一种淡化海砂的方法与流程

1.本发明涉及海砂处理领域，具体而言，涉及一种淡化海砂的方法。


背景技术：

2.随着我国大规模的经济社会建设，我国年生产水泥混凝土约为25亿立方米，加上砂浆及其他用途，每年需要30亿吨以上的建筑用砂。作为混凝土细骨料的河砂资源供不应求的矛盾日益突出，许多地方已经出现建筑领域所使用的的河砂匮乏的局面。同时，为了防止河砂的过度开采对自然尽管和生态环境带来严重破坏，各地已逐渐采取措施加以限制。
3.为了解决河砂供需矛盾，人们把眼光投向了占地球面积70.8％的海洋，合理开发利用海砂资源已经成为一个难以避免的选择。世界上一些国家很早就有将海砂用于建筑领域的实例，特别是一些滨海的岛国，其绝大部分建筑用砂都来自于海砂，但由于海砂中所含氯离子含量过高，容易腐蚀建筑中的钢筋等材料，进而在钢筋表面形成腐蚀电池，产生电化学腐蚀，钢筋不断腐蚀产生的锈蚀产物因体积增大4～7倍，会在钢筋周围产生张应力，积累到一定时候，会造成混凝土保护层的剥落或钢筋开裂；并且过粗或过细的海砂均不是用于房屋的建筑，因此需要对海砂进行淡化处理，并除去其中的氯离子等有害介质。
4.为规范海砂淡化利用标准，依据我国《建筑用砂》(gb/t14684-2011)标准，国家颁布了《建筑及市政工程用净化海砂》(jg/t494-2016)标准，标准规定：建设用砂所用的一类砂氯离子含量不得超过0.003％，二类用砂氯离子含量不得超过0.005％，而最低要求的三类砂，氯离子含量也不得超过0.01％。目前，海砂淡化主要采用淡水清洗脱盐，通过三级清洗脱盐，使海砂的含盐量下降到0.001％以下，从而满足《建设用砂》标准，采用这种利用淡水水洗的方法淡化海砂，每淡化一吨海砂至少要消耗1.2吨的淡水，因此，淡化海砂需要大量的淡水资源。而目前在我国大部分沿海地区，淡水资源也很匮乏。另外，由于现有技术中的淡化技术缺陷导致除氯不彻底，甚至会引起氯离子反弹现象出现。
5.因此，现在急需一种不需要耗费大量淡水资源且有效的海砂淡化方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种淡化海砂的方法，此方法能有效脱除海砂中的氯离子，并且减少水资源的浪费。
7.本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
8.本技术实施例提供一种淡化海砂的方法，其包括以下步骤：
9.将海砂浸泡在脱氯液中进行脱氯处理，所述脱氯液由水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉混合制成；将脱氯处理后的海砂进行加热处理，得到淡化后的海砂。
10.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
11.本发明淡化海砂的方法，将海砂浸泡在包括了水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉的脱氯液中，利用脱氯液中各组分可以快速除去海砂中大量的氯离子，浸泡后的海砂再经过加热处理，加快海砂表面的氯气流动，快速去除附在海砂表面的氯气，从而达到从内而外的
氯离子脱除，即使经过长时间放置也不会出现氯离子反弹的现象。
12.本发明的脱氯剂由水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉混合制成，首先硫代硫酸钠与海砂中的氯离子反应，氧化成硫酸根，初步降低海砂中的氯离子，而漂白粉的主要成分为次氯酸，具有强氧化性，与溶液中的硫酸根自由基一起将海砂中的氯离子氧化成氯自由基，从而生成氯气排出，达到除氯的效果，少量银离子与氯离子生成白色的氯化银沉淀，进一步去除海砂中的氯离子。综上，海砂在脱氯液中浸泡时，硫代硫酸钠与氯离子的反应、次氯酸和硫酸根与氯离子的反应以及银离子与氯离子的反应，多种化学反应共同达到去除脱除海砂中大部分氯离子的效果。
