吳 蓬，張 濤，耿玉倩，黃詩博，王溫心，呂憲俊

(山東科技大學 化學與生物工程學院，山東 青島 266590)

堿渣是在氨堿法制堿過程中鹽水精制和蒸餾回收氨后排放的堿性殘渣，其pH值一般為10～12[1-2]，目前普遍認為無回收利用價值，多采用就地堆積的方式進行處理。據(jù)統(tǒng)計，堿廠每生產(chǎn)1 t純堿要產(chǎn)生大約0.3 t的堿渣[1]。一個年產(chǎn)80萬t純堿的堿廠，堿渣的年排放費用高達1 000萬元[3]，全國每年大概有780萬t固廢堿渣排放量。這些堿渣的堆積排放不僅給企業(yè)帶來高額的排放費用，還占用大量土地，其中的有害成份易滲入土壤，污染地下水，使土壤中的微生物死亡，土壤因此失去腐解能力，變?yōu)辂}堿地。除此之外，由于堿渣粒度極小，非常容易隨空氣被人體吸入，危害人們身體健康[4]。

近年來，國家對環(huán)保的要求日趨嚴格，因此，如何高效處理堿渣成了國內(nèi)外專家和企業(yè)亟待解決的問題，提出了利用堿渣在海上灘涂圍埝筑壩、填海造地、工程回填土、綠化工程種植基質(zhì)填墊土、筑路填墊土等應用思路[5]，但到目前為止，我國的堿渣利用率僅為3%～4%[6]，依然沒有得到大規(guī)模應用。

大量研究表明，堿渣的物相組成以CaCO3、CaSO4、Ca(OH)2、CaCl2等鈣鹽為主，具有高堿性，適宜作為堿激發(fā)膠凝材料的原料來使用。以堿渣和礦渣為原料，可以制備出堿渣-礦渣復合膠凝材料，水化產(chǎn)物主要為水化硅酸鈣、水化碳鋁酸鈣和水化硅鋁酸鈣，粒徑在5～10 μm之間，互相搭接形成致密三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使材料具有較好的力學性能[7-8]。本文中重點介紹堿渣在膠凝材料制備領域的研究利用現(xiàn)狀，為堿渣的綜合利用提供參考。

1 堿渣的理化性質(zhì)

氨堿法制堿過程主要包括鹽水精制、石灰乳制備、氨鹽水碳酸化、CO2氣體壓縮、重堿煅燒得到純堿、蒸餾回收氨及成品包裝工序。堿渣是在氨堿法制堿過程中排出的固體廢棄物，主要包括以下2個來源：為了使氨能夠回收再利用，將含有氨的濾液和石灰乳進行蒸餾，蒸餾后產(chǎn)生的CaCO3、CaCl2及石灰石帶來的SiO2、CaCO3等固體殘渣；在鹽水精制生成氨鹽水的過程中，產(chǎn)生的含有CaCO3等物質(zhì)的一次、二次鹽泥等混合型固體物料[9]。

堿渣的化學成分主要為無毒的無機化合物，呈白色顆粒狀，俗稱白泥，具有粒度小、空隙大、水溶液呈堿性等特點，顆粒通常帶負電荷，具有溶膠的性質(zhì)[10]。不同氨堿廠在制堿流程中使用的工藝大同小異，但原料性質(zhì)和比例有所差別，因此產(chǎn)生的堿渣化學組分存在一定差異。大量研究結(jié)果[1]表明，堿渣所含的化學元素主要為Ca、C、Cl、Mg、Na、Si、Al等，化學組分主要為CaCO3、CaCl2、NaCl、Ca(OH)2、CaSO4、MgO、SiO2、Al2O3及一些其他鹽和水不溶物等[1,3-4,10-18]，堿渣的化學組分的質(zhì)量分數(shù)如表1所示。

表1 堿渣的化學組分的質(zhì)量分數(shù)

