純堿蒸氨廢液自然蒸發池的防滲

趙吉祥　張守斌

摘要：每生產1噸純堿就產生10噸的蒸氨廢液，利用柴達木盆地蒸發量大的氣候特點，用自然蒸發池蒸發析出蒸氨廢液中的氯化鈉和氯化鈣，這樣既利于環保又有利于經濟。自然蒸發池防滲效果是蒸發過程的關鍵，越來越多的防滲實踐證明，卷材防滲是蒸氨廢液蒸發池工程理想的防滲方式。確保卷材防滲效果的關鍵之一是根據工程特性優選防滲卷材以及正確的施工方法。

關鍵詞：蒸氨廢液；自然蒸發池；防滲卷材料；優選；施工

1 引言

我國是純堿生產大國，年產量居世界第三，其中近60%為氨堿法所生產。而氨堿法每生產1噸純堿約排放廢液量達10米3 。其主要成分為氯化鈣和氯化鈉，pH值為l0～12.5。若不加利用，不僅將造成資源浪費，更嚴重的是污染環境。尤其是內地堿廠，償試強制蒸發析出氯化鈣和氯化鈉，但耗能高都失敗了，隨著我國環保力度的加大，我國提出了“東堿西移”的政策。柴達木盆地有豐富的氯化鈉、石灰石和煤炭資源，地域遼闊，發展純堿得天獨厚，特別是蒸發量大的氣候條件，可以解決蒸氨廢液綜合利用工程瓶頸問題。青海省在制定柴達木循環經濟發展中，純堿生產是主要內容之一，到2015年柴達木盆地年產純堿量達到600萬噸，產量位居全國第一，與此同時，每年有6000萬米3蒸氨廢液產生，其中得到氯化鈣約600萬噸，氯化鈉約300萬t，將蒸氨廢液中氯化鈣、氯化鈉回收利用，不但可以減少對環境的污染，還可以獲得一定的經濟效益。利用柴達木盆地蒸發量特別大的氣候條件（柴達木盆地年平均蒸發量為3529.32mm/a，年平均降水量為23.17mm/a），采用自然蒸發池蒸發析出氯化鈉和氯化鈣。自然蒸發池防滲效果是蒸發過程的關鍵，越來越多的防滲實踐證明，卷材防滲是蒸氨廢液蒸發池工程理想的防滲方式，它們的有效防滲不僅是為了減少滲漏危害，提高經濟效益和資源利用率，而且涉及工程的穩定性和環境保護等問題。因此，自然蒸發池的防滲十分重要。甚至成為整個項目能否實施、有無經濟效益的關鍵。越來越多的工程防滲實踐證明卷材防滲具有防滲效果好、施工簡便、造價較低、使用壽命長等優點，是自然蒸發池防滲的有效途徑。確保卷材防滲效果和降低防滲投資關鍵之一就是如何根據自然蒸發池的特殊性優選防滲卷材。卷材防滲在自然蒸發池工程中的應用尚處于起步階段，如何優選防滲卷材和正確的施工方法值得研究和探討。

2 防滲卷材的選擇

2.1 防滲卷材現狀及分類

國外防滲卷材的應用已有70年的歷史，而國內只有30年，但發展速度迅猛。目前國內有幾百個廠家生產幾十個品種的防滲卷材。各品種防滲卷材之間存在較大的性能差異和價格差異。常用的僅按卷材主要組份分類已不能完全體現它們之間的差異。為了便于選擇，我們可對防滲卷材進行下列分類：(1)按卷材主要組份可分為塑料類、合成橡膠類、塑料橡膠混合類、瀝青類和樹脂類等。(2)按卷材結構可分為復合(加筋)型與單(不加筋)型。筋材多為土工織物．包括機織有紡型和無紡型。加筋位置有在卷材內部、單表面和雙表面三種。加筋在卷材內部可提高卷材強度。加筋在卷材表面除提高卷材強度，還可起保護、排水、增大摩擦系數等綜合作用。(3)按卷材幅寬可分為窄幅(1m左右)和寬幅(2m 及以上)。按卷材厚度可分為0.2～2.5mm多級(4)按卷材表面狀況可分為光面、花紋和加砂型(5)按加工工藝過程可分為擠出型、壓延型和加涂型。

