一種利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法，包括步驟：步驟1、先將返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；步驟2、將返砂返石粉在水中浸泡0.5至14天消解過燒的氧化鈣后，接著將消解后的返砂返石粉、堿渣、水混合，以材料的質(zhì)量百分比計(jì)，消解后的返砂返石粉和堿渣干質(zhì)量的比例為2：8至5：5，水總質(zhì)量為消解后的返砂返石粉和堿渣總干質(zhì)量的1.5至8倍；或者，將返砂返石粉、堿渣、水混合后浸泡0.5至14天消解過燒的氧化鈣；步驟3、進(jìn)行壓濾處理，得到氯離子含量低于混合物中固體總質(zhì)量0.30%的除氯堿渣混合物。本發(fā)明還公開了所述除氯堿渣混合物的應(yīng)用。本發(fā)明的除氯效果好，工藝簡單，節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】一種利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法及應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)固體廢棄物處理領(lǐng)域，特別涉及氨堿法堿渣和返砂返石處理方法及其應(yīng)用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]純堿作為基礎(chǔ)化工原材料，主要用于建筑材料、化工、化學(xué)農(nóng)藥、有色金屬、紡織等工業(yè)，其在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，被譽(yù)為“化工之母”。目前純堿生產(chǎn)主要有天然堿法、氨喊法和聯(lián)喊法，我國純喊生廣以氨喊法為主。
[0003]堿渣是氨堿法生產(chǎn)純堿過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，堿渣的主要成分是碳酸鈣，硫酸鈣及鋁、鐵、硅等氧化物，并含有大量氯化物。每生產(chǎn)一噸純堿要產(chǎn)生大概350kg堿渣，我國每年堿渣產(chǎn)量超過300萬噸。
[0004]堿渣因其高堿性、高氯離子含量的特點(diǎn)，其處理是一個(gè)世界性難題。為合理利用堿渣，國內(nèi)外均進(jìn)行了大量研究，其利用方法主要是制備工程土，用于造地、筑壩、修建路基和路面基層等；此外，還有用堿渣制備土壤改良劑、煙氣脫硫劑、石膏、水泥、高膨脹性膠凝材料、建筑砂漿、堿渣磚、堿渣粉煤灰磚、浙青填料、橡膠填料、人工魚礁等方面的研究。但如何有效降低堿渣中氯離子含量一直未有突破，處理后堿渣中氯離子含量過高也影響了其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0005]綜觀國內(nèi)外對堿渣的處理，在20世紀(jì)80年代，美國掌握天然堿加工技術(shù)后，迅速淘汰了美國境內(nèi)全部氨堿廠。加拿大、韓國、日本的氨堿廠也逐步被淘汰。而我國天然堿含量稀少，不可能全部淘汰氨堿廠。目前國內(nèi)氨堿廠對堿渣的處理方式仍主要采用陸地堆放或外運(yùn)填海兩種方法，而這均會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。
[0006]目前最為有效的堿渣除氯方法是水洗除氯，但水洗效率較低，需要多次水洗，并耗用大量的水，這也嚴(yán)重影響了其應(yīng)用。為減少用水量，只能控制較高的氯離子含量，通常一次水洗壓濾后堿渣的氯離子含量控制在1.5%左右。堿渣的高效除氯方法已經(jīng)成為制約純堿行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大問題。
[0007]純堿廠的固體廢棄物除了堿渣外，還有返砂返石，每生產(chǎn)一噸純堿要產(chǎn)生大概165kg返砂返石。其主要成分是碳酸鈣，由于其中含有過燒氧化鈣，其長期以來一直用于鋪路、立窯水泥原材料等用途，雖然利用價(jià)值低，但大部分能夠消耗掉。而隨著對道路質(zhì)量要求的提高和立窯水泥廠的淘汰，其利用率反而下降，急需尋求新的利用途徑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種除氯效果好的利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法。
