化工廢料氯化鋇尾渣再生利用質量監(jiān)管的研究及應用

摘 要：氯化鋇尾渣是氯化鋇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種化工廢料，該廢渣中含有鋇、氯離子等危害成分，如果不合理處理或處置會對生態(tài)環(huán)境造成污染。另一方面，氯化鋇尾渣中也含有二氧化硅、三氧化二鋁和三氧化二鐵等組分，通過合理的資源化利用可以制備成用于建材生產(chǎn)的原料。本文從氯化鋇產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、氯化鋇尾渣資源化利用關鍵技術研究和提高氯化鋇尾渣資源化利用產(chǎn)品質量的路徑分析等方面進行了論述分析，為提高氯化鋇產(chǎn)業(yè)的高質量發(fā)展提供了技術參考。

關鍵詞：氯化鋇，尾渣，質量管理

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.17.045

0 引 言

工業(yè)氯化鋇是一種重要的化工原料，在化學工業(yè)、機械工業(yè)、紡織工業(yè)、皮革工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領域有廣闊的應用及市場前景[1]。氯化鋇尾渣作為化工行業(yè)中產(chǎn)生的一種有害工業(yè)廢棄物，其成分復雜、毒性高、難以處理。傳統(tǒng)的處理方法（如填埋、焚燒等）不僅不能徹底解決問題，還會對環(huán)境造成二次污染。氯化鋇尾渣的處置還面臨著法規(guī)嚴格、成本高昂等挑戰(zhàn)，這使得氯化鋇尾渣的處置成了一個棘手的問題。近年來，隨著大量工業(yè)氯化鋇產(chǎn)品的生產(chǎn)，產(chǎn)生了較大量的含鋇化工廢渣（每生產(chǎn)1噸氯化鋇，約產(chǎn)生0.4噸濾渣），本文中稱之為氯化鋇尾渣。氯化鋇尾渣如果得不到科學合理的管理和貯存，容易污染水源、土壤和大氣，如果得到有效處理加工后，可作為水泥、砂漿、蒸壓加氣混凝土砌塊、骨料等建筑材料的生產(chǎn)原料，不僅節(jié)約了資源還保護了環(huán)境，使化工廢物“化腐朽為神奇”，實現(xiàn)了高附加值利用。

1 氯化鋇產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

由于氯化鋇是一種環(huán)保的溶劑，我國生產(chǎn)氯化鋇的能力正在上升，且發(fā)展非常的迅猛。全球氯化鋇工業(yè)主要集中在美國、德國、中國、日本等國家，其中，以中國和日本為代表的亞洲市場氯化鋇產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的75%左右，是全球最大的氯化鋇產(chǎn)銷區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計，全球氯化鋇產(chǎn)量為37.3萬噸，產(chǎn)量同比增長8.4%，全球產(chǎn)量約為40.3萬噸，產(chǎn)量增幅為8.0%，中國是拉動全球氯化鋇產(chǎn)業(yè)產(chǎn)量增長的主要動力。目前，在我國氯化鋇生產(chǎn)廠家主要集中在天津、河北、河南、四川、重慶、山東、陜西、浙江、江蘇等地。其中，規(guī)模較大的企業(yè)有渤海化工有限責任公司天津化工廠、山東信科環(huán)化有限公司、蘭溪大明化工廠、桓臺縣馬橋后金滑石粉廠。隨著氯化鋇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，近年來國家有關部門也逐步加大了對氯化鋇產(chǎn)業(yè)及上下游產(chǎn)業(yè)的質量監(jiān)管力度，督促生產(chǎn)企業(yè)積極研究新工藝技術，提升產(chǎn)品質量、減少污染物排放。

