氯堿鹽泥資源化利用分析

氯堿鹽泥資源化利用分析趙學軍【摘要】鹽泥是氯堿行業(yè)排放的固體廢棄物，不合理處置將對環(huán)境造成很大污染.針對現(xiàn)有技術，分析5種鹽泥處理方案:制備鉆進液制備吸附劑，制備有機肥料,進行污水處理制備建材.同時提出技術融合，實現(xiàn)鹽泥與其他廢棄物的綜合利用方案.【期刊名稱】《氯堿工業(yè)》【年(卷)，期】2019(055)004【總頁數(shù)】3頁(P1-3)【關鍵詞】氯堿;鹽泥;資源化;綜合利用;技術融合【作者】趙學軍【作者單位】濱州市技術學院仙東濱州256600【正文語種】中文【中圖分類】TQ114.22018年中國燒堿產(chǎn)能為4258萬t/a，表觀消費量約為3400萬t。從2018年燒堿的市場分析，燒堿產(chǎn)能仍保持增長態(tài)勢。燒堿生產(chǎn)過程中以氯化鈉為原料，電解生產(chǎn)氯氣、氫氣和燒堿，同時在鹽水精制過程中產(chǎn)生大量的泥漿，經(jīng)過壓濾工序形成固體的鹽泥。國內(nèi)燒堿生產(chǎn)一般以海鹽、湖鹽、井鹽和巖鹽為原料，國內(nèi)的裝置每生產(chǎn)1t燒堿產(chǎn)生50~60kg鹽泥。根據(jù)燒堿產(chǎn)量分析，2018年產(chǎn)生170萬~204萬t鹽泥。鹽泥中的含鹽量5%~8%，按下限5%計算，合170x5%x200=1700(萬元/a)。僅NaCl就白白浪費掉1700萬元/a，并且還有其他的有價值成分，鹽泥的有效回用將是企業(yè)一個利潤點。鹽泥中的氯含量較高，隨意排放容易造成土壤污染。如果不能有效處理，占用大量土地堆存，將會成為城市綠色發(fā)展的一大障礙，嚴重影響城市的形象和環(huán)境，同時造成環(huán)境污染和經(jīng)濟浪費?，F(xiàn)在社會倡導創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，氯堿企業(yè)應該積極采取措施，實現(xiàn)鹽泥的綜合利用，變廢為寶，完善產(chǎn)業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟。1制備鉆井液在石油和鹵鹽開采中，形成了大量的廢舊油井和廢舊采鹵井注水采空區(qū)，鹽泥作為井下回注液可以充分填充這些井的空穴，既實現(xiàn)了鹽泥的利用，又避免了空穴塌方造成的危害。除此之外，鹽泥在石油行業(yè)還有一重要的利用價值。鹽膏層(以鹽或石膏為主要成分的地層)鉆井的關鍵技術之一是鉆井液技術，鹽膏層鉆井會出現(xiàn)鹽溶、鹽巖塑性變形、蠕變和垮塌等現(xiàn)象，我國塔里木、勝利、中原、新疆等油田進行鹽膏層鉆井時出現(xiàn)過卡鉆、套管擠壞、高壓鹽水溢流，甚至油井報廢的惡性事故，根據(jù)鉆井理論和實踐摸索，研究開發(fā)出了一系列飽和鹽水鉆井液。鹽水鉆井液一般由水、膨潤土、鹽、加重劑和其他化學處理劑按一定的配方組成，一般情況加重劑為鐵礦粉、重晶石和超細碳酸鈣，常用的化學處理劑為碳酸鈣、氫氧化鈉和有機高分子化合物如聚丙烯酸鹽類。鹽泥的主要化學成分NaCl、CaCO3、BaCO3、Na2CO3、NaOH、聚丙烯酸鹽類及纖維素等，在成分組成上非常相似，并且鹽泥可以認為是鹽水鉆井液半成品，經(jīng)過適當?shù)恼{(diào)制就可以作為鹽水鉆井液使用。