CN103319138B - 一种提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法，包括如下步骤：称取300g碱渣置于容器中，加入200mL卤水，将其搅拌成碱渣浆液；依次加入10～50g的蒙脱土，10～50g的废磷渣，20～100g的脱硫石膏，搅拌均匀备用；用200mL卤水溶解0.05～4g高分子絮凝剂，将高分子絮凝剂溶液倒入容器中，静置10～15天，待浆液澄清后，分别用压缩机和十字板剪切装置弹簧测力器测定浆液下层沉淀物的抗压扭力和剪切扭力。采用该方法，可以提高工业废碱渣的使用强度，为采矿溶腔回填方面提供了一条可行的方法。

Description

一种提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法

技术领域

本发明涉及一种提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法，属于采矿溶腔回填领域。

技术背景

碱渣主要是指氨碱厂排放的废液废渣，主要成分是大量的钙盐，镁盐，钠盐，氧化铁及酸不溶物。目前，世界各国氨碱厂对废液废渣的处理，大多采用分别排放液体和固渣的方法，对固渣采用筑坝拦渣，填海造地，建沉淀池等方法；废液则经澄清，分离，处理后排入江河湖海等水域，如意大利的罗西略诺厂建在海边，采用混合排海的方法；前苏联及东欧采用建大型澄清池，堆渣厂的方法；日本用围坝堵渣，进行填海造地；我国的几大碱厂，主要也是采用填海方法。因此，国内外对工业废碱渣的处理，除以合理排放、堆存外，尚无好的解决方法。由于工业碱渣对水的吸附和保留能力很强，单靠自然风干需要四、五年甚至更长的时间，并且大型盐矿溶腔中充满着大量的卤水，将碱渣浆液回填到腔内，会因其颗粒粒径小、质轻，布朗运动作用大于重力沉降而悬浮在卤水中难以沉降，填腔后抗压强度也很低，影响了土地的使用和创造经济价值。因此提高工业废碱渣浆液沉降后的强度是尚待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法，使得工业排放的废碱渣在采矿溶腔回填方面得到有效利用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法，包括有以下步骤：

1）称取300g碱渣置于容器中，加入200mL卤水，将其搅拌成碱渣浆液；

2）依次加入10～50g的蒙脱土，10～50g的废磷渣，20～100g的脱硫石膏，搅拌均匀备用；

3）用200mL卤水溶解0.05～4g高分子絮凝剂，将高分子絮凝剂溶液倒入容器中，静置10～15天，待浆液澄清后，分别用压缩机和十字板剪切装置弹簧测力器测定浆液下层沉淀物的抗压扭力和剪切扭力。

按上述方案，所述的碱渣成分为碳酸钙58.82%，二水硫酸钙39.01%，氯化钠1.59，二氧化硅0.58%，质量百分比计。

按上述方案，所述的卤水以30g粗盐/100mL蒸馏水的浓度标准配制。

按上述方案，所述的蒙脱土为钠基、钙基、钠-钙基或镁基蒙脱土。

按上述方案，所述的废磷渣成分及其含量为CaO47～52%、SiO₂40～43%、P₂O₅0.8～2.5%、Al₂O₃2～5%、Fe₂O₃0.8～3.0%和F2.5～3%，质量百分比计。

按上述方案，所述的脱硫石膏为不含水的脱硫石膏。

按上述方案，所述的高分子絮凝剂为阴离子改性聚丙烯酰胺。

按上述方案，所述的阴离子改性聚丙烯酰胺为磺酸根离子改性聚丙烯酰胺。

本发明提高工业废碱渣浆液沉降后强度的作用原理如下：对于磺酸根离子改性聚丙烯酰胺而言，其磺酸根能与碱渣浆液中的钙离子起电中和作用，并吸附浆液中的大量颗粒而架桥，形成较大的絮体，使得碱渣浆液中颗粒的重力作用远大于布朗运动作用，进而快速发生沉降，沉降后的浆渣更密实，使其强度增加。对于蒙脱土而言，其层状结构有利于吸附碱渣浆液中的微小颗粒，使其结构更为密实，从而使得浆液强度增加。对于废磷渣而言，废磷渣能提供大量氟离子，与碱渣溶液中阳离子结合，发生络合反应形成胶体，这些胶体物质实际上是纤维状晶体，使得碱渣变得密实，强度也更大。对于脱硫石膏而言，脱硫石膏自身具有很强的自凝胶效果，使得碱渣浆液强度大大增加。