2 化工廢料氯化鋇尾渣再生利用關鍵技術研究

2.1 氯化鋇尾渣鹽酸法制備氯化鋇關鍵技術

氯化鋇尾渣鹽酸法制備氯化鋇主要技術原理是利用氯化鋇尾渣中的酸溶鋇（BaCO3）和水溶鋇、鹽酸進行充分反應，制得的氯化鋇溶液經(jīng)除鐵、中和、濃縮、結晶、烘干制得氯化鋇成品[2]。在該技術生產(chǎn)制取氯化鋇時，為了使氯化鋇尾渣中的BaCO3有充足的時間與鹽酸進行反應生成 BaCl2，通過多次實驗發(fā)現(xiàn)，將酸化時間確定為2小時是比較科學合理的。經(jīng)過試驗制得的氯化鋇樣品各項指標均達標（如表1所示）。

2.2 氯化鋇尾渣制備硫酸鋇關鍵技術

將氯化鋇尾渣與水按一定比例混合在一定溫度下加入鹽酸（HCL）進行酸化，酸化后進行過濾，濾液經(jīng)水洗凈化制備成硫酸鋇。廢渣再進行水洗后返回到酸浸罐，進行酸化處理后實現(xiàn)循環(huán)利用制得硫酸鋇，最終產(chǎn)生的少量雜質交由有資質的第三方進行無害化處置。

2.3 氯化鋇尾渣制備硅質摻和料關鍵技術

氯化鋇尾渣制備硅質摻和料關鍵技術的主要工藝路線為：在反應釜中加水、氯化鋇尾渣，開動攪拌，加入鹽酸并調(diào)pH值進行酸化反應，然后加入氫氧化鈣并調(diào)pH值，繼續(xù)攪拌后加入過量硫酸鈉，繼續(xù)反應至取清液滴加高濃度硫酸鈉溶液無沉淀生成后，經(jīng)泵將料液打入板框壓濾機，濾液去蒸發(fā)工序進行蒸發(fā)，濾渣在經(jīng)純水攪拌洗滌后打入板框壓濾機，濾渣經(jīng)純水洗去殘留的氯化鈉后，濾渣主要成分變?yōu)槎趸?、三氧化二鋁（氧化鋁）及少量硫酸鋇的混合殘渣。將處理后的濾渣經(jīng)過粉磨、烘干、包裝等工序后制成用于水泥、砂漿、蒸壓加氣混凝土砌塊的硅質摻和料。該工藝不僅保護了環(huán)境、節(jié)約了堆放氯化鋇尾渣占用的土地，還使得化工廢物實現(xiàn)了高價值利用。

2.4 水泥窯協(xié)同處置氯化鋇尾渣制備含鋇水泥關鍵技術

將氯化鋇尾渣與鈣質原料、硅質原料、鐵質原料及鋁質原料按比例配料，經(jīng)烘干、粉磨制成水泥生料，水泥生料經(jīng)過充分攪拌后進入水泥窯系統(tǒng)煅燒即得到含鋇的水泥熟料。含鋇的水泥熟料與石膏、混合材料按照比例配料，經(jīng)粉磨后即可制成含鋇水泥[3]。氯化鋇尾渣在水泥窯中的轉化機制是通過高溫條件下的化學反應和堿性環(huán)境的中和作用實現(xiàn)的，轉化過程中不僅能夠有效去除尾渣中的有害物質，還能將其轉化為對水泥產(chǎn)品有益的成分，實現(xiàn)了尾渣的資源化利用和環(huán)境保護的雙重目標。