鹽泥中除了成分相似之外，其NaCl的濃度是過飽和的且其中的Fe(OH)3、Al(OH)3和SiO2等物質(zhì)均來源于鹽膏層，與鹽膏層的地質(zhì)環(huán)境相容性非常好。在配制鹽水鉆井液過程中，加重劑重晶石和超細碳酸鈣/正電膠及CPA的制備過程與鹽泥中CaCO3和BaSO4、Mg(OH)2、CPA的形成過程一樣。鹽泥各成分在鉆井液中的作用：CaCO3、BaSO4為加重劑，NaOH、Na2CO3為pH值調(diào)節(jié)劑，CPA為有機處理劑、Mg(OH)2為增黏劑和井壁穩(wěn)定劑，NaCl、Na2SO4為化學抑制劑。周莉菊等對鹽泥制備鉆井液進行了深入的研究，以鹽泥為原料制備的鉆井液的體系密度、pH值、固相體積分數(shù)、流變性能及濾失性能都達到指標要求［1］。鹽泥應用于鉆井液不僅解決了鹽泥處理問題，而且減少了鉆井液配制過程中重晶石和石灰石開采、粉碎、磨細及加水配制工序，有效降低了鉆井液的生產(chǎn)工序，具有可觀的社會、環(huán)境、經(jīng)濟效益。2制備吸附劑采用鹽酸和硫酸除去鹽泥中SiO2和CaSO4后的溶液加入適量NaOH與Al3+、Fe3+、Mg2+部分反應形成膠體。膠體形成的反應式如下。Al3++3OH-=Al(OH)3(膠體)；Fe3++3OH-=Fe(OH)3(膠體)；Mg2++2OH-=Mg(OH)2(膠體)。Al3+、Fe3+、Mg2+與NaOH反應形成膠體。膠體與其他物質(zhì)組成的骨架絡合形成所需的吸附劑。李青等將鹽泥與丙烯酸和鈦酸四正丁酯合成的骨架反應，以過硫酸鉀為引發(fā)劑，游離的Al3+、Fe3+、Mg2+與骨架上的Ti(OC4H9)絡合形成產(chǎn)物，在600-800°C烘箱高溫處理，得到白色的多孔狀固體即是產(chǎn)品。的氮原子有孤對電子，能與吸附劑中的Al3+、Fe3+、Mg2+三種離子形成配位的化合物，當產(chǎn)品浸入硝酸鉀水溶液中時，溶液即在產(chǎn)品表面形成液膜，同時滲入管狀微孔，與微管中的3種離子接觸，生成以3種離子為中心離子為配體、K+為夕卜界的配位化合物，在微管周圍，因濃度差不斷地進入微管，與3種離子結(jié)合直至飽和，依次達到的吸附分離。李青等人對鹽泥制備吸附劑作了大量試驗。最終得出結(jié)論：鹽泥制成的吸附劑吸附率為80%，并且分離出了有利用價值的SiO2和CaSO4粉末［2］。周壽勇等采用鹽泥吸附劑對染料廢水進行了脫色研究，鹽泥吸附劑對活性紅3BS150%、活性黃3RS150%、活性藍HE-4R和活性黑GR具有很高的脫色效果，脫色率分別可以達到99.62%、93.48%、99.38%、98.97%。并且吸附飽和的鹽泥經(jīng)過煅燒后可以重復使用，實現(xiàn)了變廢為寶，有效降低了成本，增加了效益［3］。通過技術論證鹽泥作為吸附劑在理論上是可行的，需要在實際進行更精確的研究，使效益得到保障。3制備有機肥料鹽泥成分硅鈣鎂含量一般占90%以上，酸不溶物只有1%，礦物質(zhì)以堿性物質(zhì)或碳酸鹽形式存在，其中的元素是肥料的有效成分。王建平等利用鹽泥中的礦物質(zhì)展開了鹽泥制備肥料的研究［4］。鹽泥中的硅鈣鎂與泥炭中的腐殖酸基可以以絡合的形式存在，有利于農(nóng)作物的吸收，并且鹽泥配制的肥料，pH值在8~9.5之間，顯堿性，對于酸性土壤具有很好的改良作用。鹽泥制備有機肥的流程如圖1所示。圖1鹽泥制備有機肥的流程圖Fig.1Processflowdiagramoforganicfertilizerpreparationfromsaltsludge4污水處理王敏等曾對鹽泥制備七水硫酸鎂作過大量研究,制備的七水硫酸鎂轉(zhuǎn)化率為70%,符合農(nóng)業(yè)肥料的國家標準［5］。鄧炳林等采用鹽泥處理含氯酸性污水，有效降低了固廢的夕卜排量，并且減少了酸性污水的燒堿用量，有效實現(xiàn)了減排降耗目的［6］。兩個研究都取得了良好的效果。若將2種處理方案進行有機結(jié)合，將是處理含的酸性廢水的有效方案?，F(xiàn)在對于酸性污水一般采用NaOH作為中和劑，而鹽泥中含有大量的CaCO3和Mg(OH)2等堿性物質(zhì)，采用鹽泥代替氫氧化鈉，對鹽泥進行了資源利用，減少了鹽泥的排放量，將Ca2+和Mg2+轉(zhuǎn)化為CaSO4和MgSO4，既節(jié)省了燒堿的投入，又可以制備MgSO4?7H2O，實現(xiàn)了廢料的價值利用。鹽泥與含的酸性廢水處理流程圖如圖2所示。圖2鹽泥與含硫酸根的酸性廢水制備七水硫酸鎂流程圖Fig.2Processflowdiagramofmagnesiumsulfateheptahydratepreparationfromsaltsludgeandacidicwastewatercontainingsulfate5制備建材鹽泥中的主要成分CaCO3也是水泥的主要成分，采用鹽泥制備水泥備受關注。郝長青等作了大量的研究，將鹽泥烘干之后，與液體助磨劑共摻，有效降低了水泥熟料單耗，帶來良好的經(jīng)濟效益［7］。常新軍等以鹽泥和粉煤灰為原料制備輕質(zhì)陶粒，質(zhì)量指標符合GB/T174311-2010《輕集料及其試驗方法》的標準，并進行了中試［8］。鹽泥經(jīng)過復配之后燒制可以生產(chǎn)建筑材料，瓷磚的原料瓷土主要成分為Al2O3、K2O、Na2O、CaO和MgO。成分與鹽泥的成分元素非常接近，可以采用一定的鹽泥摻雜比，將鹽泥引入瓷磚生產(chǎn)中來，鹽泥生產(chǎn)瓷磚流程圖。圖3鹽泥摻雜制備瓷磚的流程圖Fig.3Processflowdiagramofpreparingceramictilebydopingwithsaltsludge6結(jié)語鹽泥的資源化利用是社會發(fā)展的需要，隨著技術的發(fā)展，鹽泥的利用技術將從試驗階段發(fā)展到工業(yè)化裝置。分析以上技術各有所長，在鹽泥的處理問題上，因地制宜，可以有效結(jié)合多種治理技術，真正做到節(jié)能經(jīng)濟，減排降耗，充分發(fā)揮自身的資源優(yōu)勢，聯(lián)合其他產(chǎn)業(yè)多元開發(fā)利用，實現(xiàn)氯堿企業(yè)綠色、環(huán)保、健康、持續(xù)的發(fā)展。參考文獻【相關文獻】周莉菊，馮家滿，趙由才，等.鹽泥作鹽水鉆井液添加劑的實驗研究[J].無機鹽工業(yè).2008,40(8):50-52.李青，丁澤人，盧小平，等.利用氯堿廠廢棄鹽泥制備吸附劑[J].無機鹽工業(yè)，2005，37(3):40-42.周守勇，薛愛蓮，趙宜江.鹽泥對活性染料廢水脫色處理的研究[J].全國化學工程與生物化工年會，2008.王建平，梁毓平，梁上疆，等.利用氯堿廠廢棄鹽泥制備堿性有機肥的研究[J].200