13.通过本发明方法对海砂进行脱氯，与普通的机械脱氯和浸泡脱氯相比，可以大幅减少淡水资源的使用，并且缩短海砂的淡化时间，具有较大的经济意义和环保意义。
具体实施方式
14.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
15.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。
16.一种淡化海砂的方法，其包括以下步骤：
17.将海砂浸泡在脱氯液中进行脱氯处理，去除大量的氯离子，所述脱氯液由水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉混合制成；将脱氯处理后的海砂进行加热处理，加热处理可以加速海砂表面氯气分子的运动速度，从而除掉附在海砂表面的氯气，得到淡化海砂；进一步地，所述加热装置优选非密闭型加热装置，一方面防止空间氯气浓度过大导致中毒，另一方面空气流通更加快海砂表面氯气的蒸发速度，更进一步地，在对海砂进行加热的同时可以在海砂的上方设置加快气体流动或吸收气体的装置。
18.在本发明的一些实施例中，上述脱氯处理前还可以将海砂进行预处理，去除海砂中的贝壳和杂质，留下5mm以下的海砂继续进行淡化处理。所述预处理为在滚筒筛中进行过筛清洗，利用滚筒筛进行筛选可以加强对海砂离子的淘洗力度，提高海砂表面氯离子的清除。
19.在本发明的一些实施例中，上述过筛清洗时需要持续往滚筒筛中加入清水，可以一边筛分杂质一边对海砂中的氯离子进行粗略的淘洗，去除海砂中部分氯离子和硫酸盐。
20.在本发明的一些实施例中，上述脱氯液处理步骤中脱氯液由水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉按照质量比为106：(0.05～0.15)：(3～8)：(300～400)的比例配制而成，首先硫代硫酸钠与海砂中的氯离子反应，氧化成硫酸根，初步降低海砂中的氯离子，而漂白粉的主要成分为次氯酸，具有强氧化性，与溶液中的硫酸根自由基一起将海砂中的氯离子氧化成氯自由基，从而生成氯气排出，达到除氯的效果，少量银离子与氯离子生成白色的氯化银沉淀，进一步去除海砂中的氯离子。综上，海砂在脱氯液中浸泡时，硫代硫酸钠与氯离子的反应、次氯酸和硫酸根与氯离子的反应以及银离子与氯离子的反应，多种化学反应共同达到去除脱除海砂中大部分氯离子的效果。
21.在本发明的一些实施例中，上述脱氯液处理步骤中脱氯液由清水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉按照质量比为106：0.1：5：350的比例配制而成，该比例的脱氯液脱氯效果更好。
22.在本发明的一些实施例中，所述脱氯液处理步骤中海砂与脱氯液的质量比为(1～2)：1，以脱氯液可以完全没过海砂的上表面为准，优选地，在装有脱氯液的脱氯池内放置网框，网框的底部距离池底一定距离，网框的网眼小于海砂的粒度，可以保证水正常流通，而海砂不能滤过，此方法较直接将海砂倒入脱氯池进行浸泡可以更方便海砂捞出，脱氯液可以进行重复利用。上述海砂在脱氯液中的浸泡时间为2～4h，浸泡过程中，脱氯液与氯离子发生反应，生成氯气从而被脱除。
23.在本发明的一些实施例中，上加热步骤前将海砂和脱氯液进行分离并冲洗海砂，
24.在本发明的一些实施例中，上述冲洗海砂为机械淘洗或静置冲洗，其中机械淘洗的效率更高。
