淺析萘系高效減水劑在生產過程中產生廢渣的回收與利用

摘要：本文闡述了萘系高效減水劑生產過程中產生廢渣的原因和主要成分，并介紹了淮河公司通過改進生產工藝來減少廢渣的量并采用新型過濾裝置進行回收和處理此類廢渣，避免污染環境的一些辦法。

關鍵詞：萘系高效減水劑 過濾裝置 綜合利用 環境保護

1 概述

隨著混凝土技術的進步，高性能混凝土外加劑應運而生。如今，混凝土外加劑已成為混凝土材料不可缺少的重要組分。混凝土外加劑的問世可謂水泥基建筑材料一次大的革命。混凝土外加劑的發展也為高強混凝土、自流平直密實混凝土、高耐久混凝土、清水混凝土、碾壓混凝土、纖維增強混凝土的推廣應用提高了保證。[1]我國在20世紀70年代研制了萘系高效減水劑，全國年產量在3萬噸以上的企業有20多家，大部分廠家都是在常壓狀況下進行縮合反應，少部分廠家是帶壓狀態進行縮合反應。生產過程均會產生一定量的廢渣，如果回收和處理不當，就會嚴重污染生態環境，而環保型處理廢渣費用太高。我們安徽淮河化工股份有限公司（原淮南礦業集團合成材料有限責任公司）生產的是熊貓牌NF高效混凝土減水劑，年產3萬噸。在以前的生產過程中同樣遇到了廢渣的回收處理和排放難題，經過摸索試驗，將廢渣集中堆放，分班次利用刷釜熱水沖洗廢渣，以洗出多余的料液，分批次摻入煤中，利用廢渣中高分子有機混合物燃燒發熱來降低煤的消耗，廢渣經過處理在生產中循環利用，基本達到了廢渣不外排，不污染環境的目的。

2 萘系高效減水劑常壓生產過程中產生廢渣的原因

我們先來了解一下萘系高效減水劑的合成生產工藝，其工藝流程如圖1所示。

接下來我們分析工藝過程產生的廢渣主要原因，一部分來自生產所需各種原材料中所含的有機雜質，另一部分主要來自縮合工序。縮合工序：本工序是將含量在37%左右的液體甲醛加入到縮合釜中與90℃左右的磺化水解物料進行縮合反應。其反應方程式如下：

縮合反應是否充分，直接影響產品質量和產生廢渣的量，在縮合反應中重點控制好加甲醛的速度，以及縮合后期的反應溫度與物料的稠度。當縮合后期溫度過高時，容易發生過度聚合，即“暴聚”，生成不溶于水的大分子樹脂；當聚合度n≈9-12最好，聚合度太小影響產品質量，聚合度太大（n>13）時，產物不溶于水[2]。有機化學反應產物的轉化率不可能達到100%，這就是產生廢渣的主要原因。雖然在生產過程中不可避免地產生廢渣，但通過改進生產工藝來減少廢渣產生的量，措施如下：在磺化工序，硫酸與工業萘反應的過程中，控制好升溫速度和磺化保溫溫度并維持在160-165℃范圍，使其更多的生成我們需要的萘磺酸；在縮合工序，根據釜內物料反應狀況控制好加甲醛速度和總的加甲醛時間以及縮合反應后期的反應溫度與物料的稠度，攪拌均勻，避免發生“暴聚”現象。通過以上措施的改進，使原來每生產1噸減水劑干品產生大約15㎏左右的廢渣減少到10㎏左右。

3 廢渣的回收

在萘系高效減水劑生產過程中不可避免地產生廢渣，目前我公司生產1噸減水劑干品產生廢渣約為10千克。我們通過改進過濾裝置，使廢渣回收變的簡單、便利、徹底，并且不影響生產效率和產品質量。確切控制好生產過程中的廢渣，確保環境不受到污染。我們公司回收廢渣的過程如圖2所示：

我們以前廢渣回收所使用的過濾裝置：其體積小，存渣少，過濾網易損壞，極易被粘稠度高的物料堵塞，導致泵和管道經常損壞，需要經常維修，材料嚴重浪費和環境污染，既不利于生產，又不利于廢渣的回收。為了徹底解決上述問題，通過摸索試驗，將原有的過濾裝置改進：增強過濾網板強度，增大網眼的密度，使用耐腐蝕的不銹鋼網槽增大過濾罐的容積，增設排渣管道并且能夠利用閥門排渣，達到廢渣回收簡單徹底，方便快捷，同時，便于物料回收，對環境不產生污染，對泵和管道不產生堵塞，利于生產。

4 廢渣的綜合利用

4.1 萘系高效減水劑在生產過程中產生廢渣，其主要成分是有機高分子不溶于水的產物，生產1噸減水劑產生廢渣約10千克，全年生產減水劑3萬噸，產生廢渣300噸。目前處理廢渣的主要方式是：廢渣經清理后集中堆放，用貨車拉出填埋，既要支付填埋費用，又會污染環境，主要污染地下水，環保型處理廢渣費用太高，約為1000元／噸。

4.2 摸索處理廢渣的新方法 淮河化工公司添加劑車間技術人員在生產實踐過程中逐漸摸索出了解決廢渣處理的最佳方法：

4.2.1 理論基礎：有機高分子不溶于水的產物燃燒生成水和二氧化碳并放出熱量。

4.2.2 結合生產實際：高效減水劑生產過程中，需用熱風進行烘干成干品，車間用燃燒煤產生熱空氣的方式進行加熱烘干。

4.2.3 分班次利用循環文丘里熱水沖洗廢渣，以洗出廢渣中能溶解的料液，進行循環利用。

4.2.4 將經過清洗后的廢渣分班次摻入煤中燃燒，利用高分子有機物燃燒發熱來降低煤的消耗。

4.3 廢渣新處理方法達到的經濟效益和社會效果

①利于環保，不污染環境，解決了我公司因廢渣帶來的環保隱患；②降低煤耗，節約生產成本；③節約了環保型處理廢渣費用：1000元／噸×300噸／年=30萬元／年。

5 結論

在萘系高效減水劑生產過程中產生的廢渣回收和處理不當，就會污染我們生存的環境，帶來環保隱患。我們一方面通過摸索生產工藝的改進來減少廢渣的量；另一方面積極探索過濾裝置的改進來達到廢渣回收方便、快捷、徹底，并且綜合利用好生產過程中產生的廢渣，確保了廢渣不外排。只有這樣，才能保證我們生存的環境不受到污染。生產實踐證明，我們公司（淮河化工股份有限公司）在廢渣回收和綜合利用方面取得顯著成效。

參考文獻：

[1]《高性能混凝土外加劑》.繆昌文編著.化學工業出版社.

[2]《混凝土外加劑原理與應用》.陳建奎編著.中國計劃出版社

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