本发明具有如下优点和有益效果：

1.能够提高废碱渣的使用强度；

2.有利于环保，提高废碱渣的经济价值；

3.减少回填用土，从而保护了大量的土地资源。

附图说明

图1为本发明的十字板剪切装置弹簧测力器的结构示意图。

具体实施方式

为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1～5

提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法，其步骤如下：

称取300g碱渣置于塑料瓶中，所述的碱渣成分为碳酸钙58.82%，二水硫酸钙39.01%，氯化钠1.59，二氧化硅0.58%，质量百分比计，加入200mL卤水，所述的卤水以30g粗盐/100mL（粗盐为纯度99%的NaCl，质量百分比计）蒸馏水的浓度标准配制，将其搅拌成碱渣浆液，依次加入10～50g的钙基蒙脱土，20g的废磷渣，20g的不含水的脱硫石膏，所述的废磷渣成分为CaO47～52%、SiO₂40～43%、P₂O₅0.8～2.5%、Al₂O₃2～5%、Fe₂O₃0.8～3.0%和F2.5～3%，搅拌均匀备用。然后，用200mL卤水溶解1.5g磺酸根离子改性的聚丙烯酰胺，将所得溶液倒入塑料瓶中，静置10到15天，待浆液澄清后，分别用压缩机和自制的十字板剪切装置弹簧测力器测定下层沉淀物的抗压扭力和剪切扭力。

本发明所述的十字板剪切装置弹簧测力器的主要包括有弹簧秤1、力矩放大板2、套筒3、轴杆4和十字板页5，其中，力矩放大板的中心设置有套筒，套筒的下端通过轴杆与十字板页相连接，弹簧秤通过缠绕在力矩放大板上的细线与力矩放大板相配合。

测量废碱渣剪切扭力的方法：将十字板页完全浸没在碱渣浆液中，通过弹簧秤拉动力矩放大板上的细线，十字板页随之转动。当十字板页达到匀速转动时，对应的弹簧秤的读数力值，即是碱渣浆液的剪切扭力大小。

配方及测试结果如表1

实施例6～10

称取300g碱渣置于塑料瓶中，加入200mL卤水，将其搅拌成碱渣浆液，依次加入30g的蒙脱土，10～50g的废磷渣，20g的脱硫石膏，搅拌均匀备用。然后，用200mL卤水溶解1.5g高分子絮凝剂，将高分子絮凝剂溶液倒入塑料瓶中，静置10到15天，待浆液澄清后，分别用压缩机和自制的十字板剪切装置弹簧测力器测定下层沉淀物的抗压扭力和剪切扭力。其余同实施例1。

其剪切扭力的测试方法与实施例1～5相同。

配方及测试结果如表2。

实施例11～15

称取300g碱渣置于塑料瓶中，加入200mL卤水，将其搅拌成碱渣浆液，依次加入30g的蒙脱土，40g的废磷渣，50g的脱硫石膏，搅拌均匀备用。然后，用200mL卤水溶解0.05～4g高分子絮凝剂，将高分子絮凝剂溶液倒入塑料瓶中，静置10到15天，待浆液澄清后，分别用压缩机和自制的十字板剪切装置弹簧测力器测定下层沉淀物的抗压扭力和剪切扭力。

其剪切扭力的测试方法与实施例1～5相同。

配方及测试结果如表3

本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

表1

表2

表3

物理性能

由表1、表2及表3中所测得的抗压扭力和剪切扭力可知，加入蒙脱土、废磷渣和高分子絮凝剂使得碱渣浆液沉降后的强度有较大的提高。实验结果表明：有效的提高了工业废碱渣浆液沉降后的强度，从而为采矿溶腔回填方面提供了一条可行的方法。

Claims (6)

1.一种提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法，包括有以下步骤：

1）称取300g碱渣置于容器中，加入200mL卤水，将其搅拌成碱渣浆液；

2）依次加入10~50g的蒙脱土，10~50g的废磷渣，20~100g的脱硫石膏，搅拌均匀备用；

3）用200mL卤水溶解0.05~4g高分子絮凝剂，将高分子絮凝剂溶液倒入容器中，静置10~15天，待浆液澄清后，分别用压缩机和十字板剪切装置弹簧测力器测定浆液下层沉淀物的抗压扭力和剪切扭力，所述的高分子絮凝剂为磺酸根离子改性聚丙烯酰胺；所述的十字板剪切装置弹簧测力器主要包括有弹簧秤（1）、力矩放大板（2）、套筒（3）、轴杆（4）和十字板页（5），其中，力矩放大板（2）的中心设置有套筒（3），套筒（3）的下端通过轴杆（4）与十字板页（5）相连接，弹簧秤（1）通过缠绕在力矩放大板（2）上的细线与力矩放大板（2）相配合。

2.根据权利要求1所述的提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法，其特征在于：所述的碱渣成分为碳酸钙58.82%，二水硫酸钙39.01%，氯化钠1.59%，二氧化硅0.58%，质量百分比计。

3.根据权利要求1所述的提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法，其特征在于：所述的卤水以30g粗盐/100mL蒸馏水的浓度标准配制。

4.根据权利要求1所述的提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法，其特征在于：所述的蒙脱土为钠基、钙基、钠-钙基或镁基蒙脱土。

5.根据权利要求1所述的提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法，其特征在于：所述的废磷渣成分及其含量为CaO 47~52%、SiO₂ 40~43%、P₂O₅ 0.8~2.5%、Al₂O₃ 2~5%、Fe₂O₃ 0.8~3.0%和F 2.5~3%，质量百分比计。

6.根据权利要求1所述的提高工业废碱渣浆液沉降后强度的方法，其特征在于：所述的脱硫石膏为不含水的脱硫石膏。