3 氯化鋇尾渣資源化利用質量監(jiān)管典型案例

3.1 后金滑石粉廠：主持制定團體標準《氯化鋇尾渣制備硅質摻和料》

山東淄博的桓臺縣馬橋后金滑石粉廠是一家氯化鋇及氯化鋇尾渣制備硅質摻和料的企業(yè)。2023年，該企業(yè)為了引領行業(yè)發(fā)展，針對目前沒有氯化鋇尾渣制備硅質摻和料方面的國家標準、行業(yè)標準、地方標準或團體標準的現(xiàn)狀，聯(lián)合淄博市環(huán)境污染防控中心、淄博市建設項目環(huán)境評審服務中心、淄博市產(chǎn)品質量檢驗研究院、山東春滿園科技服務有限公司等單位聯(lián)合起草了團體標準《氯化鋇尾渣制備硅質摻和料》，該標準已于2023年7月12日發(fā)布實施。該團體標準對硅質礦物摻合料的理化性能要求（如表2所示）作了詳細要求，最大限度地確保了產(chǎn)品質量的可靠性。同時，還規(guī)定了該標準適用于以氯化鋇尾渣制備硅質礦物摻合料用作水泥、砂漿、蒸壓加氣混凝土砌塊等的原材料?？紤]氯化鋇尾渣來源于化工行業(yè)，而其制成摻合料后應用到建材中的特殊情況，該標準還規(guī)定了環(huán)境性能要求（如表3所示）和有害物質浸出規(guī)定（如表4所示）。為了最大限度地確保該摻合料的使用安全，該標準還給出了“建材領域以硅質礦物摻合料作添加劑時，摻加量應不大于30%”的建議。

3.2 魯渝礦業(yè)：將氯化鋇渣制成硫酸鋇

重慶市魯渝礦業(yè)發(fā)展有限公司為了盤活城口縣巴山鎮(zhèn)豐富的礦產(chǎn)資源經(jīng)濟，積極研究并建設了工業(yè)氯化鋇及高純度氯化鋇項目。同時，為了合理利用氯化鋇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氯化鋇廢渣，通過引進先進裝置，將氯化鋇廢渣中加入硫酸鈉，將鋇鹽轉化成無毒的硫酸鋇。主要工藝是往酸化工序的濾渣中加水打漿，再加入5%的Na2SO4，將渣中所含有的氯化鋇轉化成無毒的硫酸鋇，反應式如下：Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl。硫酸鋇的用途廣泛，醫(yī)學上可以用作胃腸道造影劑、工業(yè)上可用作原料或填充劑、紡織上可以用作上漿劑、玻璃制品可以用作澄清劑。經(jīng)過無害化處理后的氯化鋇尾渣還可以替代傳統(tǒng)礦產(chǎn)原料用于制造砌塊、水泥等建材產(chǎn)品，真正實現(xiàn)氯化鋇尾渣的高附加值利用。

4 結 語

氯化鋇產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，必將產(chǎn)生大量的氯化鋇尾渣。這些尾渣如果得不到合理利用，長期堆積不僅占用大量土地，還會給環(huán)境帶來污染。通過將氯化鋇尾渣進行資源化利用制成氯化鋇、硫酸鋇、硅質摻和料、含鋇水泥等產(chǎn)品，不僅消除了鋇渣對環(huán)境的污染，還能夠產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。所以，將氯化鋇尾渣進行資源化利用必將成為新的發(fā)展趨勢。但是，在進行資源化利用過程中，政府、行業(yè)協(xié)會等有關部門應加大對廢棄物綜合利用產(chǎn)品及相關副產(chǎn)品的質量監(jiān)管和指導，讓生產(chǎn)企業(yè)及銷售企業(yè)加大對質量控制的重視，確保不因對廢棄物的資源化利用產(chǎn)生新的環(huán)保和安全問題。生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，也必須符合相應法律法規(guī)和質量標準要求，這才是開展廢棄物資源化利用的初衷所在，也才能真正符合“循環(huán)經(jīng)濟”和“雙碳”目標的發(fā)展精神。

參考文獻

[1]程利山，蘇雪桐，尚蘇瀅.工業(yè)氯化鋇生產(chǎn)工藝研究進展及趨勢[J].山東化工，2022.51（15）：83-85+89.

[2]陳英軍.含鋇廢渣制氯化鋇的研究[J].無機鹽工業(yè)，2001（5）：35-36+2.

[3]陳世紅.水泥窯協(xié)同處置含鋇廢渣機理[J].中國水泥，2022（4）：77-78.

作者簡介

田華，本科，高級工程師，研究方向為標準化、質量管理。

（責任編輯：袁文靜）