钡渣理化性质分析表征及其资源化利用

发布时间：2017-12-24 12:02

本文关键词：钡渣理化性质分析表征及其资源化利用　出处：《贵州大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：钡渣是重晶石生产碳酸钡所产生的工业废渣,它是以重晶石为原料与煤渣经高温煅烧、冷却、热水浸取后残留下的固体渣。每生产一吨钡盐会产生0.8-1吨的钡渣。钡渣中含有酸溶性钡、水溶性钡和硅酸盐孰料等,目前钡渣的处理方式仍以堆放为主,引起了资源的极大浪费和环境的严重污染。据文献报道,钡渣主要用于生产钡盐、处理废水和生产建材砖。但因钡渣利用都为直接利用,而未对其进行系统的研究,造成钡渣中有用成分未得以充分利用。本论文提出对钡渣的理化性质和钡渣中各离子的溶出规律的研究,以期为钡渣资源化利用奠定理论基础。本文采用重量法、原子吸收法、ICP-MS法对钡渣中成分进行分析,其主要成分结果为:硫酸钡14.59%、硅酸钡17.32%、碳酸钡30.92%、水溶性钡0.33%、二氧化硅24.33%、硫酸锶0.024%、碳酸锶0.13%、氧化亚铁2.71%、氧化铝6.83%、氧化钙0.44%,还有微量的痕量元素和稀土元素。采用XRD对钡渣物相及成分进行分析,结果表明:钡渣中主要的成分为BaSO4、BaSiO3、SiO2,且硫酸钡以两种物相(BaSO4、BaSO4(Ⅵ))存在。并采用SEM-EDS对钡渣的微观形貌及成分进行分析,结果表明:钡渣中有两种不同形貌的结构,一种为未分解的重晶石的层状结构,一种为重晶石分解后的多孔的熔融结构。本文采用盐酸浸取法对钡渣溶解性能进行研究,考察了盐酸浓度、液固比、反应温度及反应时间对钡渣溶解性能的影响,结果表明:盐酸浓度3.0mol/L,液固比7:1,反应温度70℃,反应时间6h时,Ba2+的溶出率为69.15%。结合XRD对不同浸取时间残渣物相及成分进行分析,结果表明:钡渣中各离子的溶出顺序随温度和时间的改变而改变,与热力学计算结果不一致。本论文采用洗渣-浸提-除杂相结合的工艺制备氯化钡产品。首先,利用乙醇-盐酸混合体系对钡渣进行洗渣,考察了盐酸浓度、液固比对洗渣中各离子浸出率的影响,结果表明:盐酸浓度1mol/L,液固比1:1为洗渣的适宜工艺条件,该工艺条件下,Ba2+溶出率为7.45%。再利用盐酸浸取洗渣残渣中钡离子,考察了盐酸浓度、液固比、反应温度、反应时间和搅拌速度对钡离子浸出率的影响,并优化其工艺条件,结果表明:盐酸浓度2mol/L,液固比3:1,反应温度60℃,反应时间4h,搅拌速度400r/min时,Ba2+溶出率为68.72%。该工艺较直接酸浸法工艺,用酸量减少了50%以上,且滤液中钡的含量从92.76%提高至95.61%。论文以上述浸提滤液为母液制备氯化钡,考察了PH值对产品纯度的影响,结果表明:当PH=3时氯化钡纯度可达99.71%,符合《GB/T 1617-2014》中Ⅰ类产品中氯化钡纯度。论文以钡渣洗渣所得滤液为母液,研究滤液中锶离子的回收。考察了PH值、温度对杂质钙、铁、铝离子沉淀率的影响,结果表明:PH=12、温度80℃时钙、铁、铝离子沉淀率分别为91.6%、95.2%、91.7%。考察了Na2SO4用量、温度及搅拌时间对钡离子沉淀率的影响,结果表明:0.1mol/L硫酸钠用量为70ml、温度50℃、搅拌时间30min时钡离子沉淀率为97.3%。滤液经除杂后结晶,晶体于200℃下恒温2h得氯化锶产品,其产品纯度可达96.2%,钡渣中锶离子的回收率达75.67%。本论文利用制备氯化钡所剩残渣生产非承重砖,以《钡渣生产非承重砖》中原料配比为基础,采用正交实验优化各配料比,结果表明:钡渣45%、粉煤灰8%、水泥6%、矿渣20%、生石灰15%、石膏3%、膨胀珍珠岩3%,按其配料比生产非承重砖,其砖体抗压强度为25.4MPa,抗折强度为5.3MPa,密度为1.33g/cm3,吸水率为10.58%,其强度可达GB11945-1999?蒸压灰砂砖?中MU25的抗压和抗折强度,较原钡渣砖抗压强度提高了13MPa,抗折强度提高了2MPa,密度也减少了0.4g/cm3。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X781

【参考文献】