CN115672939A - 一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法 - Google Patents

一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115672939A
CN115672939A CN202211349130.7A CN202211349130A CN115672939A CN 115672939 A CN115672939 A CN 115672939A CN 202211349130 A CN202211349130 A CN 202211349130A CN 115672939 A CN115672939 A CN 115672939A
Authority
CN
China
Prior art keywords
slag
barium
strontium
gypsum
dry
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211349130.7A
Other languages
English (en)
Inventor
张其武
王超
胡慧敏
黄俊玮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN202211349130.7A priority Critical patent/CN115672939A/zh
Publication of CN115672939A publication Critical patent/CN115672939A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法，具体步骤如下：将锶渣和/或钡渣与石膏渣混合，放入球磨设备中进行球磨，得到碳酸盐‑硫酸盐复合物。本发明在无水添加的情况下，实现石膏渣和钡/锶渣的酸碱中和反应，避免传统液相沉淀法石膏渣碱洗、锶钡渣酸洗的过程中资源的浪费及有害物质的释放，并且得到的碳酸盐‑硫酸盐复合物性能稳定，尤其耐酸雨等影响，并能够大幅降低锶/钡离子的浸出性，解决了磷石膏、脱硫石膏等工业副产固废的堆放问题及锶钡渣等危废处置问题，工艺简单易操作，实用性强。