堿渣顆粒的粒徑通常較小，粒徑≤25 μm的顆粒質(zhì)量分數(shù)可達95%以上[10]，其中，粒徑≤1.6 μm的顆粒質(zhì)量分數(shù)可達50%以上[4,11]。堿渣多為粉粒狀、蜂窩狀，表面粗糙，主要為由棒狀、紡錘狀的納米級CaCO3形成的團聚體多孔CaCO3，與棒狀CaSO4等共同組成多孔聚集體顆粒形態(tài)，堿渣的結(jié)構(gòu)骨架松散、孔隙發(fā)達[16,19]。顆粒間的空隙主要包括團聚體多孔CaCO3與CaSO4之間的空隙、團聚體顆粒之間的微米級孔隙以及團聚體顆粒內(nèi)部的納米級孔隙，而氯離子主要存在于顆粒間的空隙及CaCO3顆粒內(nèi)的微米級孔隙中[6]。

堿渣的SEM圖像如圖1所示。由圖1(a)可見，團聚體顆粒之間以點接觸方式堆積在一起形成松散聚集體，結(jié)構(gòu)松散、孔隙率高，使其具有31 m2/g以上的比表面積[11]；由圖1(b)可見，在自然狀態(tài)下，納米級顆粒相互堆疊搭接形成微米級輻射球狀團聚體顆粒。經(jīng)過600 ℃以上高溫處理之后，團聚體顆粒表面發(fā)生明顯熔融現(xiàn)象，顆粒粘結(jié)在一起，形成由新的熔融固結(jié)有孔顆粒組成的結(jié)構(gòu)骨架，團聚體的松散程度降低，致密度提高，孔徑增大，但孔隙率降低[16]。

(a)松散聚集體(b)微米級輻射球狀團聚體顆粒圖1 堿渣的SEM圖像Fig.1 SEMimagesofsodaresidue

堿渣特殊的化學組分和結(jié)構(gòu)決定其具有某些特定的性質(zhì)和用途。堿渣呈堿性，pH值一般在10～12之間，可與酸性物質(zhì)發(fā)生反應，起到中和的作用，可用來改良酸性土壤等[1,3]；堿渣中含有的SiO2等成分，經(jīng)過適當處理之后可用于制備水泥、磚等工程建筑材料[1,3]；Ca、C、Cl、Mg、Na、Si、Al等是堿渣的主要化學元素，可用于制備鈣鎂多元復混肥料或土壤改良劑等[10]；堿渣的化學成分中含有大量的鈣鹽，可作為潛在的鈣源使用[1]；Ca(OH)2可以為膠凝材料的水化提供一定的堿性環(huán)境，可溶性氯鹽和硫酸鹽能夠促進水化反應的進行，CaCO3等難溶性物質(zhì)在水化產(chǎn)物中起骨架作用，有利于膠凝材料強度的提升；堿渣的粒度小、孔隙率和比表面積大，粒子表面帶負電，具有膠體性質(zhì)，表面吸附性很強，可用作吸附劑、填料、保水劑等[1,3,10,16]。由于堿渣中氯化物含量較高，使得堿渣的利用受到一定限制，尤其是在建筑行業(yè)的應用[10]。

2 堿渣在膠凝材料制備中的應用

堿渣主要化學組成為CaCO3、Ca(OH)3、CaCl2、CaSO4等，溶解于水后能夠形成堿性環(huán)境，其中Ca(OH)2、CaCl2和CaSO4等通?？勺鳛槟承┗鹕交屹|(zhì)材料(如礦渣、粉煤灰等)的激發(fā)劑使用，在制備堿激發(fā)膠凝材料方面有很大的應用潛力[17]。按照火山灰質(zhì)材料種類的不同，堿渣在膠凝材料方面的應用主要可分為堿渣-礦渣復合膠凝材料、堿渣-粉煤灰復合膠凝材料、堿渣-礦渣-粉煤灰復合膠凝材料、堿渣燒制水泥熟料等。

