碱渣（工业生产过程中排放的碱性废渣）

简介

碱渣是氨碱法制碱过程中排放的废渣。我国氨碱法制碱可达421 万t / 年。由于氨碱法纯碱生产工艺的特点，每生产1 t 纯碱要向外排放0.3 t 的碱渣，一个年产80 万t 纯碱的工厂，每年用于废渣排放的费用约需1000 万元。一般情况下，碱渣采取地表堆积的处理方式，大量的碱渣沉积后形成一片“白海”，造成了周围海域的污染。因此，有效利用碱渣，变废为宝，具有明显的社会效益和经济效益，前景广阔。

碱渣处理固定化微生物法和沉淀法碱渣处理固定化微生物法和沉淀法碱渣处理方法还有固定微生物法和沉淀法。

碱渣的X射线衍射(XRD)结果表明碱渣的主要物相为碳酸钙和氯化钠，在此基础上，分别采用二氧化硅重量法、EDTA直接容量法、反滴法、EDTA直接容量法、差减法、离子选择电极法、莫尔法、硫酸钡重量法以及酸分解-烧碱石棉吸收法分析了碱渣中硅、铁、铝、钙、镁、钠、氯、硫、碳等多种元素的含量，其结果分别为3.12%、0.70%、0.79%、21.45%、7.82%、2.21%、15.65%、0.41%、5.87%，3次测定的相对标准偏差(RSD)小于5.80%，回收率实验结果在94.24%~102.34%之间。分析数据表明，该方法准确度好，精度高，成本低，能够满足工业生产中对碱渣主要元素进行测定的要求。

碱渣是以CaCO、CaSO、CaCl等钙盐为主要组分的废渣，还含有SiO等成分，因此可用于水泥等建筑工程材料；碱渣溶液偏碱性，pH 值在10 左右，可用于改良酸性和微酸性土壤；碱渣粒度很细，使得碱渣比表面积很大，具有胶体性质，可用作吸附剂等。另外，碱渣氯化物含量很高，主要以CaCl、NaCl 形式存在，其氯离子质量分数可达15%（绝干状态）。

处理方法

1、直接处理法，这种一般是以焚烧法为主要技术。

2、中和法，即对碱渣和废液采用二氧化碳或硫酸进行中和，调节pH值，然后进入污水处理厂生化处理。

3、湿式空气氧化法（WAO）：在高温高压的条件下，以空气中的氧气作为氧化剂，在液相中将有机物氧化为二氧化碳和水等无机物或小分子有机物。或在低温低压下，将碱渣中的碱化物，氧化成盐，但对COD的去除效果不理想，成本也较高。

4、化学氧化法，即采用化学药剂为氧化剂，氧化碱渣中的氧化性有机物和无机物发生氧化还原反应，从而去除污染物的方法。

5、生物法，通过微生物的新陈代谢作用，使碱渣废液中的无机物等有害物质被微生物降解转化为无毒无害物质的过程。这种方法是应用比较广泛的碱渣处理方法，且经济、实用、高效。

6. 碱渣脱硫处理法：

1）由锅炉来的烟气首先经过除尘器除尘，除尘后的烟气进入减温吸收塔进行烟气降温和初步脱除SO气体；

2)减温吸收塔内喷淋下来的吸收剂浆液汇集到洗涤浆液循环池，洗涤浆液循环池内的部分浆液返回减温吸收塔内进行循环喷淋；

3)经过初步脱硫后的烟气随后进入半干式烟气脱硫塔进一步脱硫，半干式烟气脱硫塔内喷入的浆液来自于洗涤浆液循环池；

4)经过两次脱硫后的烟气经过除尘器从烟囱排出。

本烟气脱硫方法具有脱硫效率高、吸收剂利用率高、无废水排放、脱硫塔内不易结垢，达到“以废治废”的特点。

其他方法

选用厌氧生物滤池（G-AF）和曝气生物滤池（G-baf）相结合作为生物处理工艺，厌氧生物滤池利用厌氧微生物的水解、发酵、酸化作用，大量降低COD，提高污水的生物需氧量与化学需氧量的比值（B/C），通过反硝化菌实现脱氮，还可降低污水处理成本；厌氧生物滤池的出水进入曝气生物滤池进行好氧处理，使有机物转变为二氧化碳和水，氨氮转变为硝酸银和亚硝酸根，选用高分子网状悬浮滤料，解决了反冲洗问题，选用的微生物是高效专用微生物与复合酶制剂，采用的基因工程手段对自然微生物强化与改性，提高了微生物的活性及适应性，可有效降解污水中污染物。