Description

一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法
技术领域
本发明属于固体废物的处理技术领域，具体涉及一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法。
背景技术
近年来，伴随着矿产资源的开发利用，工业副产石膏渣堆存量剧增，其主要成分为硫酸钙，石膏渣中伴随着游离磷酸、氟化物等酸性物质，因此石膏渣在堆存过程中会给生态环境带来极大的破坏。目前石膏渣中酸性物质的处理方式主要以水洗稀释、碱中和处理及沉淀转化为主，这些方法可以满足石膏渣无害化处理的要求。但也往往会伴随成本过高、石膏渣处理不充分及资源浪费等问题。因此，研究石膏渣新的处理工艺或资源化利用具有很重要的现实意义。
另外，锶矿和钡矿开采过后会产生大量具有腐蚀性的碱性废渣(主要成分为碳酸锶、碳酸钡等)，同时锶、钡尾矿在一定的环境条件下(如长期的雨水浸泡、渗漏、溢出等)长期储存可能会发生表生的地球化学和界面化学反应，释放重金属锶、钡对水体及土壤造成污染。目前，对于可溶性锶、钡渣的处理方式主要集中于末端处理方法，包括吸附法、离子交换法、化学沉淀法等，吸附法以及离子交换法成本高、处理效率低，而以碱中和为主的化学沉淀法药剂耗量大，涉及二次污染等问题。
鉴于上述两种废渣酸碱性质相左的特点，不少团队也开展了综合利用的相关研究。中国专利(申请号2017108893380)通过向研磨后钡渣及磷石膏分别注入水，得到注水钡渣及注水磷石膏，然后将二者相互混合形成稳定的硫酸钡沉淀。而在此基础上，中国专利(申请号2021112964949)通过改性剂处理钡渣及磷石膏，最后通过湿式混合搅拌后陈化制备凝胶材料。虽然此类液相沉淀法能够将可溶性钡盐快速转化为难浸出型硫酸钡，但是该方法具有操作复杂、液相中钡离子残留量大等缺点，过滤后的废渣及废水需进行二次处理。
基于以上背景，本发明在高能球磨作用下一步干法混合研磨石膏渣和锶/钡渣，促使碳酸锶/钡与石膏在固相下发生化学反应，使碳酸锶/钡直接转化为稳定的硫酸盐类，达到“以废治废”的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法，以碱性锶/钡渣作为酸性石膏渣碱洗剂，通过机械力化学法一步球磨，利用石膏渣中的酸性物质与锶/钡渣中的碱性物质进行酸碱中和的同时，赋予的机械能也促使锶/钡碳酸矿转化为硫酸型矿物以达到锶、钡固定的效果。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法，具体步骤如下：将锶渣和/或钡渣与石膏渣混合，放入球磨设备中进行球磨，得到碳酸盐-硫酸盐复合物。
按上述方案，所述石膏渣为磷石膏或脱硫石膏，CaSO4·2H2O含量为70wt％以上。
按上述方案，所述锶渣为锶矿开采后含锶碳酸盐的尾矿渣，其中锶含量以SrO
计为20-26wt％；所述钡渣为钡矿开采后含钡碳酸盐的尾矿渣，其中钡含量以BaO计为36-90wt％。
按上述方案，所述锶渣和/或钡渣中锶、钡元素总摩尔量与石膏渣中硫酸盐的摩尔量之比为1：1-5。Ba2+、Sr2+与硫酸盐摩尔比值在1：1-5时，水浸酸浸型的Sr、Ba完全固定为硫酸盐型的锶、钡。
按上述方案，所述球磨工艺条件为：采用锆球作为球磨介质，球料比35：1，研磨转速200-600rpm(转/分钟)，研磨时间为2-10h。
优选的是，研磨转速为600rpm，研磨时间为2h。
本发明利用机械力化学研磨手段，将锶渣和/或钡渣与石膏渣混合研磨，混合渣在机械力化学作用下发生化学反应获得稳定的硫酸盐-碳酸盐复合物，实现锶、钡元素一步固定，在解决石膏废渣、锶/钡渣堆积引起的环境问题的同时达到固定重金属的目的。
本发明的有益效果在于：本发明在无水添加的情况下，实现石膏渣和钡/锶渣的酸碱中和反应，避免传统液相沉淀法石膏渣碱洗、锶钡渣酸洗的过程中资源的浪费及有害物质的释放，并且得到的碳酸盐-硫酸盐复合物性能稳定，尤其耐酸雨等影响，并能够大幅降低锶/钡离子的浸出性，解决了磷石膏、脱硫石膏等工业副产固废的堆放问题及锶钡渣等危废处置问题，工艺简单易操作，实用性强。
附图说明
图1为本发明实施例1不同研磨转速下所得球磨产物的XRD图；
图2为实施例1不同转速下的球磨产物及原料碳酸钡在初始pH值为1.5的酸浸溶液中酸浸后液相中钡离子浓度随时间变化对比图；
图3为实施例1不同转速下的球磨产物及原料碳酸钡在初始pH值为3的酸浸溶液中酸浸后液相中钡离子浓度随时间变化对比图；
图4为实施例1不同转速下的球磨产物及原料碳酸钡在初始pH值为3的酸浸溶液中酸浸反应过程中酸浸溶液pH值变化图；
图5为实施例1不同转速下的球磨产物及原料碳酸钡在初始pH值为1.5的酸浸溶液中酸浸反应过程中酸浸溶液pH值变化图；
图6为实施例2得到的球磨产物的XRD图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例所用碳酸钡、二水石膏等药剂均来自上海国家集团，化学纯度为分析纯。
以下实施例中所用球磨机为德国飞驰行星式研磨机Pulverisette 7型。
实施例1
一种干法混磨协同处置石膏渣和钡渣的方法，具体步骤如下：将1.067g碳酸钡与0.933g二水石膏加入球磨机中进行球磨，碳酸钡与二水石膏中硫酸钙摩尔比为1：1，采用锆球作为球磨介质，球料比为35：1，球磨时间为120min，在不同转速(转速分别为200rpm，400rpm，600rpm)下得到的球磨产物的XRD图谱如图1所示。
从图1的XRD结果可清楚看到随着球磨转速的提高，碳酸钡的物相逐渐转变为硫酸钡，球磨转速达到600rpm时，XRD图谱中仅出现硫酸钡以及文石相的碳酸钙两种物相，表明球磨过程实现了碳酸钡与二水石膏之间的完全化学反应。
为了对比不同转速下的球磨产物与原料碳酸钡之间的耐酸性能，称取多份同等质量不同转速下的球磨产物及多份等量的原料碳酸钡，每份0.1g，分别置于一系列不同pH值的酸浸溶液(HNO3水溶液，每份100mL)中进行搅拌，搅拌期间间隔一定时间取样，采用原子吸收光谱仪测量溶液中Ba2+的浸出浓度以及溶液的pH值。在酸浸溶液初始pH值为1.5的条件下，各样品酸浸后液相中钡离子浓度随时间变化对比图如图2所示，可以看出原料碳酸钡在初始pH值为1.5的酸性溶液中逐渐溶解，溶液中钡离子浓度逐渐增大，直至14天后碳酸钡几乎全部溶解，钡离子浸出率达97％，而添加二水石膏球磨后的产物在酸浸过程中，硫酸钡的晶相几乎保持不变，甚至200rpm和600rpm条件下球磨产物酸浸溶液中钡离子浸出浓度出现下降，酸浸14天后，600rpm条件下球磨产生的硫酸钡-碳酸盐复合产物在酸浸溶液中钡离子浸出率低至0.5％，远远低于其他钡固定方法的浸出率，说明高能球磨生成的硫酸钡-碳酸盐复合产物具有更为稳定的耐酸能力。
在酸浸溶液初始pH值为3的条件下也展现出相似的趋势，各样品酸浸后液相中钡离子浓度随时间变化对比图如图3所示，原料碳酸钡钡离子浸出较多，达到了29％左右，而球磨生成的硫酸钡-碳酸钙复合物抗酸能力有了较大提升。
对比酸浸前后酸浸溶液的pH值也可以发现本发明球磨处理优势所在，在酸浸溶液初始pH值为3时各样品酸浸反应过程中酸浸溶液pH值变化图如图4所示，可以看出，随着球磨转速的提高，酸浸后溶液的pH值逐渐升高，在600rpm条件下球磨产物酸浸溶液中pH值迅速达到平衡，保持在8左右，说明本实施例球磨产物对酸性环境具有一定的pH缓冲作用。在酸浸溶液初始pH值为1.5的条件下，各样品酸浸反应过程中酸浸溶液pH值变化图如图5所示。
实施例2
一种干法混磨协同处置石膏渣和钡渣的方法，具体步骤如下：将1.33g二水石膏含量为70wt％的石膏渣，与1.1g碳酸钡含量为90wt％的毒重石加入球磨机中进行球磨，采用锆球作为球磨介质，球料比为35：1，在球磨转速600rpm下球磨120min得到球磨产物。
本实施例得到的球磨产物的XRD图谱如图6所示，从图6的XRD结果可看出采用实际矿渣在球磨转速600rpm、球磨时间120min的条件下，产物唯一可观测到的晶相为硫酸钡，说明实际矿渣在此条件下也是可以生成硫酸钡-碳酸钙复合物并达到稳定固化的。因此，本发明采用一步干磨法可以实现钡渣对酸性石膏渣的良好固定，同时达到以废治废、降低成本的目的。

