氨堿廢渣液的分級處理與合理利用

熊澤華，邱常義

(江西富達(dá)鹽化有限公司，江西 宜春 331200)

氨堿法制純堿具有技術(shù)成熟、工藝路線短、原料價廉易得、產(chǎn)品質(zhì)量高等諸多優(yōu)點，成為純堿行業(yè)普遍應(yīng)用的制堿法。但是，氨堿法制純堿需要排出大量的廢渣液(也稱純堿廠廢液、氨堿廢液)。據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)1 t純堿需要排出11 m3的廢渣液。堿渣液的排放問題一直困擾氨堿廠的生存發(fā)展。目前國內(nèi)外氨堿廠大多臨海而建，將堿渣填海造地，筑壩堆存，堿液需前處理后排入海中[1]。氨堿廠的廢渣液問題極大地限制了堿廠的區(qū)域分布，使得產(chǎn)品、原料運輸距離拉長，工業(yè)布局分布不合理。

鹽在工業(yè)生產(chǎn)中，素有“工業(yè)之母”的稱號，以鹽為基礎(chǔ)原料的鹽化工產(chǎn)業(yè)，主要是氯堿和純堿兩大行業(yè)(俗稱“兩堿”)。工業(yè)鹽的生產(chǎn)方式大致分為海鹽、湖鹽及井礦鹽三種。而以硫酸鈉型為主的鹽礦(即芒硝型鹽礦)幾乎占據(jù)了井礦鹽的半壁江山。芒硝型鹽礦生產(chǎn)企業(yè)幾乎都采用鹽硝聯(lián)產(chǎn)的生產(chǎn)工藝，對鹵水進(jìn)行綜合利用，以期獲得資源的最大化利用。如今，為獲得更佳的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)，使產(chǎn)業(yè)資源得到更大的利用，鹽化工行業(yè)已探索出鹽堿聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝。鹽堿聯(lián)產(chǎn)工藝的簡單描述是：制鹽系統(tǒng)提供的低硝型鹵水可直接用于純堿生產(chǎn)，純堿排出的廢渣液供制鹽系統(tǒng)采鹵[2]。鹽堿聯(lián)產(chǎn)的工藝模式不僅能緩解內(nèi)地氨堿廠的環(huán)保壓力又能是實現(xiàn)資源的再次利用，實現(xiàn)環(huán)境友好型企業(yè)。

我公司一般是將含固廢為3%的氨堿廢渣液送往礦山，注入已廢棄鹵井中。這樣，廢渣液中的固體在重力作用下能自然沉降在廢棄溶腔中。如此，既能妥善處理堿渣廢棄物，又能防止溶腔塌陷的問題。然而，經(jīng)過一段時間的運行，公司發(fā)現(xiàn)廢渣液中較大的固體顆粒，硬度較高的石英砂對輸送泵的磨損較大，已經(jīng)影響到正常生產(chǎn)，消耗過多的成本。因此，需迫切尋求處理廢渣液的新方法。

國內(nèi)一般把堿渣直接堆放，這樣不僅會使土壤堿化，同時還會占有大量的土地資源[3]。氨堿廢渣液其成分含量因廠家、時間、原料和操作情況而有所差異，我公司廢渣液中所含固體成分見表1。

表1 純堿氨堿廢渣成分組成(單位: %)

從其它文獻(xiàn)和上表可知，堿渣的主要成分是碳酸鈣、氫氧化鈣及硫酸鈣，它們都可做為土骨架的組成部分，而且碳酸鈣自身可在土顆粒間產(chǎn)生膠結(jié)作用，因此堿渣自身即可成為工程土。堿渣與粉煤灰或水泥等材料按一定比例混合、壓實后，其物理力學(xué)性能高于一般素土[4]。堿渣土可用作低洼地、地下坑道的回填物，以及用作房屋地基或道路路基材料，其性能滿足地基承載力的要求。也有研究表明，廢堿渣做路用材料時，石灰堿渣經(jīng)壓實固定轉(zhuǎn)化后氯離子溶出量在1.3%～1.4%左右，石灰對堿渣有明顯的激活作用，可提高路面強度[5]。所以，堿渣成分除含NaCl外，其成分組成與建筑工程土相差不大，只需去除其中的Cl-或其它雜質(zhì)成分，即可得到符合用于筑路的路基材料、用于水泥生產(chǎn)的輔助材料或建筑施工場地的回填物。

1 氨堿廢渣液的綜合利用

本工藝充分利用鹽堿聯(lián)產(chǎn)大系統(tǒng)的資源，分級分批地處理氨堿廢渣液，使其變廢為寶。進(jìn)一步發(fā)揮鹽堿聯(lián)產(chǎn)的循環(huán)經(jīng)濟優(yōu)勢。

1.1 本文涉及到的專有名詞及其解釋

制鹽冷凝水：來自制鹽系統(tǒng)，因含有少量的Cl-，無法直接外排。

氨堿廢渣液：來自純堿系統(tǒng)，實為純堿生產(chǎn)的廢棄物，約含3%固體。

母液：來自本發(fā)明工藝清洗過程中，內(nèi)含大量Cl-和其它雜質(zhì)離子的清洗液，無法直接外排。

注井采鹵：即向鹵井注水用于溶解巖鹽，用此方法開采出合格的鹵水可供制鹽或直接供制堿系統(tǒng)。

一段水、二段水和三段水：一段水為制鹽冷凝水，二段水和三段水為工業(yè)水。

1.2 工藝方案

1)氨堿廢渣液來自純堿水汽車間，通過布料漏斗均勻地分布在DI13/1300型真空帶式過濾機上，廢渣液在濾布的帶動下進(jìn)行第一階段清洗，該清洗段的清洗水為來自制鹽系統(tǒng)的制鹽冷凝水，清洗后的清洗液為母液，此母液成分復(fù)雜，可去制鹽注井采鹵。

2)廢渣液經(jīng)一段水清洗完畢后，開始進(jìn)行二段、三段清洗。這兩段清洗的清洗水為工業(yè)水，收集得到清洗液，所含Cl-相對于母液來說較小，可送去純堿石灰車間作化灰用水。

3)帶濾機上的濾布需經(jīng)清洗后獲得重生，這里的清洗用水為制鹽冷凝水，清洗得到的濾液可送去化灰。

4)廢渣液經(jīng)過三段清洗后剩下的洗凈固體即為堿渣，可做建筑類工程用砂土。

圖1 廢渣液分級處理工藝

2 結(jié)果與分析

氨堿廢渣液在帶濾機的帶動下，固液開始分離，分離出的母液是原氨堿廢渣液中的廢液和清洗液的集合，此母液中已不含0.5 mm以上的石英或顆粒較大的固體。如圖2(A)是原廢渣液中的直觀含固量，圖中1號樣品是原有廢渣液，分級處理好的2號樣品的廢渣液中含固量明顯有所減少。圖2(B)中原有廢渣液中的含固顆粒大多直徑在1.68 mm左右；分級處理后的含固顆粒大多為細(xì)砂，直徑大多小于在0.5 mm以下。

圖2 廢渣液清洗前后效果對比

通過對堿渣的物化性能進(jìn)行研究，已有文獻(xiàn)證明堿渣無毒性。故相關(guān)工作者試圖對堿渣進(jìn)行二次利用，大致趨向是堿渣被用于制造建筑材料，如水泥、石灰或碳化磚等；或利用堿渣特有的堿性去中和酸性土地作土壤改良劑。廢砂中的Cl-是制約堿渣填埋或再次利用的“首要元兇”，本文欲通過水洗法，脫去廢砂中的氯。根據(jù)我司提出對廢砂進(jìn)行清洗，將其變廢為寶的方針，我們對其進(jìn)行過多次清洗實驗。清洗后的堿渣含量成分如表2。

表2 分級清洗后廢堿渣分組成(單位: %)

從本文所列表1和表2的數(shù)據(jù)可知，氨堿廢液中的堿渣中NaCl含量由原來的9%降低到了1%以下，表明此工藝對堿渣中氯的去除效果良好。

3 結(jié) 語

利用制鹽和制堿的廢棄物進(jìn)行分級處理，合理安排。本發(fā)明的最大收益是對氨堿廢液進(jìn)行妥善處理，即解決了氨堿廢渣液的排放問題，又得到了可用于建筑的材料。鹽堿大系統(tǒng)的資源進(jìn)行綜合利用，增加了兩系統(tǒng)間的相互聯(lián)系，給地處內(nèi)陸地區(qū)的堿行業(yè)提供“排廢”處理的新思路。