向装有一定量碱渣的反应器中加入一定量的沉淀剂，在一定温度下用恒温磁力搅拌器搅拌以进行沉淀反应，反应一段时间后进行澄清，澄清液即再生碱液。将沉淀滤渣在自动程序升温炉中灼烧，沉淀剂得以再生。主要化学反应为：

NaS +CuO +HO= 2NaOH +CuS

NaSR +CuO +HO= NaOH +CuSR + RS

式中，R 代表链烃基。反应生成的沉淀物主要由CuS、CuSR和未反应的CuO及吸附的有机物组成。经固液分离，沉淀物在炉中灼烧后，得到再生CuO，可循环使用，反应为：

CuS +O(空气)= CuO + SO

灼烧的尾气可用饱和NaCO 溶液吸收，生成焦亚硫酸钠副产品。

国内外碱渣综合利用途径

1、利用碱渣制建筑工程材料

（1）、利用碱渣制砌块中国煤炭科学研究院唐山分院的赵志强等通过试验，确定碱渣经磁处理脱盐后可添加在粉煤灰中，提高其制品的性能。利用磁技术除去碱渣中的可溶盐，能免除可溶盐对制品的破坏作用。将脱盐处理后的碱渣与粉煤灰分别进行活化处理，然后再分别按不小于30%的重量比配料，制作试件，分别按有关标准进行强度试验，其中两种配方强度超过标准10 Mpa，可在建筑上使用。山东海洋化工集团有限公司与山东化工研究院共同研究利用碱渣作盐田护坡砌块。主要方法是碱渣、水泥、沙子、添加剂按一定比例混合均匀，积压成型，晾干即可出成品。

（2）、用碱渣制建筑胶凝材料。

（3）、用碱渣生产新型水泥。

（4）、用于工程土、干固造地。碱渣经煅烧后可应用于工业与民用建筑地基或道路路基，也可作为低洼地的填垫材料。1981 年到1986 年，天津碱厂对用碱渣代替黄土作为填垫材料进行了研究，他们以风干的碱渣为对象，确定了不同适用对象的不同配方。1996 年天津碱厂对碱渣制工程土进行了深入研究，在周边地区进行回填试验，可满足本地区80 kpa 的地基承载要求，在接近最优含水分的情况下，回填土的承载力可达150 kpa 以上。1996 年9 月至12 月，中科院大连化物所完成了实验室规模的试验，研制出使碱渣淤泥加速干固，抗压强度增加的干固剂，并开发了加速碱渣干固的新技术，申请了发明专利。另外，杨德安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度，采用低温釉在950度釉烧，可制得符合外观、吸水率和抗折强度标准的釉面砖。王晴等利用碱渣和粉煤灰为主要原料，掺入部分水玻璃，经磨细、配料、成球以及烧成而得到高强度、低密度陶粒。日本的氨碱厂都在海边，陆地又缺乏，所以日本将碱渣浆液脱水后填海造地，废清液则排入海中。

2、用碱渣制土壤改良剂或钙镁多元复合肥料

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。大连制碱工业所1977 年使用了天津碱厂白灰埝经多年淋洗含氯较低的表层废渣，经过在湖南、福建、江西、云南四省红壤地区和大连微酸性缺钙土壤试验，取得了很好的效果。黄志红等利用广东南方制碱有限公司的湿碱渣经干燥、粉碎、筛分后，与尿素、氯化钾混合制成钙镁多元复混肥。天津市顺鸿碱渣地产开发有限公司自行研制的“碱渣、钾长石制氯化钾工艺方法”技术，利用碱渣、钾长石作原料生产氯化钾收到较好的效果。碱渣综合利用的有效途径之一是生产特种水泥，山东建材学院在山东海化集团制碱公司的支持下，进行了在碱渣盐泥中提取轻质氧化镁的研究。实验结果表明，从碱渣盐泥中提取氧化镁后的残渣，经洗涤后除去氯根，可用作水泥和其他建筑胶凝材料的原料，漂洗残渣用的水可返回，循环使用。前苏联的别列兹尼科夫斯克碱厂对碱渣进行水洗脱氧，用3 ~ 4 m的水洗1 t 干泥，可使氯质量分数小于10%，这样可用作土壤改良剂，掺入白垩使氯降到2%以下，可作为钙镁肥。波兰是利用碱渣生产钙镁肥最早、最好的国家，1974年波兰克拉克夫碱厂将40%的废渣制成钙镁肥，1975 年则将其全部制成钙镁肥。