2.1 堿渣-礦渣復合膠凝材料

礦渣是在煉鐵過程中排出的廢渣，經(jīng)過急冷處理之后形成玻璃體結(jié)構(gòu)的粒化高爐礦渣，在堿性條件下具有潛在膠凝活性，是一種典型的火山灰質(zhì)材料。堿激發(fā)膠凝材料是一種以火山灰質(zhì)材料為主要原料，以堿金屬或堿金屬鹽為激活劑而制成的由[SiO4]4-四面體和[AlO4]5-四面體構(gòu)成的三維網(wǎng)絡狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)。堿渣中含有的Ca(OH)2可以為礦渣水化提供堿性環(huán)境。CaSO4、CaCl2、NaCl等可溶性鹽可與礦渣中的氧化硅、氧化鋁等組分生成結(jié)晶質(zhì)水化產(chǎn)物，促進強度的發(fā)展。亞微米級、納米級CaCO3顆粒能夠填充在水化產(chǎn)物孔隙中，起到填充作用，同時由于堿渣多孔結(jié)構(gòu)導致的高吸水性，相同固液比條件下有助于提高液相離子濃度，促進水化反應的進行。

堿渣可單獨激發(fā)礦渣微粉的潛在膠凝活性，但受堿渣化學成分不同的影響，對礦渣的激發(fā)效果會不同，同時存在早期抗壓強度明顯較低的缺點。劉繼中等[20]研究表明，堿渣與礦渣的最佳質(zhì)量比為20∶80，此時28 d標準膠砂抗壓強度可達到39.6 MPa，終凝時間為6.7 h，水化產(chǎn)物粒徑為5～10 μm，主要組分為水化硅酸鈣、水化碳鋁酸鈣、水化硅鋁酸鈣和3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O(即Friedel’s鹽)，這些組分相互交織在一起形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。林永會等[17]認為堿渣與礦渣的適宜質(zhì)量比為16∶84，28 d標準膠砂抗壓強度可達33.4 MPa，但是3 d抗壓強度明顯很低，≤1 MPa。

為了改善堿渣單獨激發(fā)礦渣所制備膠凝材料的性能，尤其是一些低堿度堿渣激發(fā)效果不理想的情況，往往需要在堿渣-礦渣復合體系中額外添加NaOH、CaO、CaSO4等激發(fā)劑[21]。文獻[17]表明，將NaOH添加到堿渣-礦渣體系中，可使3 d標準膠砂抗壓強度提高到20 MPa以上。徐東強等[7]實驗結(jié)果表明，在膠砂質(zhì)量比為1∶1、水膠質(zhì)量比為0.41、礦渣與堿渣的質(zhì)量比為60∶40、NaOH占膠凝材料的質(zhì)量分數(shù)為0.5%時，制備出堿渣-礦渣復合膠凝材料的3 d抗壓強度可達20.7 MPa，28 d抗壓強度可達42.2 MPa。NaOH的主要作用是促進礦渣中Ca—O、Al—O、Si—O等化學鍵斷裂，加速礦渣水化反應的進行。張立俠等[18]指出，在堿渣-礦渣復合體系中，激發(fā)效果由好到差依次為水玻璃、氫氧化鈉、碳酸鈉，在水灰質(zhì)量比為0.50、堿渣與礦渣質(zhì)量比為3∶7、生石灰質(zhì)量分數(shù)為2%、分析純水玻璃(模數(shù)為1)質(zhì)量分數(shù)為32%時，7 d凈漿抗壓強度可達40 MPa以上。

堿渣-礦渣復合膠凝材料在淤泥治理方面已經(jīng)進行了一些應用性研究，并且取得初步研究成果，但目前依然處于薄弱環(huán)節(jié)[22-24]。何俊等[25]利用堿渣和礦渣固化淤泥，發(fā)現(xiàn)當淤泥(曬干)、堿渣和礦渣的質(zhì)量比為100∶42.8∶11.4、淤泥質(zhì)量分數(shù)為80%時，在自來水環(huán)境中，浸泡28 d后抗壓強度為1.97 MPa，且浸泡時間越長強度越高；在NaCl的質(zhì)量分數(shù)為30 g/L環(huán)境中，浸泡28 d后抗壓強度為2.36 MPa，比在自來水中浸泡時要高，但隨著浸泡時間的延長強度降低；在MgSO4、NaCl和MgSO4的質(zhì)量濃度分別為15、30、15 g/L環(huán)境中，浸泡28 d后的抗壓強度均在1.10 MPa左右，延長浸泡時間對強度影響不大。在自來水和NaCl浸泡環(huán)境中，固化土表面完整，而在 MgSO4和混合液中浸泡時，固化土表面受到明顯侵蝕，表明堿渣-礦渣固化淤泥的抗NaCl侵蝕能力強，但抗 MgSO4侵蝕能力較弱。

