本发明属于固体废弃物处理技术领域，尤其涉及一种相转移法分离钙镁的碱渣利用方法。
背景技术：
碱渣，又称白泥，是氨碱法制纯碱过程中产生的废渣，每生产1吨纯碱，约产生300千克碱渣。对于碱渣的处理，通常采取堆积的方式，其堆存和排放已造成严重的资源浪费和环境污染，大量的碱渣沉积后形成一片“白海”，造成了周围土壤和地下水的污染。
碱渣的主要成分和含量取决于制碱原料的成分。目前，各碱厂的制碱工艺大同小异，故碱渣成分基本类似，主要有caco3、cacl2、mg(oh)2和nacl等，同时含有少量的sio2、al2o3和其他盐、水不溶物等。
随着整个社会环保意识的增强，以及对二次资源开发利用重视程度的提高，碱渣的综合利用得到了广泛的关注。目前，碱渣的主要利用方法有：
1)工程建筑材料方面：碱渣水泥、碱渣土、碱渣砖、建筑砂浆改良剂等；
2)化工方面：烟气脱硫和橡胶填料等；
3)农渔业方面：土壤改良剂或钙镁复合肥、海水养殖池底或水质改良剂等；
4)环境保护方面：治理赤潮和水华、制杀菌保健品等。
在工程建筑材料领域，由于碱渣的高碱性、高氯含量使其难以大规模掺入建筑材料，限制了碱渣的使用量，同时由于碱渣中含有大量的可溶性盐和氯离子，严重影响了这些建筑材料的耐久性和稳定性；在其他领域，由于市场规膜的限制，极大地限制了碱渣的消纳。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种相转移法分离钙镁的碱渣利用方法，该方法能够实现碱渣钙镁的分离，能够大规模消纳碱渣，同时实现碱渣的利用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种相转移法分离钙镁的碱渣利用方法，包括以下步骤：
将碱渣与水混合，依次反复进行水洗和固液分离，得到固相和液相；
将所述液相进行浓缩结晶，得到氯化钠和氯化钙；
将所述固相进行热处理，得到煅烧粉；
将所述煅烧粉、相转移剂和水混合，进行相转移反应，将所得产物进行分离后，得到含钙离子的滤液和富镁的固相；
将所述含钙离子的滤液和所述富镁的固相分别制成碳酸钙和镁制品。
优选的，所述水洗的过程中，固液比为1∶2～5，所述固液分离所得固相重复水洗2～5次，每次水洗所得滤液套用3～5次，直至溶液密度达到1.25g/ml以上，停止套用，进行浓缩结晶。
优选的，所述热处理的温度为950℃，时间为1h。
优选的，所述相转移剂为柠檬酸。
优选的，所述煅烧粉中的氧化钙与相转移剂的物质的量比为1∶1～2.5。
优选的，将所述煅烧粉、相转移剂和水混合步骤中，所述煅烧粉与水的质量比为1∶5～25。
优选的，所述相转移反应的反应时间为10～100min，反应温度为20～60℃。
优选的，将所述含钙离子的滤液制成碳酸钙的过程为：向所述含钙离子的滤液中通入co2至溶液ph＝7，依次经陈化、过滤、洗涤和干燥，得到碳酸钙。
优选的，在恒温搅拌条件下向所述含钙离子的滤液中通入co2至溶液ph＝7，所述恒温的温度为50℃，所述搅拌的速率为60r/min。
优选的，所述陈化的时间为3h，所述干燥的温度为60℃。
本发明提供了一种相转移法分离钙镁的碱渣利用方法，包括以下步骤：将碱渣与水混合，依次反复进行水洗和固液分离，得到固相和液相；将所述液相进行浓缩结晶，得到氯化钠和氯化钙；将所述固相进行热处理，得到煅烧粉；将所述煅烧粉、相转移剂和水混合，进行相转移反应，将所得产物进行分离后，得到含钙离子的滤液和富镁的固相；将所述含钙离子的滤液和所述富镁的固相分别制成碳酸钙和镁制品。本发明利用碱渣为原料，通过水洗去除可溶性盐，再经过热处理将碳酸盐和氢氧化物相转化为氧化物相，然后通过相转移的方法使其中的钙、镁得到较好的分离，其中钙离子进入液相，镁元素进入固相，最后由相转移后的含钙溶液制备得到碳酸钙产品，同时固相中的镁元素得到富集，可以用于生产镁产品。
本发明的方法能够实现碱渣钙镁的分离，能够大规模消纳碱渣，实现介质循环利用，降低成本，节能环保，适用于工业化生产。
具体实施方式
本发明提供了一种相转移法分离钙镁的碱渣利用方法，包括以下步骤：
将碱渣与水混合，依次反复进行水洗和固液分离，得到固相和液相；
将所述液相进行浓缩结晶，得到氯化钠和氯化钙；
将所述固相进行热处理，得到煅烧粉；
将所述煅烧粉、相转移剂和水混合，进行相转移反应，将所得产物进行分离后，得到含钙离子的滤液和富镁的固相；
将所述含钙离子的滤液和所述富镁的固相分别制成碳酸钙和镁制品。
