【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及利用大颗粒废砂置换并制备路基填筑，尤其涉及一种氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法。
技术介绍
1、纯碱工业被称为工业之母，在经济发展中占有十分重要的地位。纯碱生产中45％左右采用氨碱法，氨碱法的生产规模每年达3000万吨。氨碱法生产工艺中会产生大量的废液，据统计每生产1吨纯碱需要排放废液约10m3废液。“岩盐资源充填式水溶开采新技术”提出将制碱过程中生产的废液与碱渣以及脱硫石膏按照设计液固重量比调制成混合充填浆液，将其通过管道充填至地下岩盐溶腔中，处理废液与碱渣的同时，利用沉淀碱渣有效充填地下岩盐溶腔，消除采盐溶腔存在的地质隐患；该工艺需要将废液通过管道由碱厂运输至岩盐矿区溶腔附近。氨碱法废液中含有一定量的大颗粒废砂，其中的大颗粒的粒径≥0.075mm，大颗粒废砂对废液运输管道冲刷也比较严重，造成废液输送管道磨损以及管道弯道处及接口点的堵塞，影响废液运输并存在较大的安全风险。如何处置氨碱法排放废液中大颗粒废砂是企业面临的一大难题。
2、针对氨碱法排放废液中大颗粒废砂，企业提出氨碱法制碱设备系统中增加球磨机研磨工艺，将废液中的大颗粒废砂进行研磨粉碎，使得废砂粒度＜0.2mm，消除管线冲刷的隐患，确保矿区注井的运行。但该方法前期一次性投入大，球磨机运行过程中噪音较大，会产生新的噪音源，且每年生产磨砂过程中产生大量的人力、物力与电力成本，每年在废砂处置以及球磨机维护等方面费用高达400万元，该方法仅解决废砂对设备磨损、注井影响，不产生经济效益。
3、针对上述过程背景，如何降低制碱企业废液处理
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术提出一种氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，解决制碱废液注井充填运输过程中“磨管”现象，本专利技术对大颗粒废砂的处置方法为，利用沉淀法和分砂机提取氨碱法制碱废液中大颗粒废砂后，进行水洗，进而降低废砂中的氯离子含量，控制废砂的易溶盐含量≤2％，避免后期工程泛碱和腐蚀。本专利技术将大颗粒废砂再生利用于道路材料，将废砂当作填料，置换石灰水泥土材料中部分土；通过力学性能测试，选择合适的置换配比。在满足道路承载力要求的同时，解决固废堆放占地与环保问题，降低道路原料成本并带来经济效益。
2、技术方案：本专利技术氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法包括以下步骤：
3、(1)处置氨碱法制碱废液中的大颗粒废砂
4、氨碱法制纯碱工艺流程中，碳化过滤后的母液加石灰乳分解，分解出来的nh3，用蒸馏塔蒸馏的方法加以回收，反应过程中生成大量废液。大量废液中的蒸馏废液固相主要成分为caco3、cacl2、mg(oh)2，大颗粒废砂即存在其中。为对大颗粒废砂进行提取，在原有工序设备中增加中和塔装置，将来自氨碱法蒸吸工序的蒸馏废液送入中和塔底部沉淀。粒度大的固体物由塔下排出，经螺旋分砂机分砂后，得到废砂，在设备适当位置增加喷洒装置，利用清水对其大颗粒废砂进行喷水处理，让废砂中的易溶盐溶于水，并检测废砂中的易溶盐含量≤2％，降低大颗粒废砂中的易溶盐含量，防止后期废砂石灰水泥土腐蚀与盐渍化潜在危害，然后废砂经过螺旋给料机进入返砂仓存储。
5、(2)对废砂、石灰、水泥、土的配合比进行设计
6、(2.1)选取试验材料并得出试验材料的基本特性
7、试验所需材料为废砂、石灰、水泥和土，土选用素土。其中水泥与石灰分别购置普通硅酸盐商业水泥和灰白工业用无水石灰粉。废砂和素土材料分别从碱厂返砂仓和路基取土坑中获取。对废砂和素土进行晾晒风干处理，风干后进行破碎研磨，并过2mm筛网。取出部分废砂、土用烘箱分别进行自然含水率测试。
8、(2.2)对废砂、石灰、水泥和土的配合比进行设计
9、选取某段道路为试验段，根据试验道路原计划水泥石灰土的石灰水泥土配比作为参照组配比。假设参照组石灰水泥土质量配比为设定数值a:b:c，如参照组石灰水泥土质量配比为2:4:100。设计试验4-6组，第一组为对照试验，材料配比为废砂：石灰：水泥：土＝0:a:b:c＝0:2:4:100。分别用不同量的废砂去置换参照物中的土，标定组号依次为1、2、3、4(或1、2、3、4、5、6)。每组试验设计外掺剂石灰、水泥的质量配比不变，废砂比例依次为0％、x％、2x％、3x％、4x％(或0％、x％、2x％、3x％、4x％、5x％、6％)。土的含量对应废砂比例依次按梯度递减，为100％、(100-x％)、(100-2x％)、(100-3x％)、(100-4x％)或(100％、(100-x％)、(100-2x％)、(100-3x％)、(100-4x％)、(100-5x％)、(100-6x％)。
10、(2.3)确定废砂、石灰、水泥、土最佳含水率。
11、对每组不同目标含水率下的材料进行击实试验，计算出最佳含水率。假设已知参照组石灰水泥土的最佳含水率为y％，试验组每组设计4-6个目标含水率，目标含水率设置以y％为标准，上下浮动至增减2-3个单位含水率，即分别为(y-2)％、(y-1)％、y％、(y+1)％以及(y+2)％(取整数)。根据目标含水率要求，参照按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行轻型击实试验，根据不同目标含水率对应的不同干密度，计算并拟合得到试样的最大干密度及其最佳含水率。
12、(2.4)废砂石灰水泥土力学性能试验