[0009]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法，包括步驟:
步驟1、先將返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉； 步驟2、將返砂返石粉在水中浸泡0.5至14天消解過燒的氧化鈣后，接著將消解后的返砂返石粉、堿渣、水混合，以材料的質(zhì)量百分比計(jì)，消解后的返砂返石粉和堿渣干質(zhì)量的比例為2:8至5:5，水總質(zhì)量為消解后的返砂返石粉和堿洛總干質(zhì)量的1.5至8倍；
或者，
將返砂返石粉、堿渣、水混合后浸泡0.5至14天消解過燒的氧化鈣，以材料的質(zhì)量百分比計(jì)，返砂返石粉和堿渣干質(zhì)量的比例為2:8至5:5，水總質(zhì)量為返砂返石粉和堿渣總干質(zhì)量的1.5至8倍；
步驟3、進(jìn)行壓濾處理，得到氯離子含量低于混合物中固體總質(zhì)量0.30%的除氯堿渣混合物。
[0010]進(jìn)一步地，所述步驟2中返砂返石粉浸泡時(shí)還進(jìn)行間歇攪拌。
[0011]進(jìn)一步地，所述步驟2中可用粉煤灰、石灰石粉、爐渣粉、礦渣粉、鋼渣粉、石粉中的一種或一種以上替換小于或等于50%的返砂返石粉。
[0012]進(jìn)一步地，所述步驟2的第一種方式還包括將消解后的返砂返石粉中的氫氧化鈣先進(jìn)行分離回收、用于純堿生產(chǎn)的步驟。
[0013]本發(fā)明另一目的在提供上述除氯堿渣混合物的應(yīng)用，方案如下:
根據(jù)所述的方法制備的除氯堿渣混合物的應(yīng)用，所述除氯堿渣混合物可用作水泥的混合材料、混凝土和砂漿的礦物摻合料、工程土、填料、煙氣脫硫劑、土壤處理劑、吸附劑及載體。
[0014]進(jìn)一步地，所述除氯堿渣混合物用作水泥的混合材料、混凝土和砂漿的礦物摻合料、填料、煙氣脫硫劑、土壤處理劑、吸附劑及載體時(shí)，先進(jìn)行干燥和破碎、粉磨處理，得到粉狀除氯堿渣混合物。
[0015]進(jìn)一步地，所述除氯堿渣混合物用作水泥的混合材料、混凝土和砂漿的礦物摻合料時(shí)，除氯堿渣混合物可替代小于或等于30%的膠凝材料。
[0016]堿渣顆粒較小，顆粒尺寸多在數(shù)微米至幾十微米之間，且其中含有大量孔隙，因此壓濾后堿渣含水率和氯離子含量較高。堿渣中的氯離子主要存在于水中，可摻加顆粒級配調(diào)整材料，降低孔隙率，從而降低壓濾后堿渣中氯離子含量。為了充分消納純堿廠的固體廢棄物，選用水消解后的返砂返石粉作為顆粒級配調(diào)整材料。由于氧化鈣消解，用水消解后的返砂返石粉表面粗糙，能更有效地降低氯離子含量。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明的除氯效果好，采用一次水洗壓濾處理，可使氯離子含量(以固體總質(zhì)量計(jì)算)低于0.30%，較傳統(tǒng)一次水洗壓濾大幅降低氯離子含量。
[0018](2)因氯離子含量很低，能夠大量用于各種用途，從而有效解決堿渣的處理難題，可用于水泥的混合材料、混凝土和砂漿的礦物摻合料、工程土、填料、煙氣脫硫劑、土壤處理劑等多個(gè)領(lǐng)域；利用堿渣的多孔結(jié)構(gòu)，還可用于吸附劑、載體等領(lǐng)域。
[0019](3)能夠同時(shí)消納純堿廠的另一大宗固體廢棄物一返砂返石，達(dá)到以廢治廢的目的，并可利用其中的部分氫氧化鈣進(jìn)行純堿生產(chǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0021]實(shí)施例1
一種利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法，包括步驟:
步驟1、先將返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；
步驟2、將返砂返石粉在水中浸泡0.5天消解過燒的氧化鈣，返砂返石粉浸泡時(shí)還進(jìn)行間歇攪拌，接著將消解后的返砂返石粉、堿渣、水混合，以材料的質(zhì)量百分比計(jì)，消解后的返砂返石粉和堿渣的比例為2:8，水總質(zhì)量為消解后的返砂返石粉和堿渣總質(zhì)量的8倍；步驟3、進(jìn)行壓濾處理，得到氯離子含量為混合物中固體總質(zhì)量0.28%的除氯堿渣混合物。
[0022]本實(shí)施例中，可用粉煤灰、石灰石粉、爐渣粉、礦渣粉、鋼渣粉、石粉中的一種或一種以上替換不超過50%的返砂返石粉。
[0023]本實(shí)施例將消解后的返砂返石粉中的氫氧化鈣先進(jìn)行分離回收、用于純堿生產(chǎn)。
