摘要：钡渣是危险性固体废物，会对人体健康和生态环境均会产生不良影响，所以需要对钡渣利用的问题加以研究。文章首先对钡渣进行了简单分析，其次阐述了无害化处理钡渣的方法，最后探讨了钡渣高效再利用情况。

　　关键词：工业钡渣,无害化处理,高效再利用,协同处理

　　0引言

　　钡渣是以重晶石生产碳酸钡时所排放出来的一种固废，因为生产方式有差异，故而存在着黑白钡渣的区分。黑白钡渣在化学成分上是不同的，黑钡渣里面的化学成分是以氧化钡、二氧化硅、三氧化硫等构成；白钡渣的化学成分是以三氧化二铝和氧化钙等构成的。黑钡渣里面有很多钡离子，钡离子毒性较大，是一种危险性废物，长时间堆积占用土地，会导致环境污染，且温度较高时会释放有毒气体。合理利用钡渣有效成分是实现工业钡渣高效再利用的前提和基础，对降低环境污染有直接意义。

　　1钡渣简析

　　所谓钡渣，即化工业当中的碳化还原法生产碳酸钡时带来的固体残渣，其生产工艺是：按照重晶石与煤粉品位和回转炉的温度进行混合比例计算，把两者根据比例平均混合破碎，放置于回转炉中进行高温烧制，重晶石内的硫酸钡和煤粉里面的碳产生还原反应，继而构成硫化钡。反应完成后把稀卤循环打在粗钡池，使用稀卤将其浸泡1 h，获得浓卤，浸泡结束余下的废渣就是钡渣。把浓卤存储在容器当中，按照生产所需把其打入碳化塔，经过二氧化碳气体，硫化钡水解构成硫化氢与氢氧化钡，硫化钡、氢氧化钡和二氧化碳于塔内出现碳化反应，会构成碳酸钡，获得碳酸钡浆，上打卤产生轻质钡，反之位重质钡[1]。钡浆通过洗涤和过滤以后可以制作成钡饼，然后通过转筒烘干以后转运到成品车间进行封装，这样就可以获得工业碳酸钡。除此以外，碳化时导致的硫化氢可以用来生产硫磺。

　　中国的碳酸钡每年的生产量位列全球首位，占据全球总产量的75%。相关调查研究表明，每生产1.00 t的碳酸钡每一年就会出现0.87 t的钡渣。钡渣里面含有各种各样的元素，比较常见的就是氧、硫、钡、镁等，而在这里面钡是钡渣的主要成分，其存在形式为碳酸钡、硫酸钡，钡渣里面有酸溶性钡以及水溶性钡，浸出液内钡离子的浓度远远高出国标浓度限值。钡渣样品pH值近似或者是超标12.5，有着一定的腐蚀性以及碱性。

　　钡是威胁人类生命中的一种重金属元素，呼吸道和消化道吸入或者是摄入均会导致人体产生急性钡中毒。钡渣长时间占据很多的土地资源，污染了环境，导致资源浪费严重。钡渣在高温时还会有自燃现象，释放出大量的二氧化硫以及硫化氢气体。当雨季到来，钡渣通过雨水冲蚀，就会产生有毒废水，这些水进入河流，渗透到地下水，对人们饮水健康有很大的危害。钡渣里面的硫化钡可以溶于水，从而对地表水以及地下水带来毒害性。除此以外，硫化钡和钡渣里面的碱性组分也会造成土壤盐碱化。所以，盐酸被生产过程获取的钡渣是一种危险固废[2]。

　　2无害化处理

　　所谓无害化处理，即把有毒害的废物中生物或化学性的有毒物质，使用科学的方式，削弱废弃物毒性对环境带来的不良影响，降低废弃物排放量。进行无害化处理旨在实现资源高效再利用。钡渣无害化处理关键是针对其含有很多的碳酸钡等，这些物质在空气中长期存在着就会与二氧化碳、氧化氢等构成碳酸氢钡，继而带来污染。

　　2.1化学沉淀法

　　化学沉淀法可以处理具备毒性成分的废料，把有毒成分变成不溶性形式，继而削弱毒性，阻碍迁移。钡渣是一种危险废弃物，需要将其转成普通的工业固废才有利于进行高效再利用。含钡废料里面有毒的游离钡通过硫酸钡形式加以沉淀，是化学性质比较稳定的一种不溶性物质，并且于化学反应中很难发生可逆反应与沉淀不完全的情况，这一物质对人体健康有很大的危害。钡渣里面的可溶性钡离子还能和别的废渣一并沉淀，构成不溶性物质，从而加固钡离子，在某种程度上会降低可溶性有害钡离子浸出率。