13、(2.4.1)ucs试件制备参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(jtg e51-2009)中的t0805—2018无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法。结合方案配比设计与材料的最佳含水率和最大干密度，计算得到试样制备所需材料用量。根据无侧限抗压强度试验所要求的试样要具有小尺寸、均匀性好的特征，制作直径×高＝50×50mm圆柱体无侧限抗压强度试样。
14、(2.4.2)参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(jtg e51-2009)中t0805-2018无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法。强度测试：打开压力机开关，将电脑和压力机连接上，将试件放置在压力机底座上，用手柄控制压力机上压板与试件几乎接触，但不能完全接触，保持加载速率为1mm/min。记录试样破坏时的最大压力p。
15、(2.5)选择废砂石灰水泥土最佳配合比
16、根据每一组的力学测试结果绘制对应的不同置换量下的无侧限抗压强度曲线，并进行曲线拟合得到完整曲线。废砂石灰水泥土用于二级及二级以下公路，选取0.7mpa作为废砂石灰水泥土材料的7天无侧限抗压强度的筛选最低标准；并以第一组配比(即废砂：石灰：水泥：土＝0：2：4：100)下材料的无侧限抗压强度为最低要求，大于7天无侧限抗压强度的筛选最低标准和第一组配比下材料的7天无侧限抗压强度这两者条件强度的配比即为可选择配比；低于这两者强度所对应的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(1)中，粒度大的固体物由塔下排出，经螺旋分砂机分砂后，得到废砂。
3.根据权利要求1所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(2.1)中，对废砂和土进行晾晒风干，风干后破碎研磨，并过2mm筛网后，取出部分废砂和土进行自然含水率测试。
4.根据权利要求1所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(2.1)中，取出部分废砂、土用烘箱分别进行自然含水率测试。
5.根据权利要求1所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(2.3)中，根据目标含水率要求，进行击实试验，根据不同目标含水率对应的不同干密度，计算并拟合得到试样的最大干密度及最佳含水率。
6.根据权利要求5所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(2.3)中，将试样分为多份加入击实筒内击实后，从击实试样中取出圆柱形环刀试样并经过
7.根据权利要求1所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(2.4.1)中，制备圆柱体试样的过程包括称料、闷料、装模、压实、脱模、养护。
8.根据权利要求1所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(2.4.2)中，对试样进行无侧限抗压强度试验，将试样放置在压力机底座上，控制压力机上压板与试样接触，保持加载速率,记录试样破坏时的最大压力P。
9.根据权利要求1所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(2.4.2)中，由公式(1)和公式(2)计算试样的无侧限抗压强度：
10.根据权利要求1所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(2.3)中，根据目标含水率要求，进行轻型击实试验，根据不同含水率对应的不同干密度，计算并拟合得到试样的最大干密度及其最佳含水率。
...【技术特征摘要】
1.一种氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(1)中，粒度大的固体物由塔下排出，经螺旋分砂机分砂后，得到废砂。
3.根据权利要求1所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(2.1)中，对废砂和土进行晾晒风干，风干后破碎研磨，并过2mm筛网后，取出部分废砂和土进行自然含水率测试。
4.根据权利要求1所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(2.1)中，取出部分废砂、土用烘箱分别进行自然含水率测试。
5.根据权利要求1所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(2.3)中，根据目标含水率要求，进行击实试验，根据不同目标含水率对应的不同干密度，计算并拟合得到试样的最大干密度及最佳含水率。
6.根据权利要求5所述的氨碱法制碱废液中大颗粒废砂处置与利用方法，其特征在于：步骤(2.3)...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷伟，王小丫，王国栋，袁立，张冉，朱胜雪，董慧，李天若，李敏，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：
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