[0024]實(shí)施例2
一種利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法，包括步驟:
步驟1、先將返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；
步驟2、將返砂返石粉在水中浸泡3天消解過燒的氧化鈣，返砂返石粉浸泡時(shí)還進(jìn)行間歇攪拌，接著將消解后的返砂返石粉、堿渣、水混合，以材料的質(zhì)量百分比計(jì)，消解后的返砂返石粉和堿渣的比例為3:7，水總質(zhì)量為消解后的返砂返石粉和堿渣總質(zhì)量的7倍；
步驟3、進(jìn)行壓濾處理，得到氯離子含量為混合物中固體總質(zhì)量0.08%的除氯堿渣混合物。
[0025]本實(shí)施例中，可用粉煤灰、石灰石粉、爐渣粉、礦渣粉、鋼渣粉、石粉中的一種或一種以上替換不超過50%的返砂返石粉。
[0026]本實(shí)施例將消解后的返砂返石粉中的氫氧化鈣先進(jìn)行分離回收、用于純堿生產(chǎn)。
[0027]實(shí)施例3
一種利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法，包括步驟:
步驟1、先將返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；
步驟2、將返砂返石粉在水中浸泡7天消解過燒的氧化鈣，返砂返石粉浸泡時(shí)還進(jìn)行間歇攪拌，接著將消解后的返砂返石粉、堿渣、水混合，以材料的質(zhì)量百分比計(jì)，消解后的返砂返石粉和堿渣的比例為5:5，水總質(zhì)量為消解后的返砂返石粉和堿渣總質(zhì)量的3倍；
步驟3、進(jìn)行壓濾處理，得到氯離子含量為混合物中固體總質(zhì)量0.05%的除氯堿渣混合物。
[0028]本實(shí)施例中，可用粉煤灰、石灰石粉、爐渣粉、礦渣粉、鋼渣粉、石粉中的一種或一種以上替換不超過50%的返砂返石粉。
[0029]本實(shí)施例將消解后的返砂返石粉中的氫氧化鈣先進(jìn)行分離回收、用于純堿生產(chǎn)。
[0030]實(shí)施例4
一種利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法，包括步驟:
步驟1、先將返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；
步驟2、在水中浸泡14天消解過燒的氧化鈣，返砂返石粉浸泡時(shí)還進(jìn)行間歇攪拌，接著將消解后的返砂返石粉、堿渣、水混合，以材料的質(zhì)量百分比計(jì)，消解后的返砂返石粉和堿渣的比例為5:5，水總質(zhì)量為消解后的返砂返石粉和堿渣總質(zhì)量的1.5倍； 步驟3、進(jìn)行壓濾處理，得到氯離子含量為混合物中固體總質(zhì)量0.09%的除氯堿渣混合物。
[0031]本實(shí)施例中，可用粉煤灰、石灰石粉、爐渣粉、礦渣粉、鋼渣粉、石粉中的一種或一種以上替換不超過50%的返砂返石粉。
[0032]本實(shí)施例將消解后的返砂返石粉中的氫氧化鈣先進(jìn)行分離回收、用于純堿生產(chǎn)。
[0033]實(shí)施例5
一種利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法，包括步驟:
步驟1、先將返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；
步驟2、將返砂返石粉、堿渣、水混合后浸泡0.5天消解過燒的氧化鈣，以材料的質(zhì)量百分比計(jì)，返砂返石粉和堿禮:干質(zhì)量的比例為2:8，水總質(zhì)量為返砂返石粉和堿禮:總干質(zhì)量的8倍；
步驟3、進(jìn)行壓濾處理，得到氯離子含量為混合物中固體總質(zhì)量0.28%的除氯堿渣混合物。
[0034]本實(shí)施例中，可用粉煤灰、石灰石粉、爐渣粉、礦渣粉、鋼渣粉、石粉中的一種或一種以上替換不超過50%的返砂返石粉。
[0035]實(shí)施例6
一種利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法，包括步驟:
步驟1、先將返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉；
步驟2、將返砂返石粉、堿渣、水混合后浸泡3天消解過燒的氧化鈣，以材料的質(zhì)量百分比計(jì)，返砂返石粉和堿渣干質(zhì)量的比例為3:7，水總質(zhì)量為返砂返石粉和堿渣總干質(zhì)量的7倍;
