一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料及其制备方法与流程

本发明属于硫酸钡回收，具体是指一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料及其制备方法。

背景技术：

1、在化工工业中，碳酸钡的生产方法以碳化还原法为主，其原理是将重晶石内的硫酸钡和煤粉中的碳进行还原反应，生成硫化钡，将硫化钡水解生成硫化氢和氢氧化钡，再与二氧化碳发生碳化反应生成碳酸钡，生产工艺主要包括：将重晶石于煤粉品位进行混合破碎，置于回转炉中进行高温烧制形成硫化钡，将稀卤循环接入粗钡池，稀卤浸泡一定时间后获得浓卤其余废料为钡渣，将浓卤打入碳化塔内，通入二氧化碳，获得碳酸钡浆，将钡浆进行洗涤、过滤支撑钡饼，烘干后进行封装得到工业碳酸钡；根据现有技术统计，每生产1吨碳酸钡每年累积0.87t钡渣，钡渣中的元素只要为钡，以硫酸钡和碳酸钡的形式存在，具有酸溶性和水溶性，钡渣样品ph值较高，接近12-13；由于钡渣具有腐蚀性和强碱性，在生态环境中具有一定的毒性，是一种危险废弃物，需要将其转化成普通工业固废从而再次进行利用；钡渣经过无害化处理后能够用于废水处理，通过钡渣与其他化合物如石灰石进行混合后，能够净化含磷、含铬废水，也能够用于制成建材材料，钡渣中含有诸多水泥熟料矿物，具有碱性，能够与石灰脚料、炉渣等混合制成复合型硅酸盐水泥。

2、目前现有技术主要存在以下问题：1）钡渣无害化处理成本较高；2）资源化利用钡渣存在安全风险。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料及其制备方法，本发明通过酸化处理将矿源废渣进行无害化处理，将矿源废渣重新回收生成游离钡离子溶液和不溶性废渣，将游离钡溶液通过改性后的聚丙烯纤维进行的固定，生成增强型的聚丙烯纤维材料，将其与硫酸钡废渣等材料混合形成墙体填充材料，能够提高填充材料的综合性能。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料，所述墙体填充材料包括如下重量份的组分：

3、粗骨料550-650份、硫酸钡废渣200-300份、水泥250-300份、聚羧酸减水剂1.5-2份、增强型聚丙烯纤维1.5-2份、水80-120份；

4、优选地，所述硫酸钡废渣为矿产废渣通过无害化处理所得，具体方法包括以下步骤：

5、s1、将钡渣进行破碎处理，得到预处理钡渣；

6、s2、将步骤s1所述的预处理钡渣置于烧杯中，加入盐酸，在调节温度至60-70℃下，置于磁力搅拌器上以450-500rpm进行浸出，时间为2-3h，过滤，洗涤，收集滤液，得到钡渣浸出液；

7、s3、取步骤s2所制备的钡渣浸出液，以碳酸钡调节ph至5.8-6.2，以氢氧化钡溶液调节ph至8.9-9.1，过滤，固液分离后，收集滤液为高纯钡溶液，收集滤渣，加入氢氧化钙，调节滤渣的ph至7.5-8，得到硫酸钡废渣；

8、优选地，在步骤s1中，预处理钡渣的磨矿细度为-0.074占比70%-80%；

9、优选地，在步骤s2中，所述盐酸浓度为2-3mol/l；

10、优选地，在步骤s2中，所述预处理钡渣与盐酸之间的固液比为1:5-7；

11、优选地，所述增强型聚丙烯纤维的制备方法，具体包括以下步骤：

12、s4、将amps和丙烯酸溶解于无水乙醇中，调节ph值6.5-7.0，加入聚丙烯，加入过硫酸铵，密封氮气环境下，加热至80-100℃反应15-20min，再加入氧化聚乙烯蜡、乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀后，去除溶液，得到聚丙烯纤维前体；

13、s5、将步骤s4所制备的聚丙烯纤维前体与步骤s3所制备的高纯钡溶液混合，在400-500rpm速度下进行搅拌，升高反应温度至60-80℃，反应80-100min，去除多余溶剂，得到增强型聚丙烯共混物；

14、s6、将步骤s5所制备的增强型聚丙烯共混物置于动态真空烘箱中进行干燥，用双螺杆公共混炼挤出机以温度220-240℃进行挤出，以孔径为0.3-0.5mm进行喷丝纺制，裁剪后得增强型聚丙烯纤维；

15、优选地，在步骤s4中，原料中各组分重量份包括：丙烯酸1.5-2份、amps 0.5-0.8份、聚丙烯8-10份、氧化聚乙烯蜡1-3份、乙烯基三乙氧基硅烷3-5份；

16、优选地，在步骤s4中，所述丙烯酸在无水乙醇中的质量浓度为25-30g/l；

17、优选地，在步骤s4中，所述过硫酸铵的添加量为丙烯酸的1.25%-1.5%；

18、优选地，在步骤s5中，所述高纯钡溶液中聚丙烯纤维前体的添加量为50-70g/l；

19、优选地，在步骤s6中，所述增强型聚丙烯纤维的长度为50-80mm；

20、本发明还提供了一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料的制备方法，具体包括如下步骤：

21、s7、将粗骨料、硫酸钡废渣和水泥按照40rpm速度搅拌混合1-2min；

22、s8、加入减水剂和水，按照60-65rpm进行搅拌，混匀；

23、s9、加入增强型聚丙烯纤维以80-85rpm进行搅拌，得到墙体填充材料。

24、本发明取得的有益效果如下：

25、本发明提供了一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料及其制备方法，本发明通过酸化处理将矿源废渣进行无害化处理，将矿源废渣重新回收生成游离钡离子溶液和不溶性废渣，将游离钡溶液通过改性后的聚丙烯纤维进行的固定，生成增强型的聚丙烯纤维材料，将其与硫酸钡废渣等材料混合形成墙体填充材料，能够提高填充材料的综合性能；本发明以amps和丙烯酸以原位聚合的方式与聚丙烯发生缠绕，向聚丙烯分子上引入羧基和磺酰基，将其与高纯钡离子溶液进行混合后，羧基和磺酰基能够与钡离子发生结合，形成固体颗粒附着于聚丙烯纤维表面，起到增强纤维的作用，避免聚丙烯纤维在混凝土中的大量团聚，能够明显增强墙体填充材料的抗裂能力和抗压能力。

技术特征：

1.一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料，其特征在于：所述墙体填充材料包括如下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述的一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料，其特征在于：所述硫酸钡废渣为矿产废渣通过无害化处理所得，具体方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料，其特征在于：在步骤s1中，预处理钡渣的磨矿细度为-0.074占比70%-80%。

4.根据权利要求3所述的一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料，其特征在于：在步骤s2中，所述盐酸浓度为2-3mol/l；所述预处理钡渣与盐酸之间的固液比为1:5-7。

5.根据权利要求4所述的一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料，其特征在于：所述增强型聚丙烯纤维的制备方法，具体包括以下步骤：

6. 根据权利要求5所述的一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料，其特征在于：在步骤s4中，原料中各组分重量份包括：丙烯酸1.5-2份、amps 0.5-0.8份、聚丙烯8-10份、氧化聚乙烯蜡1-3份、乙烯基三乙氧基硅烷3-5份。

7.根据权利要求6所述的一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料，其特征在于：在步骤s4中，所述丙烯酸在无水乙醇中的质量浓度为25-30g/l；所述过硫酸铵的添加质量为丙烯酸的1.25%-1.5%。

8.根据权利要求7所述的一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料，其特征在于：在步骤s5中，所述高纯钡溶液中聚丙烯纤维前体的添加量为50-70g/l。

9.根据权利要求8所述的一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料，其特征在于：在步骤s6中，所述增强型聚丙烯纤维的长度为50-80mm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的利用硫酸钡废渣的墙体填充材料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

技术总结本发明公开了硫酸钡回收领域的一种利用硫酸钡废渣的墙体填充材料及其制备方法，包括如下重量份的组分：粗骨料550‑650份、硫酸钡废渣200‑300份、水泥250‑300份、聚羧酸减水剂1.5‑2份、增强型聚丙烯纤维1.5‑2份、水80‑120份。本发明通过酸化处理将矿源废渣进行无害化处理，将矿源废渣重新回收生成游离钡离子溶液和不溶性废渣，将游离钡溶液通过改性后的聚丙烯纤维进行的固定，生成增强型的聚丙烯纤维材料，将其与硫酸钡废渣等材料混合形成墙体填充材料，能够提高填充材料的综合性能。技术研发人员：黄宏晖受保护的技术使用者：重庆市鲁渝矿业发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20