CN115625185A - 一种钡渣的酸化-稳定化处置方法 - Google Patents

一种钡渣的酸化-稳定化处置方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钡渣的酸化‑稳定化处置方法，包括如下步骤：S1、钡渣粉碎、筛分：将钡渣粉碎、球磨，过2mm筛，筛分出粒径＜2mm的细钡渣；S2、酸化处理：将细钡渣与盐酸溶液混合均匀、搅拌，进行酸化反应，并养护后得到钡渣反应液；S3、稳定化处理：向钡渣反应液中加入稳定化药剂、搅拌，并养护，使反应液中钡离子反应生成钡盐沉淀；S4、固液分离：对生成钡盐沉淀的反应体系进行固液分离，晾干，得到无害渣。利用本发明处置后的钡渣中浸出钡去除率可达90％以上，碳酸钡含量低于2％。本发明可以避免高温煅烧的方法产生的SO2气体，不会造成二次污染，且能耗较低。

Description

一种钡渣的酸化-稳定化处置方法
技术领域
本发明涉及化工环保技术领域，具体涉及一种钡渣的酸化-稳定化处置方法。
背景技术
钡渣是重晶石生产碳酸钡过程中与煤渣经高温煅烧、冷却，再经热水浸取后留下的残余固体。钡渣作为工业固体废弃物，长期堆存危害较大，其经雨水淋溶，产生的淋溶液中含有可溶性的Ba2+，会渗入地表水或地下水中，对水体造成严重污染。另一方面，堆放接触或由地表水、地下水进入土壤的酸溶性钡和硫化钡还会直接对土壤产生毒害作用。摄入钡离子会使蛋白质变性失活，从而导致人体中毒，其对环境和人体具有极大的危害性。
直接对钡渣进行稳定化处理，仅能固定钡渣表面水溶性的钡离子，而碳酸钡、亚硫酸钡、硅酸钡和硫化钡等不溶于水的毒钡成分则不能与稳定化药剂反应，这些化合物还会留在钡渣中，安全风险较大，因此，开发一种有效处置有毒工业钡渣、降低其毒性的方法，具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种钡渣的酸化-稳定化处置方法，在稳定化前，先对钡渣进行酸化处理，可去除钡渣中碳酸钡、亚硫酸钡、硅酸钡和硫化钡等不溶于水的毒钡成分，然后通过稳定化处理，可有效降低废渣中毒钡含量和钡离子浸出量。
本发明采用如下技术方案：
一种钡渣的酸化-稳定化处置方法，包括如下步骤：
S1、钡渣粉碎、筛分：将钡渣粉碎、球磨，过2mm筛，筛分出粒径＜2mm的细钡渣，备用，粒径≥2mm的渣重新进入球磨机继续研磨；
S2、酸化处理：将细钡渣与盐酸溶液混合均匀，每2-2.5小时搅拌一次，每次搅拌20-25分钟，共搅拌三次，进行酸化反应，反应后养护24小时，得到钡渣反应液；
S3、稳定化处理：酸化完成后，向钡渣反应液中加入稳定化药剂，每2-2.5小时搅拌一次，每次搅拌20-25分钟，共搅拌三次，养护24小时，使反应液中钡离子反应生成钡盐沉淀；
S4、固液分离：对生成钡盐沉淀的反应体系进行固液分离，晾干，得到无害渣。
所述步骤S2中酸化反应温度为40-55℃。
所述步骤S2中加入的细钡渣与盐酸溶液质量比为1:3。
所述盐酸溶液的浓度为3mol/L。
所述步骤S3中加入的稳定化药剂为硫酸钠、硫酸亚铁、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、EDTA中的一种。
所述稳定化药剂以溶液形式添加。
所述步骤S3中稳定化药剂添加量为钡渣质量的2-7％。
另外，本发明还提供了一种根据上述方法在重晶石生产过程中产生的工业含钡废渣的稳定化中的应用。
本发明技术方案，具有如下优点：
A、本发明在稳定化前，先对钡渣进行酸化处理，可去除钡渣中碳酸钡、亚硫酸钡、硅酸钡和硫化钡等不溶于水的毒钡成分。然后通过稳定化处理，可有效降低废渣中毒钡含量和钡离子浸出量。通过试验例验证，利用本方法处置后的废渣中浸出钡去除率可达90％以上，碳酸钡含量低于2％。
B、本发明稳定化反应在酸化步骤反应废液中进行，稳定化药剂可沉淀酸液中的钡离子，减少了废液处理的成本。
