一种钡渣的无毒化、资源化的处理工艺制造技术

本发明专利技术涉及钡渣处理工艺技术领域，具体涉及一种钡渣的无毒化、资源化的处理工艺，包括如下步骤：(1)水溶：用清水和/或钡渣场的渗滤液浸泡钡渣，直至钡渣中BaS的含量低于0.1％；(2)酸溶：将水溶后的钡渣浸泡于酸介质中，直至钡渣中BaCO3的含量低于3％，所述酸介质包括盐酸；(3)解毒：将酸溶后的钡渣浸泡于脱硫废水中，直至钡渣中BaS的含量低于1ppm，然后进行压滤，得到无毒钡渣产品。钡渣水洗回收BaS，防止酸溶时H2S排出，盐酸溶解，回收钡渣中BaCO3，脱硫废水漂洗酸溶残渣，使残渣中Ba无毒化，该方案具有资源化和无毒化的两大特点。

A Noxious and Resource-free Treatment Process for Barium Slag

【技术实现步骤摘要】
一种钡渣的无毒化、资源化的处理工艺
本专利技术涉及钡渣处理工艺
，具体涉及一种钡渣的无毒化、资源化的处理工艺。
技术介绍
我国的钡盐生产，已有70年历史，目前产能已达千万吨一年。目前钡盐的生产工艺主要采用前苏联40年代的成熟工艺：将重晶石矿和煤粉在800摄氏度转炉内煅烧，生成BaS熔融体。趁高温用水浸泡，溶出BaS粗溶液，精制沉清后，即可用于生产BaCO3、BaCL、Ba(NO3)2、Ba(OH)2、BaSO4等十多种产品，统称钡盐。BaS在制取各种钡盐过程中，会析出H2S，用于生产硫磺，副产SO2废气。SO2废气用石灰乳脱硫后排放，同时付产脱硫废水，它含有H2SO3及CaSO3。浸出BaS的溶渣，即是统称的钡渣。钡渣长期在厂内堆积成山，累积上百万吨，风雪雨淋，便产生渗滤液废水。行业性推算，一吨钡盐生产大约产出钡渣0.8吨，废水1吨，硫磺0.16吨，SO20.035吨。现在的钡盐厂起点就是10万吨年，普遍是20万吨级以上。以10万吨钡盐产能企业计，年产钡渣至少8万吨，废水10万吨，SO2废气3500吨，硫磺16000吨，污染量相当惊人。理论上，用硝酸、盐酸、硫酸、亚硫酸都能轻易的把钡渣中可溶性BaS+BaCO3溶出回收，成为无毒无害的“解毒钡渣”，用于制砖铺路、板材。不少科研院所向企业推荐这些方法。但是几十年来，企业就是不接受。现场深入调查原因是：(一)成本高，费用大，设备腐蚀损耗大。(二)不能确保达到无毒化标准可溶性钡<1PPM克/吨渣，处理后仍是危废。(三)外购硝酸、盐酸、硫酸都是危化品，而钡盐厂全处于深山大沟，危化品办证、长途山沟运输成本高，意外危险大。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种钡渣的无毒化、资源化的处理工艺。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种钡渣的无毒化、资源化的处理工艺，包括如下步骤：(1)水溶：用清水和/或钡渣场的渗滤液浸泡钡渣，直至钡渣中BaS的含量低于0.1％；(2)酸溶：将水溶后的钡渣浸泡于酸介质中，直至钡渣中BaCO3的含量低于3％，所述酸介质包括盐酸；(3)解毒：将酸溶后的钡渣浸泡于脱硫废水中，直至钡渣中BaS的含量低于1ppm，然后进行压滤，得到无毒钡渣产品。专利技术人对技术问题进一步查因，发现：(一)成本高费用大查因：盐酸、硝酸对钡渣的溶解性最好，价高、挥发性大、腐蚀性强。硫酸及硫酸盐价格低、不会挥发，但成本核算分摊到每吨钡盐产品，成本增加上百元。一个年产20万吨钡盐厂，就要分摊2000万元成本，几乎占去企业年利润的一半，企业无法接受。(二)解毒不达标查因：以硫酸、硫酸盐方法为例，理论上看很可行，而生产上很不可行。这个方法反应方式如下：①H2SO4+钡渣中BaS→BaSO4↓+H2S↑②H2SO4+钡渣中BaCO3→BaSO4↓+H2O+CO2↑③Na2SO4+钡渣中BaCO3→BaSO4↓+Na2CO3④FeSO4+钡渣中BaS→BaSO4↓+FeO3这系列反应的化学平衡明显向右，可彻底、迅速，钡渣中可溶性BaS、BaCO3转化为无毒无害BaSO4。于是钡渣的解毒理论看似很可行，问题正在于这系列反应彻底、迅速，所生成的BaSO4就迅速包埋在钡渣颗粒及堵塞孔隙，反应无法深入到颗粒内部空孔隙，解毒就必然不达标，不能使钡＜1PPM。(三)脱硫废水解毒性同样很差：钡盐厂都有脱硫废水，它是石灰乳吸收SO2，产生的废水，含H2SO3及CaSO3。理论上，它们与钡渣中BaS、BaCO3反应性能更好：①H2SO3+BaS→BaSO3↓+H2S↑②H2SO3+BaCO3→BaSO3↓+H2O+CO2↑③CaSO3+BaS→BaSO3↓+CaS④CaSO3+BaCO3→BaSO3↓+CaCO3↓从化学热力学看，每个反应都有气体或沉淀生成，平衡向右移动能反应到底，由于BaSO3溶解度比BaSO4高1000倍，虽然依然沉淀不溶于水，但在钡渣颗粒上包埋不严重。又不用长途外购危化品硫酸，成本大大降低。但从化学动力学上看，这些反应在生产中速率很慢。1、脱硫废水中的H2SO3与CaSO3浓度比，由以下水解反应决定了H2SO3浓度：①SO2溶于水生成H2SO3，H2O+SO2→H2SO3②H2SO3被石灰乳中和，H2SO3+Ca(OH)2→CaSO3↓+2H2O于是，石灰乳Ca(OH)2投加量决定了H2SO3与CaSO3比例。