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国内外对工业废碱渣的处理,除以合理排放、堆存外,尚无好的解决方法,更没涉及到用碱渣回填大型盐矿溶腔的问题。由于工业碱渣对水的吸附和保留能力很强,单靠自然风干需要四、五年甚至更长的时间,并且大型盐矿溶腔中充满着大量的卤水,将碱渣浆液回填到腔内,会因其颗粒粒径小、质轻,布朗运动作用大于重力沉降而悬浮在卤水中难以沉降,填腔后抗压强度也很低,影响了土地的使用和创造经济价值。针对该问题,本文从研究碱渣浆液的絮凝剂着手,通过用阴离子改性的聚丙烯酰胺作絮凝剂,对浆液中碱渣颗粒的电中和与架桥作用,形成较大絮体,使其在卤水中更易沉降和固结。同时为了加强碱渣的抗压强度,通过加入水玻璃、氟化钠、水泥等添加剂,使其和碱渣浆液中的颗粒形成凝胶来达到强度的增加。实验得到如下结论:(1)当聚丙烯酰胺用量5.0g,甲醛溶液5.7g,亚硫酸氢钠7.28g,反应温度60℃,pH为9,反应时间2~3h时,通过红外光谱仪分别对改性前后的聚丙烯酰胺进行表征,对比各组的红外光谱图可知,实验成功地将磺酸基团引入到了聚丙烯酰胺侧链上。(2)对比改性的300、700和1200万分子量的聚丙烯酰胺在同一用量下的透光率随波长的变化曲线可知,当用量为0.03g时,改性的700万分子量的聚丙烯酰胺对浆液起到的絮凝效果最好。当用量为3.00g时,对应改性的700和1200万分子量的聚丙烯酰胺,透光率随着波长的增加均在约50%~70%之间变化,絮凝效果相当。而改性的300万分子量的聚丙烯酰胺,透光率随着波长均在约45%~65%之间变化,絮凝效果相对较差。并且当用量分别为0.15g、0.30g和1.50g,使用改性的700万分子量聚丙烯酰胺时,所对应的曲线虽然较靠近,而絮凝的效果已经达到70%。在使用改性的1200万分子量的聚丙烯酰胺时曲线差别较大,絮凝效果变化较大,但不超过50%。因此,最终选用改性的700万分子量的聚丙烯酰胺作絮凝剂。(3)在1000ml量筒中测试碱渣沉降实验。通过浆渣体积随时间的变化曲线对比改性前后聚丙烯酰胺对碱渣浆液的絮凝效果,并由浆渣的最终体积与起始体积的比值说明改性前后聚丙烯酰胺对碱渣浆液密实程度的影响。(4)对于碱渣浆液絮凝沉降以及增强的较佳配方为:碱渣300g;饱和卤水以30g粗盐/100mL蒸馏水的浓度标准配制,共400mL;改性聚丙烯酰胺1.50g。(5)通过加入水玻璃、氟化钠和水泥等增强剂研究其对碱渣强度的影响。分别用压缩机和自制的十字板剪切装置弹簧测力器测定下层沉淀的抗压强度和剪切强度。结果表明,水玻璃、氟化钠和水泥均可以提高碱渣的强度。其中,水泥单独添加时即可达到强度要求。综合其效果和经济成本考虑,较好的配方为:聚丙烯酰胺1.50g,水玻璃3.00g,氟化钠20.00g。本课题为碱渣填腔造地提供了一种新的思路,扩大了废碱渣的应用领域,有利于环保。