将碱渣与水混合，依次反复进行水洗和固液分离，得到固相和液相。在本发明中，所述碱渣优选为氨碱法制纯碱过程中产生的废渣，本发明所用碱渣来源生产纯碱的工厂。在本发明的实施例中，本发明优选使用干碱渣，即干燥后的碱渣，本发明对所述干燥的过程不作具体限定。在本发明中，所述水优选为自来水，所述水洗优选在搅拌条件下进行，每次水洗搅拌的时间优选为30min；本发明对所述搅拌的转速没有特殊的限定，采用本领域熟知的过程即可。在本发明中，所述水洗的过程中，固液比(即碱渣与水的质量比)优选为1∶2～5，更优选为1∶3～4，每次固液分离所得固相优选重复水洗2～5次(更优选为3～4次)，每次水洗所得滤液优选套用3～5次，直至溶液密度达到1.25g/ml以上，停止套用，进行后续浓缩结晶。本发明对所述固液分离的方式没有特殊的限定，选用本领域熟知的固液分离方式即可，例如具体可以为过滤。
得到固相和液相后，本发明将所述液相进行浓缩结晶，得到氯化钠和氯化钙；将所述固相进行热处理，得到煅烧粉。本发明对所述浓缩结晶的过程没有特殊的限定，选用本领域熟知的过程即可。在本发明中，所述热处理的温度优选为950℃，时间优选为1h。本发明通过热处理将固相中的碳酸盐和氢氧化物转化为氧化物，所述煅烧粉中主要含有氧化镁和氧化钙。
得到煅烧粉后，本发明将所述煅烧粉、相转移剂和水混合，进行相转移反应，将所得产物进行分离后，得到含钙离子的滤液和富镁的固相。在本发明中，所述相转移剂优选为柠檬酸。本发明对所述柠檬酸的来源没有特殊的限定，选用本领域熟知来源的市售商品即可。在本发明中，所述煅烧粉中的氧化钙与相转移剂的物质的量比优选为1∶1～2.5，更优选为1∶1.5；所述煅烧粉与水的质量比优选为1∶5～25，更优选为1∶10～15；所述水优选为蒸馏水。本发明对所述混合的过程没有特殊的限定，选用本领域熟知的过程能够将原料混合均匀即可。
在本发明中，所述相转移反应的反应时间优选为10～100min，更优选为30～80min，进一步优选为50～60min，反应温度优选为20～60℃，更优选为30～50℃。在相转移反应过程中，氧化钙发生溶解进入液相，氧化镁留在固相。
在本发明中，所述分离的方式优选为固液分离，本发明对所述固液分离的方式没有特殊的限定，选用本领域熟知的固液分离方式即可，例如具体可以为过滤。
得到含钙离子的滤液和富镁的固相后，本发明将所述含钙离子的滤液和所述富镁的固相分别制成碳酸钙和镁制品。在本发明中，将所述含钙离子的滤液制成碳酸钙的过程优选为：向所述含钙离子的滤液中通入co2至溶液ph＝7，依次经陈化、过滤、洗涤和干燥，得到碳酸钙。本发明优选在恒温搅拌条件下通入co2，所述恒温的温度优选为50℃，所述搅拌的速率优选为60r/min。在本发明中，所述陈化的时间优选为3h，所述陈化的温度优选为50℃；所述干燥的温度优选为60℃。本发明对所述过滤、洗涤和干燥的其他过程没有特殊的限定，选用本领域熟知的过程即可。本发明对将所述富镁的固相制成镁制品的过程没有特殊的限定，选用本领域熟知的过程即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
取1000克干碱渣，加入2000ml自来水，搅拌30min，依次反复进行水洗和过滤3次，每次水洗的滤液作为下一次水洗的溶剂进行套用3次，反复3次后，滤液密度达到1.28g/ml，得到固相和液相，将所述液相进行浓缩结晶，得到氯化钠和氯化钙，其中氯化钠216g，含氯化钠的氯化钙197g；
将所述固相经950℃热处理1h，得到煅烧粉，将所述煅烧粉100g与柠檬酸(300g)和蒸馏水(1000g)混合，其中，煅烧粉中的氧化钙与柠檬酸的物质的量比为1∶1.5，进行相转移反应40min、反应温度为20℃，得到含钙离子的滤液和富镁的固相，其中，ca2+和mg2+的相转移率分别为96.36％和2.43％，实现钙镁的分离；
在恒温50℃、搅拌(60r/min)的条件下，向所述含钙离子的滤液中通入co2至溶液ph＝7，在50℃陈化3h后，将所得产物依次经过滤、洗涤和60℃条件下干燥，得到碳酸钙。
由以上实施例可知，本发明提供了一种相转移法分离钙镁的碱渣利用方法，本发明利用碱渣为原料，通过水洗去除可溶性盐，再经过热处理将碳酸盐和氢氧化物相转化为氧化物相，然后通过相转移的方法使其中的钙、镁得到较好的分离，转移率高，其中钙离子进入液相，镁元素进入固相，最后由相转移后的含钙溶液制备得到碳酸钙产品，同时固相中的镁元素得到富集，可以用于生产镁产品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。