由于实际生产要确保废气SO2排放达标，必然是石灰乳过量。于是废水中必定是以CaSO3为绝对量大，H2SO3绝对量极少。脱硫废水与钡渣反应，实际上是CaSO3与BaCO3反应，这个反应特性是：按反应③、④生成BaSO3、BaCO3，同样堵塞钡渣孔隙反应通道，同样包埋颗粒反应表面，同样不能达标处理。上述种种，脱硫废水同样不能确保钡渣解毒达标，使钡<1PPM。本专利技术工艺的核心点在于无毒化和资源化：(一)用清水和/或钡渣场的渗滤液溶解钡渣中的BaS钡渣中BaS在水中溶解度很大，40℃的水浸取溶解率最低有80％，可以保证钡渣中水溶性BaS小于0.1-0.5％，清水循环溶解BaS到一定浓度后，即可用于企业转炉出料中BaS熔体的溶解浸取。钡渣场的渗滤液也可代替清水用于转炉出料，浸取熔体BaS，但含杂质Cl、Na、氨氮太高。多次循环积累,危害钡盐产品质量提升，故尽量多用清水，但可适当补充渗滤液作为应急。由于预先浸出渣中BaS，后续的酸洗不会产生H2S气体污染环境，又利用了钡渣中的钡资源。当钡渣含BaS<0.1％时，沉清渣浆，即可送去下一道酸溶工序，上层清液留作下一批溶解或达到一定浓度BaS后，送去工厂浸钡工序，由于预先浸出渣中BaS，后续的酸洗不会产生H2S气体污染环境，而且充分利用了钡渣场的渗滤液，实现了资源化。(二)用HCl溶解钡渣中BaCO3盐酸与钡渣中BaCO3反应溶解，溶解提取率至少有80％，可以使钡渣中BaCO3＜0.5％-3％。溶解结束，沉清底部钡渣即送去解毒工序，上层清液若BaCl2浓度不高，常温饱和度27％，仍然可用于循环溶解水溶后的钡渣，直至循环使用一定次数后，送入钡盐厂的钡盐工序生产BaCl2或其他钡盐。(三)用脱硫废水彻底解毒酸洗钡渣钡盐厂都有SO2脱硫塔，用石灰乳Ca(OH)2脱硫生成H2SO3及CaSO3的脱硫水，酸洗后残渣送入第三溶解槽与脱硫废水反应生成不溶性BaSO3、BaSO4、CaCO3等无毒沉淀。由于此时，酸洗残渣中Ba已很少，又被反复磨浆，渣粒直径很小，而反应面积很大，足以抵消沉淀包埋影响，故可以确保钡渣处理达标，成为一般固废。无毒钡渣沉淀后进入压滤机压干，即可用于制砖铺路、板材。沉清液及滤液，送入钡渣堆场喷淋防尘，产生的渗滤液又可用于钡渣酸溶工序，如此循环。其中，所述步骤(1)水溶中，浸泡钡渣产生的上清液用于回收生产BaS，所述上清液中BaS的质量分数为8-10％。若上清液中BaS的质量分数低于8％，则上清液对BaS的溶解能力仍有富余，变相提高了回收生产BaS的成本；若上清液中BaS的质量分数高于10％，则上清液BaS接近饱和状态，对钡渣的溶解效率较低，降低净化效率。其中，所述步骤(2)酸溶中，浸泡钡渣产生的上清液用于回收生产BaCl2，上清液中BaCl2的质量分数为15-25％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钡渣的无毒化、资源化的处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：(1)水溶：用清水和/或钡渣场的渗滤液浸泡钡渣，直至钡渣中BaS的含量低于0.1％；(2)酸溶：将水溶后的钡渣浸泡于酸介质中，直至钡渣中BaCO3的含量低于3％，所述酸介质包括盐酸；(3)解毒：将酸溶后的钡渣浸泡于脱硫废水中，直至钡渣中BaS的含量低于1ppm，然后进行压滤，得到无毒钡渣产品。

【技术特征摘要】
2019.04.10 CN 20191028662851.一种钡渣的无毒化、资源化的处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：(1)水溶：用清水和/或钡渣场的渗滤液浸泡钡渣，直至钡渣中BaS的含量低于0.1％；(2)酸溶：将水溶后的钡渣浸泡于酸介质中，直至钡渣中BaCO3的含量低于3％，所述酸介质包括盐酸；(3)解毒：将酸溶后的钡渣浸泡于脱硫废水中，直至钡渣中BaS的含量低于1ppm，然后进行压滤，得到无毒钡渣产品。2.根据权利要求1所述的一种钡渣的无毒化、资源化的处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)水溶中，浸泡钡渣产生的上清液用于回收生产BaS，所述上清液中BaS的质量分数为8-10％。3.根据权利要求1所述的一种钡渣的无毒化、资源化的处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)酸溶中，浸泡钡渣产生的上清液用于回收生产BaCl2，上清液中BaCl2的质量分数为15-25％。4.根据权利要求1所述的一种钡渣的无毒化、资源化的处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)解毒中，压滤产生的滤液用于喷淋钡渣场产生钡渣的渗滤液。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟光，
申请(专利权)人：东莞市珠江海咸水淡化研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44