CN104190690A - 一种利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法，包括步骤：步骤1、先将返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；步骤2、将返砂返石粉在水中浸泡0.5至14天消解过烧的氧化钙后，接着将消解后的返砂返石粉、碱渣、水混合，以材料的质量百分比计，消解后的返砂返石粉和碱渣干质量的比例为2：8至5：5，水总质量为消解后的返砂返石粉和碱渣总干质量的1.5至8倍；或者，将返砂返石粉、碱渣、水混合后浸泡0.5至14天消解过烧的氧化钙；步骤3、进行压滤处理，得到氯离子含量低于混合物中固体总质量0.30%的除氯碱渣混合物。本发明还公开了所述除氯碱渣混合物的应用。本发明的除氯效果好，工艺简单，节能环保。

Description

一种利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法及应用

技术领域

本发明属于工业固体废弃物处理领域，特别涉及氨碱法碱渣和返砂返石处理方法及其应用方法。

背景技术

纯碱作为基础化工原材料，主要用于建筑材料、化工、化学农药、有色金属、纺织等工业，其在国民经济中占有重要地位，被誉为“化工之母”。 目前纯碱生产主要有天然碱法、氨碱法和联碱法，我国纯碱生产以氨碱法为主。

碱渣是氨碱法生产纯碱过程中产生的工业废渣，碱渣的主要成分是碳酸钙，硫酸钙及铝、铁、硅等氧化物，并含有大量氯化物。每生产一吨纯碱要产生大概350kg碱渣，我国每年碱渣产量超过300万吨。

碱渣因其高碱性、高氯离子含量的特点，其处理是一个世界性难题。为合理利用碱渣，国内外均进行了大量研究，其利用方法主要是制备工程土，用于造地、筑坝、修建路基和路面基层等；此外，还有用碱渣制备土壤改良剂、烟气脱硫剂、石膏、水泥、高膨胀性胶凝材料、建筑砂浆、碱渣砖、碱渣粉煤灰砖、沥青填料、橡胶填料、人工鱼礁等方面的研究。但如何有效降低碱渣中氯离子含量一直未有突破，处理后碱渣中氯离子含量过高也影响了其在各个领域的应用。

综观国内外对碱渣的处理，在20世纪80年代，美国掌握天然碱加工技术后，迅速淘汰了美国境内全部氨碱厂。加拿大、韩国、日本的氨碱厂也逐步被淘汰。而我国天然碱含量稀少，不可能全部淘汰氨碱厂。目前国内氨碱厂对碱渣的处理方式仍主要采用陆地堆放或外运填海两种方法，而这均会造成严重的环境污染问题。

目前最为有效的碱渣除氯方法是水洗除氯，但水洗效率较低，需要多次水洗，并耗用大量的水，这也严重影响了其应用。为减少用水量，只能控制较高的氯离子含量，通常一次水洗压滤后碱渣的氯离子含量控制在1.5%左右。碱渣的高效除氯方法已经成为制约纯碱行业可持续发展的重大问题。

纯碱厂的固体废弃物除了碱渣外，还有返砂返石，每生产一吨纯碱要产生大概165kg返砂返石。其主要成分是碳酸钙，由于其中含有过烧氧化钙，其长期以来一直用于铺路、立窑水泥原材料等用途，虽然利用价值低，但大部分能够消耗掉。而随着对道路质量要求的提高和立窑水泥厂的淘汰，其利用率反而下降，急需寻求新的利用途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种除氯效果好的利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法，包括步骤：

步骤1、先将返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；

步骤2、将返砂返石粉在水中浸泡0.5至14天消解过烧的氧化钙后，接着将消解后的返砂返石粉、碱渣、水混合，以材料的质量百分比计，消解后的返砂返石粉和碱渣干质量的比例为2：8至5：5，水总质量为消解后的返砂返石粉和碱渣总干质量的1.5至8倍；

或者，

将返砂返石粉、碱渣、水混合后浸泡0.5至14天消解过烧的氧化钙，以材料的质量百分比计，返砂返石粉和碱渣干质量的比例为2：8至5：5，水总质量为返砂返石粉和碱渣总干质量的1.5至8倍；

步骤3、进行压滤处理，得到氯离子含量低于混合物中固体总质量0.30%的除氯碱渣混合物。

进一步地，所述步骤2中返砂返石粉浸泡时还进行间歇搅拌。

进一步地，所述步骤2中可用粉煤灰、石灰石粉、炉渣粉、矿渣粉、钢渣粉、石粉中的一种或一种以上替换小于或等于50%的返砂返石粉。

进一步地，所述步骤2的第一种方式还包括将消解后的返砂返石粉中的氢氧化钙先进行分离回收、用于纯碱生产的步骤。

本发明另一目的在提供上述除氯碱渣混合物的应用，方案如下： 

根据所述的方法制备的除氯碱渣混合物的应用，所述除氯碱渣混合物可用作水泥的混合材料、混凝土和砂浆的矿物掺合料、工程土、填料、烟气脱硫剂、土壤处理剂、吸附剂及载体。

进一步地，所述除氯碱渣混合物用作水泥的混合材料、混凝土和砂浆的矿物掺合料、填料、烟气脱硫剂、土壤处理剂、吸附剂及载体时，先进行干燥和破碎、粉磨处理，得到粉状除氯碱渣混合物。