　　以硫酸根沉淀法而言，该种机制关键是将硫酸钠和硫酸等作为核心修复成分展开钡渣入填埋场以前的处理，或是对已经聚集的钡渣加以无害化处理，钡渣硫酸法转性构成硫酸钡沉淀能够再利用酸，降低酸的用量，减少成本投入。与此同时，使用硫酸法转性的钡渣当成原材料进行水泥制作，可以降低碱性氧化物进入，降低在预热分解系统导致的结皮堵塞概率。硫酸钠添加钡渣的混合液内构成比较稳定的硫酸钡沉淀，可以把可溶性钡加以无害化处理。不过，因为钡渣构成成分和含量比较复杂，按照不同因素的变化，必须严格按照相关操作要求，全面思考处理中的各个方面，开展无害化处理工作。

　　而协同沉淀关键是使用磷石膏和砷渣等废料里面的有效成分加固钡渣里面的可溶性钡离子，有效处理工业固废问题：(1)磷石膏能够中和碱性钡渣，使用石膏里面的硫酸根与磷，能够沉淀固化可溶性钡，不仅能够减小钡离子危险系数与腐蚀程度，还可以固化石膏内的可溶性磷。(2)砷渣往往源自含硫砷化合物金属矿石采选、生产等过程，很多砷是以含砷废渣形式储存，是一种比较危险的固废。钡渣里面的可溶性钡和砷渣里面的可溶性砷产生化学反应，灰构成难以溶解的砷酸钡，钙溶解度不高，可以防止再次溶出与大量采用稳定化药剂造成的别的环境问题，可以减少钡渣与砷渣无害化处理时稳定化药剂使用量以及增容。(3)赤泥为铝土矿生产氧化铝过程排放出来的碱性工业固废，和钡渣加以混淆以后，不但能够增强钡渣里面的酸溶性钡，还能减轻赤泥可溶性硫浓度，减小钡渣的比重。(4)酸性锰渣内有较多的硫酸根和较少的水溶性锰离子，当硫酸根和钡渣里面的硫酸钡、碳酸钡、亚硫酸钡产生化学反应，构成稳定不溶的硫酸钡，锰渣里面的锰离子和钡渣里面的氢氧根结合，构成氢氧化锰，同时在空气中氧化成稳定不溶性二氧化锰。锰渣和钡渣通过合适的比例混合且反应产生混合渣，除了可以稳固钡渣里面的钡盐，还可以稳固锰渣里面的可溶性锰，处理完后混合渣的pH值在8～12之间，浸取液内的钡离子含量在1 mg/L，锰离子含量并不超出2 mg/L。除此以外，电解锰渣和钡渣协同作用因为锰渣含有多种助熔物质，可以减小水泥熟料烧结温度，降低能耗，还可以推动水泥内各相在合适的温度中共存[3]。

　　2.2焚烧处理法

　　因为才生产出来的钡渣为黏稠状物，还携带了很多的固体杂质，缺乏较好的流动性，不方便开展无害化处理，所以需要首先把黏稠状渣加以焚烧处理，从而转变为固体废料。但这种处理方法尚未从根本上消除钡渣里面的有毒以及有害性物质，同时因为缺乏比较完整的尾气处理设施与热量回收系统，焚烧方法有着能源消耗较大、利用率不高、成本高等问题，而且还会带来二次污染。伴随工业手段持续发展和进步，焚烧处理法于钡渣无害化处理过程中尚未大面积使用，只是作为资源化利用前期处理参考方案，通过焚烧成干渣以后，干渣灰、水、黏土混合物料，制作成红砖，继而加以砖淋洗，测量获取到淋洗液里面的钡离子含量大大减少了。

　　3工业钡渣再利用情况

　　3.1废水处理

　　姚珺等[4]探索了把钡渣石灰石一并添加到具有磷元素的废水里面，其对磷的消除率带来了很大的影响，最终结果表示，当废水里面含有10 mg/L的磷时，添加5 g的钡渣，1.5 h以后，pH值是11，磷消除率为80%左右。同时证实了钡渣和石灰石一并投入比例是1.0∶1.5，根据这个比例加入钡渣和石灰石可以有效处理具备磷的废水，与城镇污水处理厂污染物排放有关标准相符。丁建础等[5]研究了以钡渣解决含有铬的废水，影响废水里面铬消除率的关键性因素就是水里面存在的钡渣量与粒度、pH值和反应时间，与此同时，丁建础等也探索了使用钡渣当成水处理剂解决煤矿酸性废水工艺参数，使用pH值的变化情况反映出酸性废水处理之效。

　　3.2制备建材砖

　　按照钡盐制取工艺与钡渣矿物分析试验数据信息可以了解到，钡渣里面有很多的水泥熟料矿物，且里面有一些氢氧化钡，故而具备一定的碱性。如果把钡渣当成混合材添加在水泥熟料里面，和其他材质一并粉磨，钡渣里面的水泥熟料矿物成分可以推动胶凝作用，钡渣含碱性可以活化矿渣和粉煤灰，使水泥的强度大大提升。一些研究表示，添加了钡渣的矿渣水泥，该矿渣掺量的质量分数超出25%，钡渣掺量不应比矿渣高。借助钡渣、石灰脚料与炉渣混合掺加可以生产出复合型硅酸盐水泥，可以提高经济效益。

