现阶段我国纯碱的生产方法主要是氨碱法,例如山东海化集团、唐山三友纯碱公司等知名碱厂均应用此方法,而利用氨碱法制作纯碱的过程中会排放一定的废液,在其长期沉淀堆积的过程中会形成碱渣,碱渣以直径在0.075至0.005毫米之间的粉粒为主要构成,颗粒比重为2.34,天然状态的含水率和容量也较大,属于粘土的范畴。
1 纯碱渣强度形成机理
1.1 纯碱渣强度来源
利用能谱分析、差热分析、X射线衍射等现代研究手段可以发现,在纯碱渣内含有文石、碳酸钙、氯化钙、氯化钠、方解石等矿物成分;利用电子显微镜可以发现,在直径不超过0.005毫米的针状或片状纯碱渣颗粒中,其表面和断口处分别具有负电荷和正电荷,所以当其聚合时通常以面-边或面-面的形式结合,当其在淡水中积累时受颗粒间排斥作用的影响形成分散结构,当其在碱渣浆液中沉积时,受盐类离子的影响,形成絮状结构[1] 。各类结构的碱渣其强度主要来源于粘聚力和摩擦力,前者主要来源于以下方面:首先纯碱渣中含有的二氧化硅、氧化铝等无主在沉淀于颗粒之间时会表现出胶结作用;其次,在颗粒之间的间距在一定范围内时会形成彼此的引力;再次,受纯碱渣塑性特征的影响,会出现主价键的结合;另外,受纯碱渣表面水自身的吸引力和张力的影响会形成毛细管应力;除此之外,理论上会形成表观机械力。而后者是纯碱渣颗粒在相互镶嵌和滑动的过程中所产生的摩擦力。
1.2 击实碱渣土强度形成机理
碱渣在被击实后会形成新的结构,其强度主要受原油强度、击实方法、碱渣含水量等因素额影响,通过扫面电镜手段可以发现在击实前后碱渣的空隙会明显降低,而且在击实的方法和力度相同的情况下,含水率最理想的碱渣在击实后的空隙会最小,但在含水量增加的同时及实碱渣的空隙也会不断的提升[2] 。碱渣土在含水率为49.9%的情况下颗粒间的毛细力相对较低,所以此时其强度并不像常规工程土那样达到最高,但随着碱渣内水分的逐渐增加,碱渣的粘聚力会随之不断的提升,使击实纯碱渣在含水率达到90%左右的同时强度达到最大,如果继续增加其含水量,使其达到140%左右,受摩擦力减少和粘聚力减少的影响,其整体强度会不断的缩减。
1.3 纯碱渣综合环境评价方法
纯碱渣对周围的空气环境、水体、土壤、城市整体景观、城市总体规划等方面均会产生严重的影响,所以在纯碱渣综合环境评价的过程中要分别对各方面产生的实际影响进行评价,以唐山三友纯碱公司为例。
首先,大气环境评价,该公司在改进前对周围空气产生了一定的影响,使扬尘的发生次数明显提升,但在改造后其1.5平方千米的颗粒物被有效的消除,使碱渣的污染范围明显缩减,而且TSP等方面的污染程度也明显的缩减,表明此纯碱厂对大气的污染程度得到明显的改善[3] 。其次,考虑到该纯碱厂的废水和粉尘沉降会对周围的水体产生影响,使水体内的悬浮物、氯离子含量等提升,进而影响水体的水质,在实践中,通过将地表裸露的碱渣隔离,使地表水体和碱渣的接触受到限制,有效的改善了周围水体的污染程度,据2014年监测发现其水体样本中的有害成分含量在国家相关的标准允许范围内。再次,随着唐山市的发展,对该纯碱厂附近的区域进行景观改造已经成为城市景观建设的必然选择,唐山市尝试在该纯碱厂附近改造后的景观的基础上建设绿地公园退工生态恢复,将其附近区域改造成为一项环保工程,这对改善周围空气质量,优化周围水体水质、美化城市等方面均具有重要的意义。
由此可见通过针对性的工程改造和综合治理,纯碱渣对环境的破坏作用可以得到限制和改善,这为碱厂的可持续发展提供了重要的支持,在环境综合评价的过程中,实质上是对环境质量综合指数进行评价,例如最大值法、算数平均法、混合加权模式法等,并结合国家的相关指标对各类方法所获取的指标进行评价,进而对整体环境实现综合评价。算术平均达在应用的过程中为克服叠加法的缺陷,降低选用评价参数项对评价结果的影响,为不同的环境污染程度创造比较条件,通常将分指数的总和与评价参数项数做比例计算。加权平均法在一定意义行将评价标准作为修正对象,通过引入适当的加权值,对具体的环境污染程度进行说明和反映;最大值法在应用的过程中可以体现污染物浓度最大的情况下对环境的污染程度,但其在应用的过程中通常所获取的指数值要小于最终污染物的分数值,使其在提供依据方面的作用被一定程度的削弱。在具体选择纯碱渣综合环境评价方法的过程中,要结合各类污染的实际情况灵活进性。
2 结语
通过上述分析可以发现,对纯碱渣强度形成机理与综合环境评价方法展开研究,对工业发展和环境保护等方面均具有重要的作用,随着工业的发展,纯碱渣的规模将不断扩大,在可持续发展政策的落实过程中,对纯碱渣进行有效的利用与管理已经成为必然选择。
摘要：随着工业的发展,碱渣在土地资源占用和生态环境污染方面的问题逐渐显现,在此背景下,本文针对为纯碱渣强度形成机理与综合环境评价方法展开研究,为缓解纯碱渣在此两方面表现出的问题作出努力。
关键词：纯碱渣,强度形成机理,综合环境评价方法
参考文献
[1] 严驰,宋旭坤,朱平,孙红月,李亚坡,张俊烽.高含水率碱渣的强度特性试验研究[J].岩土工程学报,2007,11:1683-1688.
[2] 徐玉龙,杨春和,陈锋,李银平,冀国栋.碱渣回填地下废弃盐腔室内一维沉降试验研究[J].岩土工程学报,2014,03:589-596.
[3] 郭燕文,张明义,寇海磊,郑宇炜.利用碱渣和粉煤灰制取工程土的室内试验研究[J].青岛理工大学学报,2014,03:46-49.