进一步地，所述除氯碱渣混合物用作水泥的混合材料、混凝土和砂浆的矿物掺合料时，除氯碱渣混合物可替代小于或等于30%的胶凝材料。

碱渣颗粒较小，颗粒尺寸多在数微米至几十微米之间，且其中含有大量孔隙，因此压滤后碱渣含水率和氯离子含量较高。碱渣中的氯离子主要存在于水中，可掺加颗粒级配调整材料，降低孔隙率，从而降低压滤后碱渣中氯离子含量。为了充分消纳纯碱厂的固体废弃物，选用水消解后的返砂返石粉作为颗粒级配调整材料。由于氧化钙消解，用水消解后的返砂返石粉表面粗糙，能更有效地降低氯离子含量。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）本发明的除氯效果好，采用一次水洗压滤处理，可使氯离子含量（以固体总质量计算）低于0.30%，较传统一次水洗压滤大幅降低氯离子含量。

（2）因氯离子含量很低，能够大量用于各种用途，从而有效解决碱渣的处理难题，可用于水泥的混合材料、混凝土和砂浆的矿物掺合料、工程土、填料、烟气脱硫剂、土壤处理剂等多个领域；利用碱渣的多孔结构，还可用于吸附剂、载体等领域。

（3）能够同时消纳纯碱厂的另一大宗固体废弃物——返砂返石，达到以废治废的目的，并可利用其中的部分氢氧化钙进行纯碱生产。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法，包括步骤：

步骤1、先将返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；

步骤2、将返砂返石粉在水中浸泡0.5天消解过烧的氧化钙，返砂返石粉浸泡时还进行间歇搅拌，接着将消解后的返砂返石粉、碱渣、水混合，以材料的质量百分比计，消解后的返砂返石粉和碱渣的比例为2：8，水总质量为消解后的返砂返石粉和碱渣总质量的8倍；

步骤3、进行压滤处理，得到氯离子含量为混合物中固体总质量0.28%的除氯碱渣混合物。

本实施例中，可用粉煤灰、石灰石粉、炉渣粉、矿渣粉、钢渣粉、石粉中的一种或一种以上替换不超过50%的返砂返石粉。

本实施例将消解后的返砂返石粉中的氢氧化钙先进行分离回收、用于纯碱生产。

实施例2

一种利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法，包括步骤：

步骤1、先将返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；

步骤2、将返砂返石粉在水中浸泡3天消解过烧的氧化钙，返砂返石粉浸泡时还进行间歇搅拌，接着将消解后的返砂返石粉、碱渣、水混合，以材料的质量百分比计，消解后的返砂返石粉和碱渣的比例为3：7，水总质量为消解后的返砂返石粉和碱渣总质量的7倍；

步骤3、进行压滤处理，得到氯离子含量为混合物中固体总质量0.08%的除氯碱渣混合物。

本实施例中，可用粉煤灰、石灰石粉、炉渣粉、矿渣粉、钢渣粉、石粉中的一种或一种以上替换不超过50%的返砂返石粉。

本实施例将消解后的返砂返石粉中的氢氧化钙先进行分离回收、用于纯碱生产。

实施例3

一种利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法，包括步骤：

步骤1、先将返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；

步骤2、将返砂返石粉在水中浸泡7天消解过烧的氧化钙，返砂返石粉浸泡时还进行间歇搅拌，接着将消解后的返砂返石粉、碱渣、水混合，以材料的质量百分比计，消解后的返砂返石粉和碱渣的比例为5：5，水总质量为消解后的返砂返石粉和碱渣总质量的3倍；

步骤3、进行压滤处理，得到氯离子含量为混合物中固体总质量0.05%的除氯碱渣混合物。

本实施例中，可用粉煤灰、石灰石粉、炉渣粉、矿渣粉、钢渣粉、石粉中的一种或一种以上替换不超过50%的返砂返石粉。

本实施例将消解后的返砂返石粉中的氢氧化钙先进行分离回收、用于纯碱生产。

实施例4

一种利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法，包括步骤：

步骤1、先将返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；

步骤2、在水中浸泡14天消解过烧的氧化钙，返砂返石粉浸泡时还进行间歇搅拌，接着将消解后的返砂返石粉、碱渣、水混合，以材料的质量百分比计，消解后的返砂返石粉和碱渣的比例为5：5，水总质量为消解后的返砂返石粉和碱渣总质量的1.5倍；

