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制盐工业在国民经济中占有重要的经济地位,是国民经济的重要组成部分。制盐工业既包括对原盐的开采、生产,还包括从制盐母液中提取其他化工产品。其中烧碱和纯碱2个行业和制盐工业息息相关,共同消耗了约90%的原盐。据国家统计局统计数据,2022年全年原盐累计产量达到4 986.4万t。随着政策的调整以及制碱工业的发展,对于原盐的需求将不断提升。
在烧碱生产过程中,盐水精制过程将产生大量的泥浆,经过压滤工序形成盐泥。受制于原材料以及生产工艺,国内生产1 t烧碱所产生的盐泥普遍比国外多出1.5倍。按照生产1 t烧碱产生30~50 kg盐泥计算,全国1年的盐泥生产量已超过100万t[1]。目前盐泥的主要处理方法是直接倾倒,掩埋。这种处理方式不仅浪费了盐泥中用途广泛的无机盐资源,而且还占用了大面积的土地资源,甚至造成土壤、水资源以及大气污染。采用科学、环保、经济的方式解决氯碱工业中盐泥废弃物资源利用问题,是目前科研工作者所努力的目标。
盐泥是制盐企业在卤水净化过程中除去卤水中Ca2+、Mg2+及其他杂质而形成的固体废物,主要含CaCO3及少量Mg(OH)2、CaSO4和NaCl,部分企业生产的盐泥中含有Hg、As、Cd等重金属,所含物质的具体组分因不同生产工艺而有所差别。在氯碱工业中,使用大量的精制盐水作为电解质,在精制盐水电解之前,盐水经过化学药剂与杂质离子反应,再通过漂浮、沉淀和过滤等物理方式脱出如Mg(OH)2、CaCO3等杂质。而在电解的过程中,不仅会产生NaOH、H2和Cl2,还会产生大量的NaCl和KCl等盐类物质。这几种杂质共同组成了盐泥。在制碱工业中典型盐泥的成分见表1。其中,CaCO3,47.04%;NaCl,20.03%;Mg(OH)2,4.57%。由此可见,氯碱盐泥在回收NaCl以及利用钙镁等元素制备高附加值产品方面有着广阔的前景。
由于盐泥中含有高含量的可回收利用的成分,催生了多种盐泥资源化利用的方法和工艺,对其进行加工制备与钙相关的工业产品,如纳米CaCO3、纳米Mg(OH)2以及醋酸钙镁等,或是将其运用到脱硫等工艺中。实现了以废制废、节能减排、变废为宝、绿色循环和降低费用等多重目标。
本文从技术、产品性能和成本等方面总结了近年来研究人员发明或者已经投入使用的一些盐泥综合利用的方法,从处理方法、原理和成本等方面分析其可行性,旨在为盐泥高效、低成本综合利用开发出新的途径。
盐泥资源开发利用进展
Research progress on comprehensive utilization of brine sludge resources
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摘要: 我国氯碱工业规模庞大,盐泥是氯碱精制过程产生的固体废弃物,盐泥的不合理处置带来的环境污染和资源浪费问题越来越受到关注,盐泥的资源化利用是该行业亟须解决的问题。文章总结了盐泥在制备建筑材料、回收化工产品以及环境修复应用3个方向的应用现状,从技术发展现状、产品性能和经济成本分析入手,进一步评估了盐泥资源化利用的可行性;盐泥中含有大量钙镁化合物,以盐泥为原料制备水泥、人造石等建筑材料,在降低原料成本的同时可加强建筑材料强度;通过中和提纯等物理化学方法可从盐泥中回收氯化钙和硫酸镁等多种化工产品,结合超声等方法可用于硫酸钙晶须和纳米氢氧化镁等高附加值产品的制备;改性后的碱性盐泥材料在酸性废水处理、湿法脱硫和酸性土壤改良等环境修复过程中具有广阔的应用前景。盐泥资源的开发利用对氯碱工业具有重要的经济价值和环境意义。Abstract: China's chlor-alkali industry has a large scale. And brine sludge is a solid waste produced in the refining process of chlor-alkali. The environmental pollution and resource waste caused by the unreasonable disposal of brine sludge have been paid more and more attention, and the resource utilization of brine sludge is an urgent problem to be solved in this industry. The application status of brine sludge in preparation of building materials, recycling of chemical products, and environmental remediation was summarized, and the feasibility of brine sludge resource utilization was further evaluated according to the technology development status, product performance, and economic cost. Salt mud contains a large amount of calcium and magnesium compounds. Using brine sludge as raw material to prepare cement, artificial stone, and other building materials, can reduce the cost of raw materials and enhance the strength of building materials. Various chemical products such as calcium chloride and magnesium sulfate can be recovered from brine sludge by physical and chemical methods such as neutralization and purification. Combined with ultrasonic methods, it can be used to prepare high-value-added products such as calcium sulfate whisk and nano-magnesium hydroxide. The modified alkaline brine sludge materials have broad application prospects in environmental remediation processes such as acid wastewater treatment, wet desulfurization and acid soil improvement. The exploitation and utilization of brine sludges have important economic value and environmental significance for the chloralkali industry.
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表 1 典型氯碱盐泥的组分分析
Table 1. Component analysis of typical chlor alkali salt sludge
组成 含量/% NaOH 0.02 NaCl 20.03 Na2SO4 0.41 Na2CO3 0.03 H2O 9.51 Mg(OH)2 4.57 CaCO3 47.04 SS 18.39 -
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