CN101691047A - 一种电解锰渣蒸压砖的制备方法 - Google Patents

一种电解锰渣蒸压砖的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电解锰渣蒸压砖的制备方法,对电解锰渣进行预处理后,按比例加入河砂(或粉煤灰)、碎石、石灰,经过搅拌、消化、轮碾、成型、静养、蒸压养护等步骤得到电解锰渣蒸压砖,产品符合《蒸压灰砂砖》(GB11945-1999)或《粉煤灰砖》(JC239-2001)强度等级15MPa以上一等品的相应指标要求。该技术工艺方法简单,产品质量高,生产成本低,具有良好的社会、经济和环境效益。

Description

一种电解锰渣蒸压砖的制备方法
技术领域
[0001] 本发明提供一种电解锰渣蒸压砖的制备方法,属于资源循环再生利用及建材领域。
背景技术
[0002] 电解锰作为重要的冶金、化工原材料,为我国经济的快速发展做出了较大贡 献。近年来,我国电解锰行业发展迅猛,年产量达到一百多万吨,我国已成为全球最大 的电解锰生产国、消费国、出口国。电解锰行业属于典型的"高投入、高消耗、高污 染"行业,在其高速发展的同时,也引发了许多触目惊心的生态破坏和环境污染问题, 其中电解锰渣的污染问题显得尤为突出。
[0003] 电解锰渣是电解锰生产过程中产生的酸浸压滤渣。目前,由于锰矿石品质低、 工艺技术落后等原因,我国电解锰企业平均每生产lt电解金属锰要产生8t左右的电解锰 渣,以一年产3万t电解锰企业为例,每年产生的电解锰渣为20万t左右,全国每年产生 的电解锰渣高达800多万t,历年来积存的锰渣也有4千多万吨,数量惊人。锰渣化学成 分复杂,除含&02、 A1203、 Fe203等成分外,同时还含有氨氮、氟化物以及Mn、 Cd、 Cu、 Ni、 Pb等金属成分,按照目前国家相关标准,锰渣为一般工业固体废弃物(II类)。 [0004] 目前,电解锰渣基本都采用直接堆放在锰渣库中的处理方式,但绝大部分锰渣 库选址不科学、建设不规范,安全、防渗等措施达不到国家相关要求,极易出现垮坝溃 坝的问题,同时锰渣中的氨氮、重金属离子等污染物极易通过渗滤液等进入锰渣库周边 的土壤、地表水和地下水中,远远超过当地生态环境容量,导致河流水质功能下降、居 民饮用水被污染等问题的出现,严重影响当地社会经济的和谐、稳定发展,也影响和制 约着电解锰行业的持续、健康发展。
[0005] 针对电解锰渣引发的生态环境问题,如何妥善处理处置电解锰渣成为业内关注 的重点,其中电解锰渣的资源化处理尤其是研究和关注的热点。根据电解锰渣的特性, 一些机构或单位在电解锰渣的资源化处理及利用上做了许多相关研究和探索。柯国军曾 经研究利用对电解锰渣进行煅烧处理后生产胶凝材料的方法(《电解金属锰废渣胶凝材 料》),李坦平等也做过相应的研究(《电解锰渣的理化特征及其开发应用的研究》),但 这种资源化处理方法需要高温煅烧,能耗高,工艺路线复杂,生产成本高。冯云曾经研 究过利用电解锰渣代替石膏作为水泥添加剂的可行性(《电解锰渣用于水泥凝缓剂的生产 研究》),刘惠章等人也做过相应的研究(《电解锰渣代替石膏生产水泥的实验研究》), 由于原料性质的限制,在不影响水泥性能的情况下,电解锰渣的添加量要小于5%。王 槐安曾经研究了利用电解锰渣生产全价肥的方法(《电锰渣土地处理全价基质总量调控 法》),但由于市场容量有限,同时施用不当容易造成土壤板结等原因,企业和社会实际 应用得较少,难以推广应用。利用电解锰渣生产建筑材料具有电解锰渣消耗量大,产品 市场容量大,是大家研究的主要方向,本发明人曾对湖南娄底、湘潭等地实地调研过, 有企业在利用电解锰渣掺和在烧结黏土砖中的方法,但添加比例仅为3%左右,推广意义不大。
[0006] 本发明人以电解锰渣的综合资源化利用为目标,经过三年多的时间,在实验室 和建筑材料生产厂家现场进行了系列实验,研究开发了将电解锰行业中产生的电解锰渣 制作蒸压砖的工艺制作方法,通过物理作用和化学作用将影响电解锰渣中影响蒸压砖质 量的物质去除,同时对电解锰渣的活性进行激活,并将其制作新型建筑材料, 一方面可 以有效地消耗电解锰渣,从根本上解决电解锰渣在堆放过程中引发的生态环境隐患,缓 解电解锰行业对周边生态环境的压力;另外一方面在减少电解锰企业电解锰渣堆放场建 设和运行费用的同时,制作的高品质电解锰渣蒸压砖可以推广到当地的市场,在为企业 带来可观的经济收入同时促进当地相关产业的发展。利用电解锰渣生产蒸压砖符合循环 经济的理念和思路,具有良好的社会、经济和环境效益。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种利用电解锰渣制作蒸压砖的方法,该方法电解锰渣 的添加比例高、原材料来源广泛、工艺技术简单、产品强度高和耐久性能好,在从根本 上解决电解锰渣堆放过程产生的环境风险隐患的同时,对电解锰渣实现了综合资源化利 用,变废为宝。
[0008] 为达到上述的发明目的,本发明采用以下技术方案:
[0009] (1).电解锰渣预处理:在电解锰渣中掺和一定比例的石灰,加水搅拌混合均匀, 露天反应3〜5天。
[0010] (2).在经过预处理的电解锰渣中,添加适当比例的河砂或者粉煤灰,以及碎石、 石灰,加水搅拌,形成均匀的混合料。
[0011] (3).将混合料输送到轮碾机中进行轮碾,然后将经轮碾后的混合料输送到消化仓 中消化4〜8小时。
[0012] (4).在经过消化处理后的混合料加入适当比例的水泥,然后加水搅拌均匀。 [0013] (5).将搅拌好的混合料输送到压力成型机上,将混合料经压制成砖坯,成型压力 为15〜20MPa,将砖坯码垛后,在静养室中静养4〜8小时。
[0014] (6).将经静养后的砖坯输送到蒸压釜中,通入蒸汽,在3〜4小时内升温到 180〜194°C,压力为0.8〜1.2MPa,蒸压养护8〜10h,然后自然降温、出釜,即可得 到产品。
[0015] 所述的石灰、水泥、河砂、碎石,其质量应符合《普通混凝土用砂、石质量及 检验方法标准》(JGJ 52-2006)、《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175-1999)、《硅酸 盐建筑制品用生石灰》(JC/T621-1996)等国家或行业相关要求,水泥为普通硅酸盐水泥。 [0016] 在本发明中,石灰分两次加入,第一次在电解锰渣预处理时加入,其作用是将 电解锰渣中含有的铵根去除,避免铵根对建筑材料质量的影响,同时对电解锰渣起到一 定的化学活化作用;第二次加入是为了调控混合料中有效钙的含量,以利用在蒸压养护 过程中水化硅酸钙和水化铝酸钙的形成,增加产品的性能。
[0017] 在本发明中,在经过消化处理后的混合料加入适当比例的水泥,其主要作用一 方面是增加混合料的塑性,另外一方面为蒸压过程中的水化反应提供了水化硅酸盐晶 体,以提高水化反应的结晶度,促进生成更多和性能更优异的水化产物,提高产品的强度等特性。
[0018] 在本发明中,在电解锰渣的预处理过程中加入的水为热水,在强制式搅拌机中 进行充分搅拌,其主要目的是加快反应,并使反应更彻底。 [0019] 本发明具有以下优点:
[0020] 生产成本低。由于电解锰渣的添加比例高,对工业废弃物进行了综合利用,可 以享受国家相应的优惠政策,同时所使用的河砂(粉煤灰)、碎石等原材料来源广泛,价 格低廉,产品生产成本低。