步骤3、进行压滤处理，得到氯离子含量为混合物中固体总质量0.09%的除氯碱渣混合物。

本实施例中，可用粉煤灰、石灰石粉、炉渣粉、矿渣粉、钢渣粉、石粉中的一种或一种以上替换不超过50%的返砂返石粉。

本实施例将消解后的返砂返石粉中的氢氧化钙先进行分离回收、用于纯碱生产。

实施例5

一种利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法，包括步骤：

步骤1、先将返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；

步骤2、将返砂返石粉、碱渣、水混合后浸泡0.5天消解过烧的氧化钙，以材料的质量百分比计，返砂返石粉和碱渣干质量的比例为2：8，水总质量为返砂返石粉和碱渣总干质量的8倍；

步骤3、进行压滤处理，得到氯离子含量为混合物中固体总质量0.28%的除氯碱渣混合物。

本实施例中，可用粉煤灰、石灰石粉、炉渣粉、矿渣粉、钢渣粉、石粉中的一种或一种以上替换不超过50%的返砂返石粉。

实施例6

一种利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法，包括步骤：

步骤1、先将返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；

步骤2、将返砂返石粉、碱渣、水混合后浸泡3天消解过烧的氧化钙，以材料的质量百分比计，返砂返石粉和碱渣干质量的比例为3：7，水总质量为返砂返石粉和碱渣总干质量的7倍；

步骤3、进行压滤处理，得到氯离子含量为混合物中固体总质量0.08%的除氯碱渣混合物。

本实施例中，可用粉煤灰、石灰石粉、炉渣粉、矿渣粉、钢渣粉、石粉中的一种或一种以上替换不超过50%的返砂返石粉。

实施例7

将除氯碱渣混合物用作混凝土的矿物掺合料，将除氯碱渣配制成含水率为250%的悬浮液使用，以除氯碱渣（干基）取代10%的水泥，在水胶比不变时，混凝土强度基本不变，且不会引起结构中钢筋锈蚀。

实施例8

将除氯碱渣混合物进行干燥和破碎、粉磨处理后的粉状除氯碱渣混合物用作水泥的混合材料，其中，所述粉状除氯碱渣混合物颗粒大小为80微米筛余小于5%，用量为30%，矿渣粉用量为22%，水泥熟料用量为45%，石膏用量为3%。水泥性能满足砌筑水泥12.5级要求，且具有较高的保水性，保水率达到96.5%。

实施例9

将除氯碱渣混合物进行干燥和破碎、粉磨处理后的粉状除氯碱渣混合物按不同粒度进行分级，其中小于3微米的粉状除氯碱渣混合物用作橡胶填料，大于等于3微米的粉状除氯碱渣混合物用作烟气脱硫剂。利用除氯碱渣混合物的多孔性，提高橡胶的力学性能和烟气脱硫剂的效率。当用作烟气脱硫剂时，可替代原来使用的石灰石粉，节能环保。

实施例10

将除氯碱渣混合物用于工程土使用时，可直接用于土方填筑，且其中氯离子含量低，不会对环境造成危害。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1、先将返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；

步骤2、将返砂返石粉在水中浸泡0.5至14天消解过烧的氧化钙后，接着将消解后的返砂返石粉、碱渣、水混合，以材料的质量百分比计，消解后的返砂返石粉和碱渣干质量的比例为2：8至5：5，水总质量为消解后的返砂返石粉和碱渣总干质量的1.5至8倍；

或者，

将返砂返石粉、碱渣、水混合后浸泡0.5至14天消解过烧的氧化钙，以材料的质量百分比计，返砂返石粉和碱渣干质量的比例为2：8至5：5，水总质量为返砂返石粉和碱渣总干质量的1.5至8倍；

步骤3、进行压滤处理，得到氯离子含量低于混合物中固体总质量0.30%的除氯碱渣混合物。

2.根据权利要求1所述的利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法，其特征在于，所述步骤2中返砂返石粉浸泡时还进行间歇搅拌。

3.根据权利要求1或2所述的利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法，其特征在于，所述步骤2中可用粉煤灰、石灰石粉、炉渣粉、矿渣粉、钢渣粉、石粉中的一种或一种以上替换小于或等于50%的返砂返石粉。

4.根据权利要求1所述的利用氨碱法碱渣制备除氯碱渣混合物的方法，其特征在于，所述步骤2的第一种方式还包括将消解后的返砂返石粉中的氢氧化钙先进行分离回收、用于纯碱生产的步骤。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法制备的除氯碱渣混合物的应用，其特征在于，所述除氯碱渣混合物可用作水泥的混合材料、混凝土和砂浆的矿物掺合料、工程土、填料、烟气脱硫剂、土壤处理剂、吸附剂及载体。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述除氯碱渣混合物用作水泥的混合材料、混凝土和砂浆的矿物掺合料、填料、烟气脱硫剂、土壤处理剂、吸附剂及载体时，先进行干燥和破碎、粉磨处理，得到粉状除氯碱渣混合物。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述除氯碱渣混合物用作水泥的混合材料、混凝土和砂浆的矿物掺合料时，除氯碱渣混合物可替代小于或等于30%的胶凝材料。