2.2 堿渣-粉煤灰復合膠凝材料

粉煤灰作為一種火山灰質(zhì)材料被廣泛應用于水泥混凝土行業(yè)，為了提高粉煤灰的附加值，可采用某些堿性激發(fā)劑和其他活化劑激發(fā)粉煤灰的潛在膠凝活性，充分發(fā)揮其水化反應活性，因此，利用堿渣和粉煤灰制備堿渣-粉煤灰復合膠凝材料的相關研究取得了一定的進展[26-27]。

單獨采用純堿渣可在一定程度上激發(fā)粉煤灰的潛在膠凝活性，并且不同堿渣的用量對粉煤灰力學性能影響較大，在堿渣與粉煤灰的最優(yōu)質(zhì)量比為7∶3時，養(yǎng)護14 d后拌合物無側(cè)限抗壓強度約為純堿渣的6.5倍，力學性能明顯改善[19]。堿渣的粒徑大小和養(yǎng)護時長對堿渣-粉煤灰復合材料的性能具有顯著影響，堿渣粒徑≤0.5 mm時28 d抗壓強度較粒徑≤2 mm時的提高50%左右；堿渣粒徑≤0.25 mm較粒徑≤2 mm時的抗壓強度提高約500%[2]，并且在養(yǎng)護時間達到25 d左右時，抗壓強度趨穩(wěn)定[28]。

為了提高堿渣-粉煤灰復合材料的力學性能，一些外加活化劑如硅酸鈉(水玻璃)、石膏、氫氧化鈉等被引入到堿渣、粉煤灰體系中。硅酸鈉(水玻璃)能夠明顯改變堿渣-粉煤灰復合膠凝材料的性能，生成以C—S—H凝膠、N—A—S—H凝膠等為主的水化產(chǎn)物，使得材料兼顧早期和后期抗壓強度的同時具有較小的收縮率等特點[2,28-29]。其主要水化過程可分為2個階段[25,30]，第一階段為堿渣與硅酸鈉發(fā)生水化反應生成水化硅酸鈣凝膠產(chǎn)物，對材料的早期抗壓強度起到主要作用，發(fā)生的反應式為

Na2SiO3+CaCl2+nH2O→Ca2SiO3·nH2O↓+2NaCl，

(1)

Na2SiO3+Ca(OH)2+nH2O→Ca2SiO3·nH2O↓+2NaOH，

(2)

Na2SiO3+CaSO4+nH2O→Ca2SiO3·nH2O↓+Na2SO4。

(3)

第二階段為堿渣中所具有的鹽堿類物質(zhì)以及堿渣與硅酸鈉反應生成的NaOH、Na2SO4等堿性物質(zhì)，侵蝕水解粉煤灰顆粒使其溶解再聚合形成硅鋁酸鹽聚合產(chǎn)物、水化硫鋁酸鈣產(chǎn)物等，對材料的后期抗壓強度起到主要作用，其反應式為

活性SiO2+活性Al2O3+H2O+Na+→(Na+)(—Si—O—Al—O—Si—O)n，

(4)

(5)

Ca(OH)2+活性Al2O3+Cl-+H2O→3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O。

(6)

劉宇飛等[2]、劉春原等[28]將水玻璃摻入到堿渣與粉煤灰的混合物中制成注漿液，用于礦山帷幕灌漿。水玻璃加入后能夠明顯提高堿渣-粉煤灰注漿材料的抗壓強度，縮短其凝結(jié)時間，當液固質(zhì)量比為1.1、堿渣與粉煤灰的質(zhì)量比為2∶3、水玻璃濃度為2 mol/L時，固結(jié)體的28 d抗壓強度可達到17.78 MPa，終凝時間為295 min。采用石膏替代部分硅酸鈉能夠降低堿渣-粉煤灰復合膠凝材料的成本，石膏在水化過程中的作用主要體現(xiàn)在能夠與粉煤灰中的活性Al2O3發(fā)生反應生成大量鈣礬石(AFt)，通過消耗粉煤灰生成物的方式促進粉煤灰水解反應的進行。石膏替代硅酸鈉后能夠顯著提高堿渣-粉煤灰基材料的抗壓強度，縮短其凝結(jié)時間，當石膏替代40%(質(zhì)量比)的硅酸鈉后，與單一硅酸鈉時相比，28 d抗壓強度提高了348%，終凝時間縮短了83%[12]。