Claims (6)

1.一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法，其特征在于，具体步骤如下：将锶渣和/或钡渣与石膏渣混合，放入球磨设备中进行球磨，得到碳酸盐-硫酸盐复合物。
2.根据权利要求1所述的干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法，其特征在于，所述石膏渣为磷石膏或脱硫石膏，CaSO4·2H2O含量为70wt％以上。
3.根据权利要求1所述的干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法，其特征在于，所述锶渣为锶矿开采后含锶碳酸盐的尾矿渣，其中锶含量以SrO计为20-26wt％；所述钡渣为钡矿开采后含钡碳酸盐的尾矿渣，其中钡含量以BaO计为36-90wt％。
4.根据权利要求1所述的干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法，其特征在于，所述锶渣和/或钡渣中锶、钡元素总摩尔量与石膏渣中硫酸盐的摩尔量之比为1：1-5。
5.根据权利要求1所述的干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法，其特征在于，所述球磨工艺条件为：采用锆球作为球磨介质，球料比35：1，研磨转速200-600rpm，研磨时间为2-10h。
6.根据权利要求5所述的干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法，其特征在于，研磨转速为600rpm，研磨时间为2h。
CN202211349130.7A 2022-10-31 2022-10-31 一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法 Pending CN115672939A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211349130.7A CN115672939A (zh) 2022-10-31 2022-10-31 一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211349130.7A CN115672939A (zh) 2022-10-31 2022-10-31 一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115672939A true CN115672939A (zh) 2023-02-03

Family

ID=85045509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211349130.7A Pending CN115672939A (zh) 2022-10-31 2022-10-31 一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115672939A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116408330A (zh) * 2023-06-01 2023-07-11 北京建工环境修复股份有限公司 一种钡渣与飞灰/危险废物焚烧炉渣的协同处置方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116408330A (zh) * 2023-06-01 2023-07-11 北京建工环境修复股份有限公司 一种钡渣与飞灰/危险废物焚烧炉渣的协同处置方法
CN116408330B (zh) * 2023-06-01 2023-08-04 北京建工环境修复股份有限公司 一种钡渣与飞灰、危险废物焚烧炉渣的协同处置方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Extraction of aluminum by pressure acid-leaching method from coal fly ash
CN101891224A (zh) 利用赤泥和粉煤灰生产氧化铝和白炭黑的方法
CN102633453B (zh) 一种氟石膏中性改性剂及利用其对氟石膏进行改性的方法
CN103693727B (zh) 一种污水中和废渣高效循环利用的方法
CN114875250B (zh) 含锂粘土提纯锂的方法
CN103588405B (zh) 利用钢渣水洗球磨泥生产地质聚合物的方法
CN115672939A (zh) 一种干法混磨协同处置石膏渣和锶/钡渣的方法
CN102828025A (zh) 从石煤钒矿中提取v2o5的方法
CN115216645B (zh) 混合盐煅烧法从电解铝废渣中提锂方法
CN104860278A (zh) 一种磷尾矿提取磷精矿并联产碳酸钙和氧化镁的方法
CN113968716A (zh) 一种电解锰渣无害化处置方法
CN106277006A (zh) 一种用于氯化铝精制除钙的方法
CN101307232A (zh) 一种粉煤灰加工成盐碱土壤调理剂的方法
CN112851282A (zh) 一种用于固化尾矿中重金属离子的胶凝剂及其使用方法
CN112707712A (zh) 含极细尾泥的膏体充填料及其制备方法和应用
CN103058542A (zh) 一种新型钢矿粉复合掺合料激发剂及其制备和使用方法
CN111039299B (zh) 一种铅锌尾矿高效资源化的方法
CN102634656B (zh) 硫钙循环浸取氧化锰制备电解锰或电解二氧化锰的方法
CN109824285A (zh) 水泥烟气脱硫剂及其应用
CN101372319A (zh) 一种用硫化钙生产硫化氢和钙盐的方法
CN116043040A (zh) 一种从电解锰渣中提取锰的方法
CN111014230A (zh) 干法、半干法脱硫灰的低温氧化方法
CN105130216B (zh) 一种用于水泥基材料的磷渣微粉制备方法
CN102093023B (zh) 免烧砖及其制备方法
CN101434464A (zh) 粉煤灰高效活化剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination