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氯碱行业盐泥综合利用的进展探讨
摘要:伴随着社会主义市场经济的迅速发展,国内氯碱工业也获得了较大的发展,在氯碱工业中,盐泥的综合利用方式也很多,在氯碱工业中,对盐泥进行综合利用,其最大的用途就是生产氧化镁和硫酸钙,因此可以通过研究和生产某些添加剂,来缓解水质和大气的污染。从这一点可以看出,在氯碱工业中,盐泥的综合应用非常广泛,但有关部门在实际操作中仍存在着一定的问题。
关键词:氯碱行业;盐泥;综合利用;进展探讨
引言
在国内,伴随着国家经济的快速发展,氯碱工业也在快速发展,我国氯碱工业中的盐渣生产规模不断扩大,对水体、大气造成了不同程度的污染。据有关部门调研表明,目前国内只有少数几家企业对盐泥浆的综合利用给予了足够的关注,相当多的企业对此并未给予足够的关注,本文将就我国氯碱工业中有关盐渣资源开发的最新发展作一简要论述和剖析。
一、盐泥的产生
我国一次盐水的技术比较成熟,通常采用化学剂与含盐溶液中的有害物质发生作用,形成难溶解的固态粒子,然后采用悬浮、沉淀、过滤等多种物理手段去除。其主要工艺为:将纯净的食盐先送入粗盐槽,再将32%氢氧化钠和10%的氯化钠水分别添加到粗盐槽中。在粗盐槽中,粗盐槽中的镁离子与氢氧根发生作用,形成羟基氢氧化镁,将藻类和腐殖酸等有机物(如细菌和腐殖酸)氧化降解,形成小分子有机质。经过处理的卤水与压缩气体相混合,然后再送入压力容器。富含空气的卤水与2%三氯化铁的混凝沉淀液一起,通过三氯化铁的水解,形成了一种新的氢氧化铁,在压力下,它会放出许多的泡沫,吸附在这些杂质粒子上,使它们向上漂浮,悬浮在预处理装置的上方。通过向反应池中添加质量含量20%的Na2CO3,形成碳酸镁和碳酸钙沉淀去除钙和镁离子,经过处理的海水通过滤膜过滤,使水中的固相浓度降低到小于1x10-6,然后输送到一级盐贮罐中。预处理器、反应箱及膜滤器所生成的污泥被排放到污泥槽中,并通过一台盐泥泵将其送入污泥卧螺机上,然后将其再送入滤池中进行填埋。
二、当前盐泥的主要处理方式
(一)盐泥制备混凝土混合材
在混凝土搅拌过程中,掺入盐混凝土浆是一种很有前途的混凝土掺合料,然而,其存在的最大风险在于其所含的 NaCl、Mg等元素会严重降低其强度及耐久性能。盐混凝土浆中的NaCl并不能充分地被分解,而是溶于盐水中,因此很容易被水冲洗除去;但是,镁盐是一种较难脱除的物质,它对混凝土的水化期有很大的影响。对盐泥废料在混凝土中的综合利用进行了实验研究,该方法可以降低40-50 kg的混凝土熟料消耗,实现了对盐泥资源的变废为宝和综合利用,针对当前市场上对混凝土材料的需求大、品质指标高等特点,利用高强度的特点,将其应用于该行业,既能有效地缓解当前的环境污染问题,又能产生可观的经济效益,用盐混凝土浆做混凝土拌和材料是完全可以的,但应掌握好食盐和镁离子的含量、粒度及干燥度等因素。
(二)盐泥用于热电厂湿法脱硫
石灰石-石膏湿法脱硫是一种较为成熟的烟气脱硫工艺,目前,在工业上应用的石灰石主要有:高钙石灰石(约占95%)、镁石灰石(约80%—90%)和白云石(约50%—80%),而高钙石灰石具有较好的脱硫率和较高的成本。通过对两种矿物组成的比较分析,发现两种矿物中最重要的脱硫活性物质——碳酸钙组成相似,因此将其作为湿法脱硫的原料是可行的。从制盐厂排出的盐混凝土浆经过清洗处理,制成所需要的浆料,再由管线将其送入发电厂的脱硫塔中,成为生产的原材料;经脱硫处理后,所得产物是一种工业副产品。然而,相对于石灰石,盐泥/湿法脱硫体系存在的污泥活性低、溶出速率低等问题,限制了该体系对SO2的吸附速率。其中,固硫剂的活性是评价其脱硫效果的一个关键指标,在适当的环境下,加入适量的有机酸性助剂,可显著加快污泥的溶出速度和活化程度。中盐金坛盐化将卤水制浆与有机酸协同剂进行组合,研制出一种适用于燃煤机组的湿法脱硫脱硫剂,并将该脱硫剂用于燃煤机组的湿法脱硫,可大幅提升燃煤机组的湿法脱硫效率(η>97.63%)。
(三)盐泥制备人造石
它是一种以天然的天然石材为原料,加入引发剂,助剂,染料等组成的天然石材,根据产品类型、用途及性质等因素,在所有产品中,填充剂所占比例为55%—80%,这种物质一般都是无机的,和人工石头没有任何反应,但却能增强制品的硬度,是调整人工石头质地所必需的成分;这样一来,他们的成本就会大大地下降。在人工石材中,最适合用作填缝材料的材料为氢氧化铝及碳酸钙粉末,碳酸钙是一种白色结晶或粉末状的人工石,其所制成的人工石有岩石般的质地,尽管其强度不及氢氧化铝填充的人工石,但其成本较高,已被大量应用于人工石中。其中一种是以碳酸钙为主,通过水洗干燥粉碎后,其颗粒大小通常在20-80微米之间,与现在普遍采用的人工石料填充是相符的[1]。在人工石材中添加人工石材,能有效地改善产品的外形,降低产品的孔隙、裂缝等缺陷。与其他无机填充物如碳酸钙粉末相比,添加盐泥浆能够显著地减少生产成本,并取得良好的社会与经济效果,从而达到了岩泥资源的回收。
(四)盐泥制备道路融雪剂
氯化盐型融雪材料由于具有良好的融雪效果和低廉的价格而被大量使用,目前,包括我国在内的许多国家仍然使用氯盐,CMA是20世纪80年代美国开发的一种新型环境友好化合物,主要用于取代传统的融雪剂——氯化钠水。相对于 NaCl, CMA具有熔点低、可生物降解、对道路工程中钢筋及钢筋的腐蚀作用低、对水土资源基本无污染等优势。不论是氯系的融冰剂,或是 CMA的主要原材料均为石灰石或白云石,其制造费用较高;同时,过分的采矿也对生态造成了严重的损害。盐泥浆的化学组成有三种,即CaCO3、氢氧化镁和微量氯化钠。如果用它和乙酸、盐酸等化学试剂配制成乙酸盐或氯酸盐除霜剂,效果更佳,中盐金坛盐化有限公司研发出利用盐泥与酸性作用生产钙镁类融冰的新工艺,可实现对钙、镁、钠等元素的综合利用。其中所含的痕量元素可显著提高融雪除冰性能,从而达到资源化、资源化、显著降低融雪费用的目的,另外,还可免去对污水和污泥的处置成本,减少对环境的污染[2]。对含氯盐混凝土浆用于融雪的应用进行了研究,结果显示:使用含盐混凝土浆制备的融雪剂不仅对动物、植物及人体无害,而且使用的环境温度为-35~-5° C,对动植物及人体均无害。
(五)盐泥制备蒸压粉煤灰砖
本文介绍了一种以粉煤灰为原材料,以混凝土为原材料的蒸压粉煤灰砖,经过搅拌、压制和蒸压加工而成的空心砌块,外观质量好,强度高,在建筑基础和室内外墙体中得到了广泛的使用,是一种非常适合取代实心黏土砖的产品。通过对其制备过程的分析,提出了以其作为辅助材料加入蒸压砖中的方法,既实现了固体废弃物的资源化,又实现了对粉煤灰、盐泥等固体废弃物的综合利用。其组成以碳酸钙、二水硫酸盐等为主,粉煤灰的组成以碳酸钙为主,而由碳酸钙和二水硫酸钙经煅烧而形成的生石灰和石膏也是其中的重要组成;二次盐泥浆也可以用作细集料。综合以上分析,可将盐泥与焙烧盐泥混合,达到较好的制砖配比,在生产过程中,要根据石膏、生石灰和盐泥等原料中的有效成分,配制出符合要求的成品[3]。
(六)盐泥用于橡胶、造纸填料
以轻质碳酸钙为填料,可以增大产品的容积、减少生产成本、改善工艺和硫化特性;该产品是一种新型的轻质碳酸钙,其在橡胶、造纸等工业中完全可以取代轻质碳酸钙。利用电化学法将黏土矿物中钙、氯进行了有序化的分离,以减少粘土中 NaCl的浓度,改善了黏土矿物的白度,采用重质碳酸钙作为填充剂,其综合性能明显好于目前采用的轻质碳酸钙,其在橡胶产品中的应用是可行的。以碳酸钙为主体,其粒度小,比表面积大,能改善其催化性能;在与橡胶和塑料混合使用时,由于其反应性,可将橡胶填料与橡胶或塑料大分子进行交联,产生增强效果。利用盐泥浆作橡胶填充料,可降低产品成本,提高产品附加值,是一种很有前途的产品。然而,现有工艺尚不够完善,难以实现对含 NaCl的高效分选,因此其产业化应用尚需进一步研究,类似地,在制纸过程中,也可以用作造纸的填料,铜版纸的白色颜料,钙塑纸的填充剂等等[4]。利用盐泥浆精炼的碳酸钙作为纸张的填充材料,改善了纸张的不透明度、平滑度、耐折度和白度,从而确保了产品的平稳运转。
(七)盐泥用于塑料、涂料填料
在塑胶中加入轻量的碳酸钙,可以增加塑胶产品的尺寸稳定性、硬度和强度,并可以提高塑胶的加工性以及产品的耐热、散射光线,用作填充物时,可以充当框架材料,因此被称为“体质颜料”;对于油基漆,其填充率可以达到10%~50%,而对于水基漆,其填充率可以达到10%~20%。此外,通过对轻质碳酸钙粉末进行修饰,使其具有独特的包覆结构,不仅可以有效地增强其在聚合物中的分散能力,还可以与高聚物基质发生良好的界面结合,增强产品的耐冲击强度,是一种优异的增效性填料。填料一般在30%到100%之间,有些产品超过100%。采用洗涤、分离、过滤、干燥、过滤、过滤和加工等工序,从含盐污泥中提炼出了纯度大于90%的低碳碳酸钙作为 PVC的填料,用于 PVC塑料的填料,并制成了符合要求的管材、片材和各种挤压型材。以盐泥浆为填充物,不仅具有优良的综合性能,还具有较高的经济和社会效益,对盐混凝土浆用作 PVC (PVC)的可重用性进行了探讨,并对其各种性质进行了探讨。试验研究发现,在 PVC中加入盐泥浆后,其机械和物理性质均接近于聚氯乙烯中的碳酸钙,具有良好的机械和物理性质,完全可以用作 PVC的填充剂。
(八)盐泥制备化肥
盐泥中含有的硅、钙、镁等有益植物的营养成分,经过堆腐处理后,它们都会以配合态的形态出现,对作物的吸收非常有利,因此,可以将它们混合制成复混肥,通过掺入尿素、钾肥等原料,使其氮、钾的含量增加,生产出了无机矿物化肥。在对小麦进行了施肥实验时,所制得的谷粒大小在3—6毫米左右,其肥效明显,从氯碱厂得到的盐泥(以海盐为原材料,以硅、钙、镁为主要成分)与泥炭、硼砂和尿素混合配制而成的碱性有机肥,其 pH为8.0-9.5,对我国南部地区的酸性土地具有较好的改良效果,对改善我国的生态环境,提高粮食产量和农民增收具有重要意义。然而,由于其应用范围有限,加之其组成较为复杂(某些含重金属的污泥会对人体产生直接的影响),这方面的研究还有待提高。
结束语
综上所述,盐泥浆是我国在氯碱工业生产中产生的一种常见的、含有大量氯离子且不易处理的固体废弃物,围绕着盐泥的综合处理,山东铝氯碱厂通过对盐泥的水量均衡进行了优化,提高了洗盐液的质量,达到了将盐泥氯离子浓度控制在1%以内的目的,为盐泥的资源化利用打下了坚实的基础。同时,该工艺不会影响到原氯碱工业的水量平衡,也不会引起管网参数的变化,确保企业的平稳运行。
参考文献
[1]简士奇,王琼,曾宇峰,等.氯碱盐泥固废资源化利用技术[J].中国氯碱,2023,(12):56-61.
[2]郭占明,陈勇江,王世刚.氯碱行业“双碳”实施路径探讨[J].氯碱工业,2023,59(11):35-38.
[3]王瑞聪,张天国,赵宗强.氯碱行业盐泥资源化利用新工艺[J].氯碱工业,2023,59(10):37-40+45.
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