氫氧化鈉作為粉煤灰有效激發(fā)劑的研究已被廣泛報道，在此基礎上添加堿渣能夠促進Si—O—Al鏈的聚合反應和含鈣類沸石相地質(zhì)聚合物的生成，從而促進抗壓強度的提高，當堿渣的質(zhì)量分數(shù)為27%時，60 d膠砂抗壓強度可提高約140%[13]。李寶佳等[31]以水泥和生石灰為外加劑，改善堿渣-粉煤灰基材料的性能，當堿渣與粉煤灰的質(zhì)量比為40∶60、水泥和生石灰的質(zhì)量分數(shù)分別為9%和5%時，其28 d抗折強度和抗壓強度最好，可分別達到3.59、9.71 MPa。當粉煤灰與堿渣質(zhì)量比為2∶1，取代水泥質(zhì)量分數(shù)為30%時，水泥-粉煤灰-堿渣水泥砂漿的力學性能與42.5R普通硅酸鹽水泥砂漿的相近[32]。經(jīng)過900～1 000 ℃高溫煅燒后的堿渣，與一定比例的石灰石、煤矸石、粉煤灰混合可以得到28 d抗壓強度為43.8 MPa、抗折強度為6.6 d的堿渣-粉煤灰復合膠凝材料[33]。

2.3 堿渣-礦渣-粉煤灰復合膠凝材料

礦渣是一種高鈣型的火山灰質(zhì)材料，而粉煤灰是一種高硅高鋁型的火山灰質(zhì)材料，為了充分利用這2種材料的化學成分特點，理論上將其進行復配利用將有利于材料性能的改善。孫家瑛等[34]利用質(zhì)量分數(shù)分別為30%的堿渣、23%的礦渣、30%的粉煤灰、12%的脫硫石膏以及5%的復配激發(fā)劑，制備出的復合膠凝材料的3、28 d抗壓強度分別為15.6、40.1 MPa，其物理力學性能滿足PC 32.5復合水泥的技術要求。在用于淤泥土的固化時，新型堿渣-礦渣-粉煤灰復合膠凝材料的質(zhì)量分數(shù)為20%時，其固化土工程特性基本與復合水泥質(zhì)量分數(shù)為10%左右時相當。喻光勇等[35]利用堿渣、礦渣和脫硫石膏制備出無熟料堿渣膠凝材料，當堿渣、礦渣、粉煤灰、脫硫石膏質(zhì)量比為20∶30∶35∶15時，所制備出的復合膠凝材料3、28 d抗壓強度分別為12.6、40.5 MPa，終凝時間為138 min，達到PC 32.5復合硅酸鹽水泥的技術要求，且脫硫石膏對材料性能的影響最大，隨著石膏用量的增加抗壓強度先增大后減小，當脫硫石膏質(zhì)量分數(shù)為15%時最佳。