C、与现有技术相比，本发明可以避免高温煅烧方法产生的SO2气体，不会造成二次污染，且能耗较低，处置成本低。
附图说明
图1为本发明钡渣的酸化-稳定化处置方法工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种钡渣的酸化-稳定化处置方法，包括如下步骤：
S1、钡渣粉碎、筛分：将钡渣粉碎、球磨，过2mm筛，筛分出粒径＜2mm的细钡渣，备用，粒径≥2mm的渣重新进入球磨机继续研磨。
S2、酸化处理：使用3mol/L盐酸溶液对细钡渣进行酸化处理，钡渣与盐酸溶液质量比为1:3，将细钡渣与盐酸溶液混合均匀，每2-2.5小时搅拌一次，每次搅拌20-25分钟，共搅拌三次，进行酸化反应，反应温度为40-55℃，反应后养护24小时，得到钡渣反应液。
S3、稳定化处理：酸化完成后，向钡渣反应液中加入稳定化药剂，稳定化药剂可为硫酸钠、硫酸亚铁、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、EDTA中的一种，稳定化药剂以溶液形式添加，其添加量为废渣质量的2-7％；加入稳定化药剂后，每2-2.5小时搅拌一次，每次搅拌20-25分钟，共搅拌三次，养护24小时，使反应液中钡离子反应生成钡盐沉淀。
S4、固液分离：对生成钡盐沉淀的反应体系进行固液分离，晾干，得到无害渣。
本方法中主要涉及到以下反应化学方程式：
BaCO3+2HCl＝BaCl2+CO2↑+H2O
BaSO3+2HCl＝BaCl2+SO2↑+H2O
BaSi2O5+2HCl＝BaCl2+H2Si2O5↓
BaCl2+2NaSO4＝BaSO4↓+2NaCl↓
BaCl2+FeSO4＝FeCl2+BaSO4
为了验证本发明的应用效果，开展了以下四个试验：
试验例1：
待处理钡渣中金属钡总量2700mg/kg，钡浸出值1.52mg/L，碳酸钡含量占27％。
S1、先将钡渣粉碎、球磨，过2mm筛，粒径＜2mm的渣进入酸化反应阶段，粒径≥2mm的渣重新进入球磨机继续研磨。
S2、完成粒径筛分后的钡渣，使用3mol/L盐酸溶液进行酸化处理，钡渣与盐酸溶液质量比为1:3，将钡渣与盐酸溶液混合均匀，每2小时搅拌一次，每次搅拌20分钟，共搅拌三次，反应温度为45℃，养护时间为24小时。
S3、酸化完成后，向反应液中加入5％的硫酸亚铁，使滤渣中钡离子反应生成硫酸钡沉淀。加入后，每2小时搅拌一次，每次搅拌20分钟，共搅拌三次，养护24小时。
S4、完成养护后，对反应体系进行固液分离，晾干，并取样检测，处理后废渣中钡浸出值为0.113mg/L，去除率达92.57％，碳酸钡含量为1.9％。试验例2：
待处理钡渣中金属钡总量146000mg/kg，钡浸出值18.7mg/L，碳酸钡含量占19％。
S1、先将钡渣粉碎、球磨，过2mm筛，粒径＜2mm的渣进入酸化反应阶段，粒径≥2mm的渣重新进入球磨机继续研磨。
S2、完成粒径筛分后的钡渣，使用3mol/L盐酸溶液进行酸化处理，钡渣与盐酸溶液质量比为1:3，将钡渣与盐酸溶液混合均匀，每2小时搅拌一次，每次搅拌20分钟，共搅拌三次，反应温度为45℃，养护时间为24小时。
S3、酸化完成后，向反应液中加入2％的硫酸钠，使滤渣中钡离子反应生成硫酸钡沉淀。加入后，每2小时搅拌一次，每次搅拌20分钟，共搅拌三次，养护24小时。
S4、完成养护后，对反应体系进行固液分离，晾干，并取样检测，处理后废渣中钡的浸出值为0.262mg/L，去除率达98.60％，碳酸钡含量为0.7％。
试验例3：
待处理钡渣中金属钡总量148000mg/kg，钡浸出值280mg/L，碳酸钡含量占31％。
S1、先将钡渣粉碎、球磨，过2mm筛，粒径＜2mm的渣进入酸化反应阶段，粒径≥2mm的渣重新进入球磨机继续研磨。
S2、完成粒径筛分后的钡渣，使用3mol/L盐酸溶液进行酸化处理，钡渣与盐酸溶液质量比为1:3，将钡渣与盐酸溶液混合均匀，每2.5小时搅拌一次，每次搅拌25分钟，共搅拌三次，反应温度为40℃，养护时间为24小时。