步驟3、進(jìn)行壓濾處理，得到氯離子含量為混合物中固體總質(zhì)量0.08%的除氯堿渣混合物。
[0036]本實(shí)施例中，可用粉煤灰、石灰石粉、爐渣粉、礦渣粉、鋼渣粉、石粉中的一種或一種以上替換不超過50%的返砂返石粉。
[0037]實(shí)施例7
將除氯堿渣混合物用作混凝土的礦物摻合料，將除氯堿渣配制成含水率為250%的懸浮液使用，以除氯堿渣(干基)取代10%的水泥，在水膠比不變時(shí)，混凝土強(qiáng)度基本不變，且不會引起結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕。
[0038]實(shí)施例8
將除氯堿渣混合物進(jìn)行干燥和破碎、粉磨處理后的粉狀除氯堿渣混合物用作水泥的混合材料，其中，所述粉狀除氯堿渣混合物顆粒大小為80微米篩余小于5%，用量為30%，礦渣粉用量為22%，水泥熟料用量為45%，石膏用量為3%。水泥性能滿足砌筑水泥12.5級要求，且具有較高的保水性，保水率達(dá)到96.5%。
[0039]實(shí)施例9
將除氯堿渣混合物進(jìn)行干燥和破碎、粉磨處理后的粉狀除氯堿渣混合物按不同粒度進(jìn)行分級，其中小于3微米的粉狀除氯堿渣混合物用作橡膠填料，大于等于3微米的粉狀除氯堿渣混合物用作煙氣脫硫劑。利用除氯堿渣混合物的多孔性，提高橡膠的力學(xué)性能和煙氣脫硫劑的效率。當(dāng)用作煙氣脫硫劑時(shí)，可替代原來使用的石灰石粉，節(jié)能環(huán)保。
[0040]實(shí)施例10
將除氯堿渣混合物用于工程土使用時(shí)，可直接用于土方填筑，且其中氯離子含量低，不會對環(huán)境造成危害。
[0041]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法，其特征在于，包括步驟: 步驟1、先將返砂返石破碎、粉磨成返砂返石粉； 步驟2、將返砂返石粉在水中浸泡0.5至14天消解過燒的氧化鈣后，接著將消解后的返砂返石粉、堿渣、水混合，以材料的質(zhì)量百分比計(jì)，消解后的返砂返石粉和堿渣干質(zhì)量的比例為2:8至5:5，水總質(zhì)量為消解后的返砂返石粉和堿洛總干質(zhì)量的1.5至8倍； 或者， 將返砂返石粉、堿渣、水混合后浸泡0.5至14天消解過燒的氧化鈣，以材料的質(zhì)量百分比計(jì)，返砂返石粉和堿渣干質(zhì)量的比例為2:8至5:5，水總質(zhì)量為返砂返石粉和堿渣總干質(zhì)量的1.5至8倍； 步驟3、進(jìn)行壓濾處理，得到氯離子含量低于混合物中固體總質(zhì)量0.30%的除氯堿渣混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法，其特征在于，所述步驟2中返砂返石粉浸泡時(shí)還進(jìn)行間歇攪拌。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法，其特征在于，所述步驟2中可用粉煤灰、石灰石粉、爐渣粉、礦渣粉、鋼渣粉、石粉中的一種或一種以上替換小于或等于50%的返砂返石粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氨堿法堿渣制備除氯堿渣混合物的方法，其特征在于，所述步驟2的第一種方式還包括將消解后的返砂返石粉中的氫氧化鈣先進(jìn)行分離回收、用于純堿生產(chǎn)的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法制備的除氯堿渣混合物的應(yīng)用，其特征在于，所述除氯堿渣混合物可用作水泥的混合材料、混凝土和砂漿的礦物摻合料、工程土、填料、煙氣脫硫劑、土壤處理劑、吸附劑及載體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，所述除氯堿渣混合物用作水泥的混合材料、混凝土和砂漿的礦物摻合料、填料、煙氣脫硫劑、土壤處理劑、吸附劑及載體時(shí)，先進(jìn)行干燥和破碎、粉磨處理，得到粉狀除氯堿渣混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，所述除氯堿渣混合物用作水泥的混合材料、混凝土和砂漿的礦物摻合料時(shí)，除氯堿渣混合物可替代小于或等于30%的膠凝材料。
【文檔編號】C01F11/02GK104190690SQ201410383247
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】楊醫(yī)博, 郭文瑛, 莫海鴻, 王恒昌 申請人:華南理工大學(xué)