2.2 自然蒸發池的防滲特性

自然蒸發池的防滲工程，與水利、建筑等其它防滲工程相比，具有下列特殊性：(I)防滲對象為蒸氨廢液。蒸氨廢液的滲透會引起周圍環境的污染和破壞。因此防滲要求高(滲透率≤1．0×109m/s)；另一方面蒸氨廢液具有嚴重的腐蝕性，要求防滲材質具有強抗腐能力；(2)柴達木盆地地一般氣候環境特殊，如高溫時高、低溫時低、溫差大、紫外線幅射強度大等，要求防滲材質具有良好的溫度性能(耐高溫、抗凍和抗凍融)和抗老化性能。(3)在堆浸場、蒸發池等工程中，工程機械設備要在防滲層上進行鏟裝運作業，防滲卷材及其保護層必須具有足夠的強度和適應變形能力。(4)蒸發池的堤壩邊坡坡度較大，且防滲卷村采用空鋪，并加蓋土、鹽等保護層，因此要求防滲材料具有較大的摩擦系數或抗剪強度，以確邊坡的穩定。(5)蒸發池的防滲面積大，防滲投資在工程總投資中所占比例高，因此，要求防滲工程造價低和施工簡便速度快，以降低工程投資、縮短建設周期和提高工程經濟效益。

2.3 鹽湖開采工程防滲卷材的選擇

2.3.1 基本要求

根據蒸氨廢液的特殊性，選擇防滲卷材的基本要求為：(1)具有優良的防滲性能。卷材及其接縫的滲透率均應≤滲透率1．0×109m/s；(2)滿足柴達木盆地的特殊氣候環境要求，具有良好的抗凍、抗腐及抗老化性能；(3)應有足夠的強度和穩定性，不易破損與失穩；(4)價格較低，以降低工程投資；(5)施工簡單、快捷．以縮短建設周期；(6)應耐久性好，使用壽命長(服務年限≥0～30a)。根據上述基本要求，主要從材質、結構、規格等方面來選擇卷材。

2.3.2 材質的選擇

瀝青及改性瀝青類最低溫抗凍性能達到-10℃ ～-20℃ 、抗老化性較差，一般不適宜蒸發池的防滲；橡膠類卷材具有良好的性能，但其價格偏高，規格較單一(目前沒有寬幅和復合型)，大面積的應用也受到限制；樹脂類要(在現場)進行涂刷施工，要求有較堅實的基礎，且施工速度慢，施工質量也難以保證，不宜用于蒸發池的大面積防滲；塑料類卷材具有性能良好，價格低廉，規格齊全等優勢，是蒸發池防滲主要選用的材料。塑料類卷材目前主要生產品種有聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)。聚氯乙烯(P型)與聚乙烯許多性能相近。它們之間主要的差別體現在：聚乙烯比聚氯乙烯比重輕、單價低、耐老化和耐低溫；但聚乙烯沒有聚氯乙烯柔軟，與土、砂等摩擦系數小，不利于斜坡穩定，聚氯乙烯按其主要組份不同叉分為P型和S型。S型雖然價格較低，但力學性能和溫度性能較差，尤其是抗低溫只能達一10℃～一15℃，且幅寬多為lm，因此不宜在蒸發池防滲工程中使用；卷材中的無紡布層主要起增強及增加尺寸穩定性的作用，目前國產無紡布主要有聚丙烯、聚酯、玻璃纖維無紡布等，其中聚酯無紡布具有強度高、耐老化性能好、尺寸穩定性好等優點， 所以選用聚酯無紡布。

2.3.3結構的選擇

聚乙烯和聚氯乙烯卷材均有帶土工織物與不帶土工織物兩類。土工織物有許多品種 從抗老化出發，以選用聚脂型和聚丙烯脯型為宜。如工程無特殊要求，其規格可選用100～200g/nl 。有土工織物復合時雖然卷材價格一般要增加3～7元／m2，但具有許多優越性：(1)對防滲卷材(膜)起加筋作用．機械強度高；(2)對防滲膜起保護作用，防止施工及生產時礫石等尖銳物對其刺破和人、機構對其損壞；(3)可起排水排氣作用，加速卷材下面的軟土排水固結，防止卷材被水和氣抬起失穩，增大摩擦系數，有利于邊坡穩定；(4)當防滲膜發生破損時，由于土工織物的水力阻力，能夠限制大量漏水。因此，蒸發池防滲以選用土工織物復合型為宜，一般選用單面復合型(即一布一膜)。綜上所述，根據我們對全國幾十個卷材生產廠家的資料對比分析和在許多工程的實踐證明。蒸發池防滲以選用寬幅聚乙烯或聚氯乙烯土工織物復合防滲卷材為宜。