2.4 堿渣燒制水泥

堿渣中具有較高的CaCO3含量，可作為燒制水泥過程中的鈣質(zhì)原料使用，同時含有一定量的Si、Al、Fe的氧化物，也是水泥燒制過程中所需要的硅、鋁、鐵質(zhì)矯正原料。早在1977年，研究者曾用堿渣代替石灰配成飽和系數(shù)為0.93～0.95、硅酸系數(shù)為2.2～2.5的混合料，最終得到水泥制品[36]。侯貴華[37]以堿渣為主要原料制得以阿利尼特、少量的C2S和以C11A7·CaCl2為主要礦物組成的白色水泥熟料，適宜燒結(jié)溫度為1 150 ℃，3、28d抗壓強度可分別達到25.10、43.20 MPa。Gültekin等[38]以質(zhì)量分數(shù)分別為39.05%的干燥堿渣、39.05%的石灰石、20.61%的黏土和1.3%的鐵礦石為原料、燒結(jié)溫度為1 150 ℃時，燒制成阿利尼特水泥熟料，主要礦物組成為阿利尼特、貝利尼特及少量的C3A、C11A7·CaCl2和Ca3(SiO4)Cl2，添加質(zhì)量分數(shù)為12%的石膏后，配制成阿利尼特水泥，但28 d砂漿抗壓強度僅為29.2 MPa。Wang等[39]以質(zhì)量分數(shù)分別為82.46%的石灰石、5.28%的黏土、7.26%的石英砂、5%的堿渣、燒結(jié)溫度為1 400 ℃時，燒制成強度等級達到52.5的硅酸鹽水泥熟料，其3、28 d砂漿抗壓強度分別可達到23.4、53.1 MPa。

雖然大量文獻報道利用堿渣能夠制備出強度性能優(yōu)良的堿渣膠凝材料，但其也存在嚴重缺點。由于堿渣中高含量的可溶性氯鹽，使制成的堿渣膠凝材料具有很強的吸水性，產(chǎn)品不易存放，并且容易侵入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，造成鋼筋銹蝕等[6,40]。堿渣中的可溶性鎂鹽在水泥熟料燒制過程中會處于死燒狀態(tài)，包裹于水泥熟料顆粒中，在水泥水化過程中發(fā)生膨脹，破壞硬化水泥內(nèi)部的應力平衡，帶來水泥開裂、強度降低等問題，因此大大限制了其應用領域[1]。為此，堿渣脫氯脫鹽技術成為制約堿渣在水泥混凝土領域應用的關鍵。目前，脫氯方法主要有水洗法、真空脫氯法、煅燒法和電化學法等，但均存在一定局限性，而對于鎂鹽目前則沒有有效的脫除方法[15]。

3 堿渣在其他方面的應用

3.1 堿渣在環(huán)境保護方面的應用

煤炭燃燒產(chǎn)生的煙氣在排放大氣之前必須進行脫硫處理，目前采用的脫硫吸收劑主要為石灰石和石灰。堿渣具有高堿性，其中的堿性物質(zhì)主要為高含量的CaCO3，可同煙氣中的SO2發(fā)生化學反應生成石膏，從而達到煙氣脫硫的目的[41]，因此具有良好的研究應用前景。芮玉蘭等[42]利用堿渣進行煙氣脫硫?qū)嶒?，發(fā)現(xiàn)堿渣對煙氣具有良好的脫硫效果，當堿渣與電石渣的質(zhì)量比達到1∶1時，脫硫效率達到95%的工業(yè)脫硫標準。

堿渣顆粒的粒度極細，粒徑≤3.14 μm的顆粒質(zhì)量分數(shù)可達80%，因此堿渣比表面積很大，具有良好的吸附能力，在污水治理方面具有良好的應用潛力[43-44]。徐林等[11]證實了堿渣對染料廢水中亞甲基藍具有良好的吸附作用，吸附平衡時間為180 min，對亞甲基藍的去除率和吸附量可分別達到99.34%、1.99 mg/g，吸附模型符合二級動力學模型和Freundlich熱力學模型。采用十二烷基硫酸鈉改性后的堿渣，吸附平衡時間可減少至60 min，對亞甲基藍去除率仍可達98.8%，在保證去除率基本不變的前提下，能夠明顯縮短吸附平衡時間[45]。金春姬等[46-47]、曹煊等[48]研究表明，堿渣對Cd2+、Zn2+、Cu2+的吸附量可分別達到449.9、272、1 223.4 mg/g。在環(huán)境保護方面，堿渣還可治理赤潮與水華、制備養(yǎng)殖魚蝦水池內(nèi)的殺菌保健產(chǎn)品等[10]。

3.2 堿渣在農(nóng)業(yè)方面的應用

堿渣呈現(xiàn)堿性，可以用其代替石灰改良酸性、微酸性土壤的pH值，降低土壤交換性酸和交換性鋁含量，保證土壤中鈣、鎂等養(yǎng)分維持合理比例。同時堿渣中含有多種農(nóng)作物生長所需要的微量元素，如Ca、Mg、Si、K、P等，可以為土壤補充微量元素，促進有機質(zhì)的分解。王輝等[49]將堿渣投進茶園，證實堿渣可以明顯提高土壤pH值，當堿渣投入量達到500 kg/hm2時，可以將適合茶樹生長的土壤pH值調(diào)節(jié)為5.51，茶葉中的茶多酚、兒茶素、咖啡堿和葉綠素含量明顯提高，茶葉品質(zhì)明顯改善。除此之外，堿渣還可作為水質(zhì)改良劑改善養(yǎng)殖水池的環(huán)境[10]。目前，在國外，用于農(nóng)業(yè)方面的堿渣達到堿渣消耗量的40%以上[1]。

除此之外，由于堿渣內(nèi)部有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，水分能夠留存在這些孔隙內(nèi)，使得其具有較好的保水性能，提高了砂漿的保水性[22]。堿渣可用于制備主要成分為CaCO3的白泥填料，代替輕質(zhì)CaCO3用于橡膠制品的生產(chǎn)[50]。堿渣與粉煤灰或水泥等材料按一定質(zhì)量比例混合后，可制成物理力學性能優(yōu)于一般素土的工程土，但由于氯化物等易溶性鹽易溶解流失，會引發(fā)塌陷等工程問題，同時還易風干粉化[1,51]。同時，堿渣中高含量的有CaCO3、CaCl2、NaCl等也可用于制磚，但可溶性的氯化物鹽類會使磚產(chǎn)生泛霜現(xiàn)象[15]。

4 結(jié)論及展望

1)堿渣的化學組成主要為CaCO3、CaCl2、NaCl、Ca(OH)2、CaSO4、MgO、SiO2、Al2O3及一些其他鹽和水不溶物等，呈白色顆粒狀，pH值一般為10～12，粒徑≤25μm的顆粒質(zhì)量分數(shù)可達95%以上，結(jié)構(gòu)為團聚體多孔CaCO3與CaSO4等共同組成的多孔聚集體顆粒形態(tài)，孔隙發(fā)達，顆粒通常帶負電荷，具有溶膠的性質(zhì)。

2)堿渣中含有的Ca(OH)2可為火山灰質(zhì)材料的水化提供堿性環(huán)境，CaCl2、NaCl、CaSO4等可與火山灰質(zhì)材料中的氧化硅、氧化鋁等組分生成結(jié)晶質(zhì)水化產(chǎn)物，CaCO3顆粒主要起到填充作用，使其在堿激發(fā)膠凝材料制備方面具有巨大的應用潛力。以堿渣、礦渣為主要原料可制備出3、28 d抗壓強度分別達20.7、42.2 MPa的堿渣-礦渣復合膠凝材料；以煅燒堿渣、粉煤灰為主要原料可制備出28 d抗壓強度為43.8 MPa堿渣-粉煤灰復合膠凝材料；堿渣作為燒制水泥熟料過程中的鈣質(zhì)原料使用，可燒制成強度等級達到52.5的硅酸鹽水泥熟料，其3、28d抗壓強度分別可達到23.4、53.1 MPa。另外，堿渣也可用于煙氣脫硫、污水處理、改善酸性土壤等方面。

3)堿渣中高含量的可溶性氯鹽易引發(fā)工程塌陷、鋼筋銹蝕等問題；堿渣中的可溶性鎂鹽包裹于水泥熟料顆粒中，在水泥水化過程中發(fā)生緩慢膨脹，帶來水泥開裂、強度降低等問題。

4)今后研究應著重于將堿渣和其他活化劑復合使用，制備高強度堿渣復合膠凝材料；加強對可溶性氯鹽等含量較高的膠凝材料應用領域的探索，尤其是在礦山固體廢棄物固結(jié)堆存等領域的應用研究；同時加強堿渣脫氯脫鹽工藝方法的研究，進一步拓寬堿渣的應用領域。