夯实复合硼泥土桩复合地基的试验分析word格式论文.docx

第一章 绪论 硕士研究生学位论文  PAGE 10 优秀毕业论文 精品参考文献资料  1.1 问题的提出 第一章 绪论 硼泥，是指使用 主要化学成份 为 2MgO·B2O3 的 硼镁矿物生产制取硼砂 （N a2 B4O7·10H2O)后剩余的泥状废渣。辽宁省的硼矿储量占全国的 80%，硼砂、硼酸的 生产已有 50 多年的历史，目前全省的硼砂生产企业有 40 多个，而其中绝大多是采用碳 化加碱法生产；生产 1 吨硼砂，要产生 4 至 5 吨硼泥，全省每年排放硼泥在 100 万吨以 上[1]。由于省内硼砂生产企业大都密集于矿产区附近，而硼泥是一种弱碱性的褐红色泥状 物，在地面堆放，不仅占地面积大，还因其碱性会使土壤变成“碱化土”，日久天长， 将使草木枯萎，寸草不长，严重影响当地农业生产与环境，成为阻碍当地经济发展的一 块顽石。 图 1.1 营口硼泥山全貌一角 国内在 20 世纪 50 年代就有学者从事硼泥的综合治理工作，众多学者们[2~7]为硼泥综 合利用研究了许多治理方案，然而目前国内这些方案对硼泥的利用率和处理能力并不 高，并且会造成二次污染，因此，硼泥的利用状况长期以来并没有得到有效的改善，辽 宁省内的硼泥堆积量已经超过了 1000 万吨，而且每年还在迅速地增加。营口市开发区曾 是硼泥堆放处，在其产业园区内已形成一个多达 700 万 m3 的硼泥山，如图 1.1。因此， 综合利用硼泥，改善环境和解决硼泥占地问题，走一条可持续发展之路已成为一个刻不 容缓的问题。 1.2 研究背景 硼（B）是一种重要的化学元素，其化合物广泛的应用于国民经济的各个部门。我国 硼资源主要集中在辽宁、吉林、青海、西藏四省，探明储量 4670.6 万吨[41]，辽宁探明储 量 2677.2 万吨，占全国的 57.32%。辽宁硼矿石类型主要为硼镁型和硼镁铁型，目前利用 的矿石主要是硼镁矿石。全省硼工业主要分布在丹东和营口地区。  1.2.1 硼泥的产生 在硼砂生产过程中,一些脉石矿物同硼矿石一同焙烧、粉碎并参与化学反应后,留下 的残渣,称之为硼泥。硼砂生产中产生的硼泥[1],其颜色为浅棕色,属于不易溶性物质, 不 含有对人体有毒的化学成分，具一定的黏结性,可塑性较好,相对密度 2.3 g/ cm3 ,堆积密 度 1.8 g/ cm3 ，粒径 100 目左右,新产生的硼泥内含 30 %左右的游离水，硼泥呈碱性，pH 值为 8～10 。 硼砂的制备方法主要有四种，其工艺流程及化学反应方程式如下： （1）加压碱解法：将预处理的硼镁矿粉与氢氧化钠溶液混合，加温加压分解得偏 硼酸钠溶液，再经碳化处理即得硼砂。 2MgO ·B2O3 +2NaOH+H2O? 2NaBO2+2Mg(OH)2 （1-1） 4NaBO2+CO2 ? Na2 B4O7 +Na2CO3 （1-2） （2）碳碱法：将预处理的硼镁矿粉与碳酸钠溶液混合加温，通二氧化碳升压后反 应得硼砂。 2(2MgO ·B2O3 )+Na2CO3 +2CO2+xH2 O? N a2 B4O7+4MgO ·3CO2·xH2O （1-3） （3）纯碱碱解法(井盐卤水)：将井盐卤水处理后得硼砂糊，与纯碱混合蒸煮即得 硼砂。 CaB4O7+ N a2CO3? N a2 B4O7 + CaCO3 （1- 4） 4H3 BO3+ N a2CO3? N a2 B4O7+6H2O+CO2 （1-5） （4）纯碱碱解法(钠硼解石)：用纯碱和小苏打分解预处理后的钠硼解石，加苛化 淀粉沉降、结晶得硼砂。 2(NaO·2CaO·5B2O3 ·16H2O)+ Na2CO3+ NaHCO3? 5Na2 B4O7 +4CaCO3 +CO2 +34H2O （1-6） 由此可见，制硼砂过程中主要的生成物为 Mg(OH)2 、CaCO3 、4MgO·3CO2 ·xH2O 、 N a2CO3。 1.2.2 硼泥各成分的物理化学性质 硼泥是多种无机化合物组成的混合物，硼泥中含有微量的二氧化三硼 B2O3，氧化镁 MgO 的含量较高，并含有相当数量的二氧化硅 SiO2 和少量的氧化钙 CaO、氧化铁 FeO、 三氧化二铝 Al2O3 等。表 1-1[1]列出了国内主要几个地区硼泥的化学成分，其中，氧化镁 MgO 是制备镁系水泥的主要原料与组分之一，而二氧化硅 SiO2、三氧化二铝 Al2O3、氧 化钙 CaO 更是钙系水泥中不可或缺的组分。硼泥中此类胶凝体化学物质的含量高达 90% 以上，把它应用于建筑工程中将大有作为。 经对硼泥进行 X 射线粉晶分析和电镜分析表明:硼泥的矿物组成无太大波动，没发现 独立的含硼矿物，硼以微量存在于其它矿物中。硼泥