3施工方法

3.1堤坡整治原則

根據整治原則，首先將堤坡整形，然后按擬定的防滲結構鋪設復合土工膜。選定適合的復合土工膜及膜厚。然后進行穩定復核。由于復合土工膜與土石介質間的摩擦系數及土石介質間的摩擦系數將影響防滲體的穩定，必須復核復合土工膜與堤坡、復合土工膜與保護層的抗滑穩定性。

3.2復合土工膜的焊接

先用長100cm，寬20cm的復合土工膜料進行試焊，目測縫合格后方可正式施焊，并把目測合格的試焊樣品進行拉伸強度檢測。采用符合復合土工膜形式的相應焊法，搭接縫采用專用焊縫機焊接合格，焊縫搭接寬約lOcm。

3.3復合土工膜的施工要點

復合土工膜鋪設應力求平順，松緊適度，不得繃拉過緊；復合土工膜應與土面密貼，不留空隙。相鄰復合土工膜塊拼接可用搭接或縫接。搭接寬度可取30cm。回填時，不得破壞復合土工膜，不得使用重型機械或振動壓實。

3.4施工現場的整治

堤坡及池底的清理、平整場地，清除一切尖角雜物，欠方回填夯實、富坡削坡挖平后，方能為復合土工膜鋪設提供工作面，在施工面上噴適當的水份，消除未除去的尖角雜物。

3.5土工膜場內拼接

為了施工方便，保證拼接質量，復合土工膜應盡量采用寬幅，減少現場拼接量，聚氯乙烯卷材幅寬有lm、2m 和4m。聚乙烯卷材幅寬較大，可達8～10m，但有土工織物復合的目前最大幅寬為4米。隨著幅寬增大卷材搭接次數減少，相應施工材料消耗和施工費用降低，施工進度加快；卷材搭接處是卷材整體防滲的薄弱環節，減少搭接次數相應提高了卷材的整體防滲效果。因此卷材幅面越寬對防滲越有利。防滲卷材(膜)的厚度一般為0.2～2.5mm。由于蒸發池防滲承受水壓較小，從降低工程造價考慮，卷材厚度不必太厚。一般防滲卷材厚度(膜厚)可選0．4～1．Omm。施工前應根據復合土工膜幅寬、現場長度需要，卷在鋼管上，人工搬運到工作面鋪設。

3.6注意事項

復合土工膜的鋪設技術要求鋪設應在干燥和暖天氣進行，為了便于拼接，防止應力集中，復合土工膜鋪設采用波浪形松馳方式，富余度約為1.5%，攤開后及時拉平，拉開，要求復合土工膜與坡面吻合平整，無突起褶皺，施工人員應穿平底布鞋或軟膠鞋，嚴禁穿釘鞋，以免踩壞土工膜，施工時如發現土工膜損壞，應及時修補。復合土工膜的膜面朝上，并加蓋土、鹽等保護層，保護層的厚度為30cm。

3.7焊接

3.7.1焊接采用熱熔焊法施工，拼接包括土工布的縫接、土工膜的焊接，為了確保焊接質量，焊接應盡量在廠內進行，但為了施工方便，復合土工膜幅寬又不應太寬，必須在施工現場拼接。

3.7.2焊接工藝：第一幅土工膜鋪好后，將需焊接的邊翻疊(約60cm寬)，第二幅反向鋪在第一幅膜上，調整兩幅膜焊接邊緣走向，使之搭接10cm。

3.7.3焊接前用電吹風吹去膜面上的砂子、泥土等臟物，保證膜面干凈，在焊接部分的底下墊一條長木板，以便焊機在平整的基面上行走，保證焊接質量，正式焊接前，根據施工氣溫進行試焊，確定行走速度和施焊溫度，一般掌握行走速度1.5-2.5m/s，施焊溫度為220～240℃。拼接焊縫兩條，每條寬10mm，兩條焊縫問留有10mm的空腔，用此空腔檢查其焊縫質量。

3.8土工膜防滲檢測

可以通過肉眼檢查熔焊效果，同時，由于蒸發池中承水壓比較小,也可以直接在土工膜上噴水觀察膜下滲漏水狀況。

參考文獻

[1]王惠忠等，化學建材，中國建材工業出版社，1995．

[2] 土工合成材料工程應用手冊，中國建筑工業出版社，1994．

[3] 童陽春等，化工礦山技術，1998．