堿渣(白泥)處理利用途徑探索
從國內(nèi)外大量的研究結(jié)果及白泥自身的組成和特性來看,白泥的利用范圍應(yīng)當(dāng)很廣,特別是在建材方面的應(yīng)用,但各種技術(shù)方案幾乎遇到同一問題——氯的危害.
白泥中的氯主要以在水中溶解度很高的氯化物的形式存在,從理論上講,可用水脫除,最簡單的方法是洗滌過濾.國內(nèi)外都研究過用淡水或海水進(jìn)行洗滌脫氯,用3～5倍的水洗滌3～4次,脫氯效果可達(dá)90%以上,但由于白泥的粒度太細(xì),沉降速度太慢,保水性很好,所以過濾速度很慢.最終產(chǎn)物含水量不僅關(guān)系其含氯量,而且影響下一步的貯存、運(yùn)輸和使用.目前,一般機(jī)械過濾設(shè)備如離心機(jī)、帶式過濾機(jī)及板框壓濾機(jī)等一般只能將水分脫到40%～50%,要達(dá)到30%是極其困難的.即使要達(dá)到,設(shè)備也十分昂貴,動力消耗也很大[4].
德國和前蘇聯(lián)用添加絮凝劑、利用一般稠厚劑和板框壓濾機(jī)的辦法解決白泥過濾脫水的問題.先將廢液加入少量絮凝劑,在第一稠厚器中進(jìn)行濃稠,然后用5倍體積的水加以攪拌后,再加入一定量的絮凝劑,放入第二稠厚器中,停留一段時(shí)間后將厚清漿導(dǎo)入板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾脫水,這種方法能有效地提高脫水率,將Cl-的含量降低到1.5%,但由于廢液處理量很大,絮凝劑的用量也很大,因此處理費(fèi)用較高.
因此,采用單一的物理或化學(xué)方法很難得到先進(jìn)合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),必須打破常規(guī),不能僅把著眼點(diǎn)放在尋找高效的分離裝置和洗滌方法上,要合理利用綜合手段,從微觀上進(jìn)行研究,通過改變物料的結(jié)構(gòu)、組成、粒徑、表面特性、荷電性等來降低親水性,提高疏水性,從而改變沉降和過濾性能,這應(yīng)作為突破口.
用電化學(xué)的手段對白泥進(jìn)行改性,將白泥調(diào)漿后置于一個(gè)2V左右的弱直流電場或電場加磁場的聯(lián)合電磁場下,使溶液中的Ca2+和Cl-電場作用下有序分離,然后在Ca2+聚集(陰極)區(qū)加入廢硫酸(如煉鋼廠的廢酸,其中含有FeSO4又是良好的絮凝劑,如在磁場下還可產(chǎn)生磁凝聚)使Ca2+和SO42-局限在一個(gè)小區(qū)間內(nèi),濃度高又具有良好的傳質(zhì)條件,發(fā)生反應(yīng)生成CaSO4沉淀,由于CaSO4在水中的溶度積只有6.1×10-5,反應(yīng)速度很快,而且不發(fā)生可逆反應(yīng).
經(jīng)過處理后的白泥,其成分和物化性質(zhì)都發(fā)生重大變化,預(yù)測其組分變化為:
Cl-從8%～13%降至0.5%～2%,去除率達(dá)95%以上;其中CaCl2從10%～14%降至1%,去除率達(dá)96%以上,NaCl從3%～8%降至<1%,其去除率達(dá)90%以上,CaSO4由2%～5%升至20%～30%,且Ca(OH)2也會變成CaSO4.經(jīng)粗略計(jì)算,1t干白泥經(jīng)處理后仍可獲得1t改性白泥,其沉降速率可提高到>3möh,便于沉降分離,粒度增大,粒級分配合理,疏水性增強(qiáng),過濾性能改善,用廂式或帶式壓濾機(jī)即可獲得較高的脫水率.經(jīng)過處理,由于將氯脫除,處理后的白泥其應(yīng)用范圍將大大拓寬,既可作為商品出售,也可進(jìn)行深加工,生產(chǎn)市場急需產(chǎn)品.
在建材方面,處理后的白泥中CaCO3和CaSO4將達(dá)60%以上,尤其是CaSO4的含量達(dá)20%～30%,是很好的水泥激發(fā)劑,可用來生產(chǎn)礦渣水泥、粉煤灰水泥,生產(chǎn)中不會再遇到HCl的腐蝕問題,也可用作彩色水泥的原料,生產(chǎn)裝飾板材或其它建筑材料;在化工和輕工上可做塑料填料,造紙?zhí)畛鋭┑?在農(nóng)牧業(yè)上可做化肥,畜禽飼料添加劑等[5].
在上述反應(yīng)體系中,Ca2+生成CaSO4沉淀進(jìn)入固相,Cl-以鹽酸的形態(tài)留在液相中,分離出的溶液用作下一批白泥調(diào)漿,與白泥中的Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCl2,這樣CaCl2可以獲得逐步富集,當(dāng)CaCl2含量大于100göL時(shí),即可用來生成漂白液,同時(shí)也為提取CaCl2創(chuàng)造了條件,實(shí)現(xiàn)了鈣和氯的綜合利用.
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