℃，湿度不小于95%，养护7天即可搬运码垛；

c、在料场码垛后，保持温度在10℃以上，自然养护28天即可达到使用要求。

新型墙体填充材料所采用工艺为免烧免蒸养的物理发泡工艺，直接将发泡材料发泡后与料浆经过特殊工艺混合均匀，在一定条件下养护、干燥后即可达到行业所需强度和密度，另外其隔音、防火、防辐射等性能都达到环保节能建材的要求。

通过控制物料和发泡剂的加入比例，制备不同密度规格的产品，此处以目标密度700Kg/m³为例。待砌块养护至规定程度后，按检测要求每种砌块都锯了十块10×10×10cm，两块30×30×3cm的砌块，送具有相关检验资质的检测单位进行强度、密度、吸水率、导热系数等指标检测，检测结果如下表：

经检验，所检项目中干密度、抗压强度、导热系数、吸水率均符合《泡沫混凝土》JG/T266-2011标准中A08C1W40的技术指标要求，天然放射性核素擂-226、釷-232、钾-40的放射性比活度同时满足《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010中IRa≤1.0和Ir≤1.0的要求，其使用范围不受限制。

上述方法对硫酸钡废渣的处理工艺彻底解决了钡盐行业发展的后顾之忧，既达到了硫酸钡废渣的治理保护环境，又将废渣中的重晶石和煤资源化利用。处理工艺绿色环保，达到了废渣的综合利用。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。

Claims (4)

1.一种硫酸钡废渣综合利用方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）、新产生的硫酸钡渣过5目筛分离，选择钡渣中未烧透的大颗粒或者未反应完全的烧结共生体进行剥离，剥离粉碎后使其粒度控制在2-3mm，进行跳汰工序浮选，床层粒度控制在4-10mm，床层厚度控制在10-20cm；获得一次跳汰重组份钡渣，其中硫酸钡含量提升到80%以上；

（2）、将步骤（1）产生的一次跳汰轻组份钡渣进行跳汰工序浮选，床层粒度控制在4-10mm之间，床层厚度控制在10-20cm；获得二次跳汰轻组份钡渣，其中煤含量提升到50%以上；

（3）、步骤（1）获得的一次跳汰重组份钡渣经1.5倍硫酸酸洗处理，硫酸钡含量进一步提高，其有效成分含量高于市场上重晶石矿含量，达到回炉重新利用的条件；将经过酸化处理的重组分钡渣与煤按4:1混匀后进转炉烧至1000℃保持1.5小时，反应物经水充分浸取后，测得硫化钡含量为60%以上，转化率为80%以上；

（4）、步骤（2）产生的二次跳汰重组份钡渣经过酸化、中和处理工序后进行无害化处理，制备墙体充填材料；

上述墙体充填材料为泡沫混凝土砌块，由如下重量组分构成：

硫酸钡废渣：58%，水泥：39.7%，增强剂：2%，物理发泡剂：0.3%；

制备方法如下：

将二次跳汰重组份钡渣进行粉碎筛分至100目后，加入钡渣中碳酸钡含量1.2当量的稀盐酸，将钡渣中的碳酸钡转化为氯化钡，过滤，滤液碱化后回收氢氧化钡，滤渣加入过量的氢氧化钙，调为碱性后，掺入水泥、增强剂，加水后充分搅拌，同时加入经过发泡处理的发泡剂混合均匀，制得发泡料浆；

养护条件如下：

a、发泡料浆配制完成后，20±2℃放入模具中保持24h，待砌块初凝后进行脱模或切割；

b、保持温度20±2℃，湿度不小于95%，养护7天即可搬运码垛；

c、在料场码垛后，保持温度在10℃以上，自然养护28天即可达到使用要求。

2.根据权利要求1所述的硫酸钡废渣综合利用方法，其特征在于：步骤（4）中，所述增强剂为氯化钙；所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠。

3.一种墙体充填材料，所述墙体充填材料为泡沫混凝土砌块，其特征在于：由如下重量组分构成：

硫酸钡废渣：58%，水泥：39.7%，增强剂：2%，物理发泡剂：0.3%；

所述硫酸钡废渣为新产生的硫酸钡渣经跳汰浮选后的残余钡渣；

制备方法如下：

将二次跳汰重组份钡渣进行粉碎筛分至100目后，加入钡渣中碳酸钡含量1.2当量的稀盐酸，将钡渣中的碳酸钡转化为氯化钡，过滤，滤液碱化后回收氢氧化钡，滤渣加入过量的氢氧化钙，调为碱性后，掺入水泥、增强剂，加水后充分搅拌，同时加入经过发泡处理的发泡剂混合均匀，制得发泡料浆；

养护条件如下：

a、发泡料浆配制完成后，20±2℃放入模具中保持24h，待砌块初凝后进行脱模或切割；

b、保持温度20±2℃，湿度不小于95%，养护7天即可搬运码垛；

c、在料场码垛后，保持温度在10℃以上，自然养护28天即可达到使用要求。

4.根据权利要求3所述的墙体充填材料，其特征在于：所述增强剂为氯化钙；所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠。