碱渣是一种孔隙大,颗粒细的固体废料。其主要矿物成份为文石(粒状结晶不良的CaCO3),通常其粒径仅2~5μm,但文石往往以单个颗粒形式独立存在,而且由多个文石颗粒构成集合体,由集合体进一步构成聚集体,形成架空的结构体系。集合体直径通常为10μm左右,聚集体直径则达15~25μm。因此,碱渣具有孔隙大,含水量高的特性[11]。

碱渣的粒级分配大致为:<1.6μm 49.8%;1.6~3.14μm 32.9%;>3.14μm 17.3%。其中小于1.6μm近50%,小于3.14μm大于80%,可见粒度很细,使得碱渣比表面积很大,具有胶体性质,在水中沉降速度慢,沉降物含水率高,而且难以脱水[12]。

由于碱渣的主要成份为CaCO3,而且其粒径远远小于现行石灰石—石膏法烟气脱硫的石灰石的粒径(其粒度一般为200~300目),就其物理特性优于石灰石粉。

(3) 碱渣的化学性质

受制备原料的影响,碱渣中所含的元素种类多样,且以钙、氯、硅等元素为主(见表1),其中氯化物主要以CaCl2、NaCl形式存在,其氯离子含量可达15%(绝干状态)。由于氯化物含量较高,碱渣易吸湿潮解,而且是一种高碱性物质[13]。

1.3.3碱渣的危害

碱渣的主要危害为其滤液和粉尘污染,碱渣的主要成分是碳酸钙、氯化钙、氯化钠,碱渣滤液中氯化物含量超标。由于城市发展加快,碱渣山所处的位置逐渐成了城区的中心,碱渣常年露天堆积,在风吹、日晒、雨淋的作用下,表面形成了风化干燥层。平时,碱渣粉尘会影响到周围 20 多万平方公里区域的大气环境质量,而每逢大风天气,碱渣粉尘卷入大气中,严重污染环境。碱渣的危害还不止于此。对于地势低洼,地下水埋藏较浅的城市。由于碱渣山沥出液为高含盐、高氯化物废水,经渗漏与积累会使周边地区地表水、地下水盐碱度增高,土壤日趋盐渍化。毕大园等对焦作市岩溶地下水氯离子浓度升高的原因进行了研究,指出碱厂碱渣的淋滤液是主要的影响因素[14]。

1.3.4碱渣的综合利用

综合国内外文献报道,可以将碱渣的处理利用及资源化可分为以下几种途径:

(1) 排海

这种方法是碱渣处理中最简便的处理方法,可以分为两种方式:a. 碱渣直接排海;b.碱渣经处理后排海。这种方法的优点主要在于投资小,并能利用海洋的稀释扩散作用消除碱渣的污染。但是,由于纯碱产量的不断增大,大量碱渣排入海中,势必会超出海洋系统所能承受的负荷,进而造成海洋生态系统的污染。

(2) 填海造地及工程用土

近年来,国内外不少地区利用碱渣填海造地或充当地基衬层、工程回填土并取得良好的效果。我国天津从 80 年代起利用碱渣作为填垫材料,用于厂区、住宅区及厂内铁路地基建设获得成功[15]。

(3) 制造建筑工程材料

该方法主要有利用碱渣与石灰的性质相近,利用碱渣制砖,水泥,砌块等。

a 水泥

前苏联采用碱渣代替石灰配成饱和系数为 0.93~0.95,硅酸系数为 2.2~2.5的混合料经燃烧可制得符合苏联标准的水泥。

b 砖

杨德安[16]等利用天津碱厂的碱渣和其他原料试制石灰石质釉面砖,试验结果表明当碱渣含量在19%~28%时,素烧温度为1040~1050℃,采用低温釉950℃釉烧,可制得符合外观、吸水率和抗折强度标准的釉面砖。

 (4) 制造土壤改良剂

碱渣中含有大量的农作物所需的Ca、Mg、Si 、K、P 等多种微量元素,用其作土壤改良剂,代替石灰改良酸性、微酸性土壤,可调整土壤的pH值;加强有益微生物活动,促进有机质的分解,补充微量元素,使农作物增产。

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