　　除此以外，借助钡渣当成水泥矿化剂的运用技术发展越来越成熟，于硅酸盐水泥生产过程中，添加钡渣与萤石复合作为矿化剂，除了可以削弱熟料烧制温度以外，还可以经过钡渣里面的钡离子置换钙离子进入硅酸三钙与硅酸二钙内，损坏其晶体结构，从而增强水泥强度。

　　张巧瑛等[6]借助钡渣取代石膏和石英当成复合型矿化剂进行水泥熟料制作，水泥性能比较稳定，与有关要求相符，钡渣能够减小烧制温度，从而发挥节能之效，不但可以丰富地方企业工业废渣处理方法，也可以节省成本，增加经济收入。蒋蓉[7]对含钡渣加以分析与测试，探索了胶凝性以及活化性钡渣，结果表示，钡渣除了具备胶凝之用以外，也有活化之用，在水泥里面运用是可以进行的，钡渣添加到水泥里面，水泥的三氧化硫就会出现超标的情况，这一化合物是钡渣里面的重晶石携带的，三氧化硫通常不参加水化物生成反应，也不会对水泥混凝土稳定性以及耐久性造成较大的影响。使用钡渣的特性把其再次利用在别的材料生产过程中，不仅可以提升其他材料如水泥混凝土与强度之用，也可以增加混凝土抗压强度。高效再利用钡渣除了可以绿化环境，也可以提升社会和经济效益，从而实现多赢。

　　3.3化工行业

　　黑钡渣里面有大量的钡离子，其是以可溶性钡以及酸溶性钡形式存在着，故而一些专业人士对钡渣展开了二次提取制盐，经过合理运用硝酸和盐酸等对其加以酸化，制成溶液以后，除铁、浓缩、结晶等制成化工产品氯化钡以及硝酸钡。除此以外，基于盐酸酸化钡渣获取氯化钡的同时，借助硫酸能够进行硫酸钡制作。

　　陈英军[8]借助企业钡渣制取氯化钡，同时运用实验的最终结果按照相关工艺条件制成了产品小样，通过检验产品发现其属于一等品。李健秀等[9]将废钡渣当成原材料，使用盐酸酸化的方式进行氯化钡产品制作，其获得率在70%以上，氯化钡含量满足相关技术要求。经过研究，可以了解到钡渣获得了高效再次利用，不过提取以后的废液还无法有效利用，同时容易带来二次污染。谢永福等[10]利用酸化方式使用钡渣进行硫酸钡制作，这种方式除了高效利用了钡渣以外，同时消除了钡渣里面的有毒物质以及碱性，钡渣通过浸取和过滤以后的滤渣能够用来当作建筑材料进行再次运用，滤液可以循环用来浸取，不进行外排。这种方法倘若在运用过程中使用母液循环酸化钡渣，直至钡渣里面的钡获得科学利用，最终获取到的钡渣是没有毒害性的，可以将其用于建筑材料当中，钡渣的高效再利用，除了有益于减少资源浪费，还可以降低对环境的污染。

　　4结语

　　国内很多科研人员对工业钡渣利用展开了大量试验研究，钡渣通过预处理以后，可以用在多个领域中，比如建筑材料、化工行业等，这样可以降低钡渣由于长时间堆积而污染环境的危害率。钡渣得到高效再利用是科研人员与政府部门需要高度关注的一个问题。当钡渣得到有效利用，不仅能够降低钡渣资源浪费率，还能减少有毒有害物质对环境的污染。

　　参考文献：

　　[1]王海峰，陈雁冰，龙召凤，等.硫酸钠对钡渣的无害化效果研究[J].广州化工，2020，48(4)：27-29，32.

　　[2]潘悝.水泥生产中的钡渣利用[J].山东工业技术，2018(19)：45.

　　[3]王湘徽，颜湘华，栗歆.钡渣的污染特性与资源化利用风险研究[J].环境工程技术学报，2016，6(2)：170-174.

　　[4]姚珺，赵野.钡渣处理含磷废水的研究[J].南阳师范学院学报，2009，8(3)：56-58.

　　[5]丁建础，李崇景.铬渣、钡渣代替天然砂制作混凝土的研究[J].再生资源研究，2004(4)：29-31.

　　[6]张巧瑛，王歆.用钡渣替代石膏做矿化剂在立窑煅烧水泥熟料的应用[J].中国科技博览，2009(16)：322.

　　[7]蒋蓉.钡渣的胶凝性与活化性的研究与利用[J].粉煤灰，2007(2)：24-26.

　　[8]陈英军.含钡废渣制氯化钡的研究[J].无机盐工业，2001，33(5)：35-36.

　　[9]李健秀，邢永恒，景丽洁，等.以废钡渣为原料制取氯化钡的研究[J].吉林化工学院学报，1996(2)：14-18.

　　[10]谢永福，俞文琴，刘苹.用钡渣制取硫酸钡[J].化工环保，1996(16)：218-221.