S3、酸化完成后，向反应液中加入2％的磷酸二氢钠，使滤渣中钡离子反应生成硫酸钡沉淀。加入后，每2小时搅拌一次，每次搅拌20分钟，共搅拌三次，养护24小时。
S4、完成养护后，对反应体系进行固液分离，晾干，并取样检测，处理后废渣中钡的浸出值为23mg/L，去除率达92.50％，碳酸钡含量为1.9％。试验例4：
待处理钡渣中金属钡总量151000mg/kg，钡浸出值223mg/L，碳酸钡含量占16％。
S1、先将钡渣粉碎、球磨，过2mm筛，粒径＜2mm的渣进入酸化反应阶段，粒径≥2mm的渣重新进入球磨机继续研磨。
S2、完成粒径筛分后的钡渣，使用3mol/L盐酸溶液进行酸化处理，钡渣与盐酸溶液质量比为1:3，将钡渣与盐酸溶液混合均匀，每2小时搅拌一次，每次搅拌20分钟，共搅拌三次，反应温度为55℃，养护时间为24小时。
S3、酸化完成后，向反应液中加入2％的EDTA，使滤渣中钡离子反应生成硫酸钡沉淀。加入后，每2.5小时搅拌一次，每次搅拌25分钟，共搅拌三次，养护24小时。
S4、完成养护后，对反应体系进行固液分离，晾干，并取样检测，处理后废渣中钡的浸出值为17.13mg/L，去除率达92.32％，碳酸钡含量为1.7％。
通过以上试验例可知，本发明可用于钡渣的稳定化处理，可有效降低废渣中碳酸钡等毒钡含量和钡离子浸出量。利用本方法处置后的废渣中浸出钡去除率可达90％以上，碳酸钡含量低于2％。
本发明处理技术在稳定化前，先对钡渣进行酸化处理，可去除钡渣中碳酸钡、亚硫酸钡、硅酸钡和硫化钡等不溶于水的毒钡成分。然后通过稳定化处理，可有效降低废渣中毒钡含量和钡离子浸出量。稳定化反应在酸化步骤反应废液中进行，稳定化药剂可沉淀酸液中的钡离子，减少了废液处理的成本。
与现有技术相比，本发明可以避免高温煅烧方法产生的SO2气体，不会造成二次污染，且能耗较低，处置成本低。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种钡渣的酸化-稳定化处置方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、钡渣粉碎、筛分：将钡渣粉碎、球磨，过2mm筛，筛分出粒径＜2mm的细钡渣，备用，粒径≥2mm的渣重新进入球磨机继续研磨；
S2、酸化处理：将细钡渣与盐酸溶液混合均匀，每2-2.5小时搅拌一次，每次搅拌20-25分钟，共搅拌三次，进行酸化反应，反应后养护24小时，得到钡渣反应液；
S3、稳定化处理：酸化完成后，向钡渣反应液中加入稳定化药剂，每2-2.5小时搅拌一次，每次搅拌20-25分钟，共搅拌三次，养护24小时，使反应液中钡离子反应生成钡盐沉淀；
S4、固液分离：对生成钡盐沉淀的反应体系进行固液分离，晾干，得到无害渣。
2.根据权利要求1所述的钡渣的酸化-稳定化处置方法，其特征在于，所述步骤S2中酸化反应温度为40-55℃。
3.根据权利要求1所述的钡渣的酸化-稳定化处置方法，其特征在于，所述步骤S2中加入的细钡渣与盐酸溶液质量比为1:3。
4.根据权利要求3所述的钡渣的酸化-稳定化处置方法，其特征在于，所述盐酸溶液的浓度为3mol/L。
5.根据权利要求1所述的钡渣的酸化-稳定化处置方法，其特征在于，所述步骤S3中加入的稳定化药剂为硫酸钠、硫酸亚铁、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、EDTA中的一种。
6.根据权利要求5所述的钡渣的酸化-稳定化处置方法，其特征在于，所述稳定化药剂以溶液形式添加。
7.根据权利要求1所述的钡渣的酸化-稳定化处置方法，其特征在于，所述步骤S3中稳定化药剂添加量为钡渣质量的2-7％。
8.一种权利要求1-7任一项所述的方法在重晶石生产过程中产生的工业含钡废渣的稳定化中的应用。
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