25.在本发明的一些实施例中，所述加热步骤中的加热温度为40～100℃，加热时间为1～2h，高温加快海砂表面氯气分子的运动，促进脱除，其中加热的温度优选为80～100℃。
26.在本发明的一些实施例中，上述脱氯处理时每隔30～60min搅拌一次海砂，使海砂与脱氯液更大面积接触。
27.本发明采用的试验方法选用《水运工程混凝土试验检测技术规程》(jts/t236-2019)海砂中氯离子含量快速测定法，即氯离子选择电极法，尽可能排除人为因素干扰。
28.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
29.实施例1
30.一种淡化海砂的方法，其包括以下步骤：
31.本实施例的海砂为珠海横石基沙滩海水浸泡的海砂，初始氯含量为0.0612％，将海砂输送进滚筒筛，放入清水，对海砂进行过筛清洗，去除海砂中粗砂、贝壳和杂质，收集粒径低于5mm的海砂，此时测量海砂中氯含量为0.0325％；
32.将去除了杂质的海砂浸泡在脱氯液中进行脱氯处理，本实施例中海砂与脱氯液的质量比为1：1，脱氯液没过海砂，本实施例中脱氯液中清水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉的质量比为106：0.1：5：350，浸泡2h，每30min搅拌海砂一次；
33.将海砂从脱氯液中分离，本实施例分离采用海砂过滤的方法，经浸泡后的海砂中氯含量为0.0032％，将分离出来的海砂再用清水进行冲洗，本实施例的冲洗方式采用机械淘洗，进一步去除海砂表面的氯离子，经冲洗后海砂中氯含量为0.0028％；
34.将冲洗后的海砂沥干，海砂表面干燥后送至加热装置中进行加热处理，所述加热处理的温度为80℃，加热时间为2h，除掉附在海砂表面的氯气，得到淡化海砂，最终海砂中氯含量为0.0024％，符合一类用砂标准。
35.实施例2
36.一种淡化海砂的方法，其包括以下步骤：
37.将海砂输送进滚筒筛，放入清水，对海砂进行过筛清洗，去除海砂中粗砂、贝壳和杂质，收集粒径低于5mm的海砂；
38.将去除了杂质的海砂浸泡在脱氯液中进行脱氯处理，本实施例中海砂与脱氯液的质量比为2：1，脱氯液没过海砂，本实施例中脱氯液中清水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉的
质量比为106：0.05：8：300，浸泡4h，每60min搅拌海砂一次；
39.将海砂从脱氯液中分离，本实施例分离采用海砂过滤的方法，将分离出来的海砂再用清水进行静置冲洗，进一步去除海砂表面的氯离子；
40.将冲洗后的海砂沥干，海砂表面干燥后进行加热处理，所述加热处理的温度为40℃，加热时间为2h，除掉附在海砂表面的氯气，得到淡化海砂。
41.实施例3
42.一种淡化海砂的方法，其包括以下步骤：
43.将海砂输送进滚筒筛，放入清水，对海砂进行过筛清洗，去除海砂中粗砂、贝壳和杂质，收集粒径低于5mm的海砂；
44.将去除了杂质的海砂浸泡在脱氯液中进行脱氯处理，本实施例中海砂与脱氯液的质量比为1.5：1，脱氯液没过海砂，本实施例中脱氯液中清水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉的质量比为106：0.15：3：400，浸泡2h，每45min搅拌海砂一次；
45.将海砂从脱氯液中分离，本实施例分离采用海砂过滤的方法，将分离出来的海砂再用清水进行海砂静置冲洗，进一步去除海砂表面的氯离子；
46.将冲洗后的海砂沥干，并进行加热处理，所述加热处理的温度为60℃，加热时间为1.5h，除掉附在海砂表面的氯气，得到淡化海砂。
47.实施例4
48.一种淡化海砂的方法，其包括以下步骤：
