水泥生产中的钡渣利用

摘 要：钡渣可溶钡高，属于危险固体废物，在无害化处理中加入硫酸或可溶硫酸盐，使钡转化为难溶性硫酸钡。在用于水泥生产的钡渣建议采用硫酸法，可减少钠离子带入水泥质量受到影响。

关键词：水泥生产；钡渣；硫酸法转性

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

0 引言

钡渣是用重晶石生产碳酸钡过程中排放的固体废物，钡渣中主要含有酸溶性钡和水溶性钡。特别是黑渣中钡渣钡离子含量较高，具有毒性，属危险废物。钡渣长期堆放，不仅占用大量土地，而且污染环境；尤其是在高温下会发生自燃反应，放出毒气。经雨水渗透，产生含硫化物的渗滤液。若不收集会导致流入地表水及地下水污染水体，同时废渣中硫化钡和酸溶钡还对土壤直接产生毒害作用。目前我国钡渣累计堆存量已超过千万吨。对钡渣综合利用十分必要。

1 钡渣的化学组成

生产碳酸钡的原料不同，钡渣的组成会有一定波动，但都在一定的范围内。

钡渣的典型化学组成见表1。

对钡渣进行浸出试验，可溶性钡（Ba2+）浓度约为760～1300mg/L。按照《国家危险废物名录》（2016年）规定，该钡渣属于危险废物，废物类别为HW47含钡废物。

2 水泥生产原料对碱性氧化物的要求

2.1 原料要求

在新型干法水泥生产烧成熟料过程中，碱性氧化物（K2O+Na2O）含量高容易在预热分解系统造成结皮堵塞，影响正常生产。因此对原料碱性氧化物提出如下要求：

石灰石： Na2O+K2O≤0.6%（一级），≤0.8%（二级）

粘土： Na2O+K2O≤4.0%

硅质原料：Na2O+K2O≤2.0%

2.2 熟料要求

当制造水泥混凝土时，碱性氧化物过高会产生局部膨胀引起构筑物变形、开裂，甚至崩溃，这种破坏作用称作为“碱一集料反应”（碱性膨胀）。因此硅酸盐熟料中碱含量应控制为<1.3%（以Na2O计）。

3 钡渣转性

钡渣定性为危险废物，只有将其转性为一般工业固体废物才便于应用。转性原理是将可溶性钡转化为难溶性的硫酸钡。使毒性浸出试验结果中可溶性钡含量小于10mg/L。其方法有硫酸法和硫酸盐法。

硫酸法：Ba2++H2SO4→BaSO4↓+2H1+

硫酸钠（钾）法：Ba2++Na2SO4→BaSO4↓+2Na1+

Ba2++K2SO4→BaSO4↓+2Na1+

采用硫酸法转性的钡渣可减少碱性氧化物的带入，因此推荐采用硫酸法转性。硫酸法钡渣转性流程示意图，见图1。

4 钡渣水泥混凝土的安全性

钡渣经无害化处理转性后，用作混凝土的浸出试验中可溶性钡浓度在0.1～0.5mg/L，小于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-20062）钡浓度0.7mg/L标准要求。钡渣混凝土用于建构筑物是安全的。

5 结论

（1）钡渣无害化转性推薦采用硫酸法。

（2）采用硫酸法转性的钡渣作原料生产水泥，减少碱性氧化物的带入，有利于水泥生产过程和水泥质量。

（3）经无害化处理的钡渣水泥混凝土建造的构建筑物，可溶钡浓度很小，因此其使用是安全的。

参考文献：

[1]贵州省化工研究院.贵州宏泰化工有限责任公司工业钡渣综合利用项目环境影响报告书，2016（07）.

[2]李建锡.用钡渣作水泥混合材[J]水泥工业，1996（02）.

[3]叶正茂，陈文，程新.含钡废渣在建筑材料中的应用[J].济南大学学报（自然科学版），第25卷第3期2011年7月

作者简介：潘悝（1976-），男，本科，助理工程师，从事环评及环保工程研究。