49.将海砂输送进滚筒筛，放入清水，对海砂进行过筛清洗，去除海砂中粗砂、贝壳和杂质，收集粒径低于5mm的海砂；
50.将去除了杂质的海砂浸泡在脱氯液中进行脱氯处理，本实施例中海砂与脱氯液的质量比为1：1，脱氯液没过海砂，本实施例中脱氯液中清水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉的质量比为106：0.12：6：320，浸泡3h，每40min搅拌海砂一次；
51.将海砂从脱氯液中分离，本实施例分离采用直接提取海砂的方法将海砂从脱氯液中分离，将分离出来的海砂再用清水进行冲洗，本实施例的冲洗方式为机械淘洗，进一步去除海砂表面的氯离子；
52.将冲洗后的海砂沥干，并进行加热处理，所述加热处理的温度为100℃，加热时间为2.5h，除掉附在海砂表面的氯气，得到淡化海砂。
53.实施例5
54.一种淡化海砂的方法，其包括以下步骤：
55.将海砂输送进滚筒筛，放入清水，对海砂进行过筛清洗，去除海砂中粗砂、贝壳和杂质，收集粒径低于5mm的海砂；
56.将去除了杂质的海砂浸泡在脱氯液中进行脱氯处理，本实施例中海砂与脱氯液的质量比为1：1.5，脱氯液没过海砂，本实施例中脱氯液中清水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉的质量比为106：0.14：6：350，浸泡3h，每50min搅拌海砂一次；
57.将海砂从脱氯液中分离，本实施例分离采用直接提取海砂的方法将海砂从脱氯液中分离，将分离出来的海砂再用清水进行海砂静置冲洗，进一步去除海砂表面的氯离子；
58.将冲洗后的海砂沥干，并进行加热处理，所述加热处理的温度为90℃，加热时间为2h，除掉附在海砂表面的氯气，得到淡化海砂。
59.将本发明实施例1～5中经过淡化的海砂进行传统堆放，45天后再送至浙江省建设工程质量检验站有限公司进行严格地检验，其检验结果表明，海砂中氯离子含量基本同刚淡化后的含量一致，证明经过本发明淡化海砂方法的海砂不会产生氯离子反弹现象，可以放心作为建筑材料使用。
60.实施例6
61.本实施例探究本发明脱氯剂浸泡与清水浸泡的淡化效果。
62.本实施例分为两个实验组，两个实验组的海砂来自于同一海域且随机等量分配，实验组1的海砂处理步骤为：将海砂输送进滚筒筛，放入清水，对海砂进行过筛清洗，去除海砂中粗砂、贝壳和杂质，收集粒径低于5mm的海砂；将去除了杂质的海砂浸泡在脱氯液中进行脱氯处理，海砂与脱氯液的质量比为1：1，脱氯液没过海砂表面，本实施例中脱氯液中清水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉的质量比为106：0.1：5：350，每30min搅拌海砂一次。
63.实验组2的海砂处理步骤为：将海砂输送进滚筒筛，放入清水，对海砂进行过筛清洗，去除海砂中粗砂、贝壳和杂质，收集粒径低于5mm的海砂；将去除了杂质的海砂浸泡在清水中进行脱氯处理，海砂与清水的质量比为1：1，清水没过海砂表面，每30min搅拌海砂一次。
64.工作人员每小时检测一次海砂中的氯含量，其结果如表1所示。
65.表1.脱氯剂和清水浸泡后样品氯离子检测结果
66.检测时间实验组1实验组2初始氯离子含量0.0593％0.0588％过筛清洗后氯离子含量0.0352％0.0353％浸泡1h后氯离子含量0.0094％0.0233％浸泡2h后氯离子含量0.0040％0.0176％浸泡3h后氯离子含量0.0031％0.0152％浸泡4h后氯离子含量0.0024％0.0134％浸泡5h后氯离子含量0.0021％0.011％浸泡6h后氯离子含量0.002％0.0093％
67.从表1中可以看出，实验组1采用本发明脱氯剂作为浸泡液在浸泡2h后就可以使海砂中氯离子含量降低到0.0040％，符合二类用砂标准，浸泡4h后海砂中氯离子含量为0.0024％，符合国家一类用砂标准。而实验组2采用清水浸泡，每次检测的氯离子含量远高于实验组1，当浸泡6h后氯离子含量才符合三类用砂标准，与实验组1浸泡1h后的氯离子含量基本相同。因此，本技术将硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉加至清水中，可以提高海砂脱氯的效率，缩短脱氯的时间。
68.实施例7
69.本实施例探究脱氯剂/清水与海砂的不同比例对海砂氯离子的淡化影响。
70.本实施例分为实验组a和实验组b，两个实验组的海砂来自于同一海域且随机等量分配。
71.实验组a又分为实验组a1～a4，其中海砂处理步骤为：将海砂输送进滚筒筛，放入清水，对海砂进行过筛清洗，去除海砂中粗砂、贝壳和杂质，收集粒径低于5mm的海砂；将去除了杂质的海砂浸泡在脱氯液中进行脱氯处理，脱氯液没过海砂表面，脱氯液中清水、硫酸
银、硫代硫酸钠和漂白粉的质量比为106：0.1：5：350，每30min搅拌海砂一次，实验组a1～a4的区别在于脱氯液与海砂的质量比不同。
72.实验组b又分为实验组b1～b4，其中海砂处理步骤为：将海砂输送进滚筒筛，放入清水，对海砂进行过筛清洗，去除海砂中粗砂、贝壳和杂质，收集粒径低于5mm的海砂；将去除了杂质的海砂浸泡在清水中进行脱氯处理，清水没过海砂表面，每30min搅拌海砂一次，实验组b1～b4的区别在于清水与海砂的质量比不同。
73.浸泡4h后对海砂中的氯离子含量进行测定，其每个实验组的处理以及测定结果如表2所示。
74.表2.脱氯剂/清水与海砂的不同比例对海砂氯离子的淡化影响。
[0075][0076]
从表2中可以看出，采用脱氯液对海砂进行浸泡脱氯时，随着脱氯液与海砂的质量比增大，经过同样时间浸泡后海砂中的氯含量越低，而实验组a3和实验组a4中差别不到，说明增长趋势已经不明显。而实验组b采用清水浸泡海砂，其海砂中氯离子含量随清水与海砂的比例增大而持续降低；其中，实验组b4当清水与海砂的质量比为3：1时，4小时后海砂氯离子含量为0.0102，与实验组a1中的氯离子含量基本相同，但耗水量却相差多倍，因此，对同样初始氯离子含量的海砂来说，浸泡相同时间，采用本发明脱氯液比清水可以节约大量的淡水资源。
[0077]
综上，本发明淡化海砂的方法，将海砂浸泡在包括了水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉的脱氯液中，利用脱氯液中各组分可以快速除去海砂中大量的氯离子，浸泡后的海砂再经过加热处理，加快海砂表面的氯气流动，快速去除附在海砂表面的氯气，从而达到从内而外的氯离子脱除，即使经过长时间放置也不会出现氯离子反弹的现象。
[0078]
本发明的脱氯剂由水、硫酸银、硫代硫酸钠和漂白粉混合制成，首先硫代硫酸钠与海砂中的氯离子反应，氧化成硫酸根，初步降低海砂中的氯离子，而漂白粉的主要成分为次氯酸，具有强氧化性，与溶液中的硫酸根自由基一起将海砂中的氯离子氧化成氯自由基，从而生成氯气排出，达到除氯的效果，少量银离子与氯离子生成白色的氯化银沉淀，进一步去除海砂中的氯离子。综上，海砂在脱氯液中浸泡时，硫代硫酸钠与氯离子的反应、次氯酸和
硫酸根与氯离子的反应以及银离子与氯离子的反应，多种化学反应共同达到去除脱除海砂中大部分氯离子的效果。
[0079]
通过本发明方法对海砂进行脱氯，与普通的机械脱氯和浸泡脱氯相比，可以大幅减少淡水资源的使用，并且缩短海砂的淡化时间，具有较大的经济意义和环保意义。
[0080]
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。