[0021] 工艺技术合理。根据电解锰渣的性质,通过系列物理作用和化学作用使电解锰 渣等原材料的活性得到了充分激发,并避免了铵根等物质对产品性能的影响,同时还添 加了适当的水泥,保障了产品性能的稳定。
[0022] 产品质量高。生产出的电解锰渣蒸压砖强度高、耐久性能好,产品质量高,市 场竞争能力强。
[0023] 环境效益好。将电解锰渣制备蒸压砖后,从根本上解决了电解锰渣在堆放过程 中各种污染物流失到当地的生态环境中,环境效益好。
[0024] 社会经济效益好。利用电解锰渣制备蒸压砖,可以带动电解锰企业所在地相关 产业的发展,促进当地的就业,繁荣当地经济,社会经济效益好。
附图说明
[0025] 图1 :本发明的生产工艺流程图。
[0026] 图1中,对电解锰渣进行预处理l后,按比例加入河砂(或者使用粉煤灰),以 及碎石、石灰进行混合搅拌2、经消化3、轮碾4、 二次搅拌5、压力成型6、静养7、蒸 压养护8等步骤得到电解锰渣蒸压砖产品。
具体实施方式
[0027] 下面通过实施例对本发明作进一步的阐述,但不限制本发明。 [0028] 实施例1
[0029] (l)在电解锰渣中,以36%(重量)的电解锰渣计,掺和4%的石灰,同时加入温 度为45t:的水,在强制式搅拌机中搅拌40分钟后,再露天堆放5天; [0030] (2)在经过预处理后电解锰渣中,再添加26%的河砂、20%的碎石、12%的石 灰,加水搅拌混合均匀;
[0031] (3)将混合料输送到DHL1600轮碾机中轮碾1分钟,然后将经轮碾后的混合料输 送到消化仓中消化6小时。
[0032] (4).在经过消化处理后的混合料加入2%的水泥,然后加水充分搅拌,并将混合 料的含水率控制在16%。
[0033] (5).将搅拌好的混合料输送到DY850压力成型机上,混合料经压制成为砖坯,成 型压力为18MPa,将砖坯码垛后,在静养室中静养6小时。
[0034] (6).将经静养后的砖坯输送到蒸压釜中,通入蒸汽,在3小时内升温到184°C,
压力为1.15MPa,蒸压养护8h,然后自然降温、出釜,即可得到产品。
[0035] 对生产的电解锰渣蒸压砖进行检测,产品符合《蒸压灰砂砖》(GB11945-1999)强度级别为20MPa, 一等品的指标要求。 [0036] 实施例2
[OO37] (l)在电解锰渣中,以45%(重量)的电解锰渣计,掺和6%的石灰,同时加入温 度为6(TC的水,在强制式搅拌机中搅拌40分钟后,再露天堆放5天; [0038] (2)在经过预处理后电解锰渣中,再添加20%的河砂、19.5%的碎石、9%的石 灰,加水搅拌混合均匀;
[0039] (3)将混合料输送到DHL1600轮碾机中轮碾1分钟,然后将经轮碾后的混合料输 送到消化仓中消化6小时。
[0040] (4).在经过消化处理后的混合料加入0.5%的水泥,然后加水搅拌均匀,并将混 合料的含水率控制在14%。
[0041] (5).将搅拌好的混合料输送到DY850压力成型机上,混合料经压制成为砖坯,成 型压力为20MPa,将砖坯码垛后,在静养室中静养6小时。
[0042] (6).将经静养后的砖坯输送到蒸压釜中,通入蒸汽,在4小时内升温到185°C,
压力为1.15MPa,蒸压养护10h,然后自然降温、出釜,即可得到产品。
[0043] 对生产的电解锰渣蒸压砖进行检测,产品符合《蒸压灰砂砖》(GB11945-1999)
强度级别为15MPa, 一等品的指标要求。
[0044] 实施例3
[0045] (l)在电解锰渣中,以25%(重量)的电解锰渣计,掺和5%的石灰,同时加入温 度为4(TC的水,在强制式搅拌机中搅拌45分钟后,再露天堆放3天; [0046] (2)在经过预处理后电解锰渣中,再添加40%的河砂、18%的碎石、11%的石 灰,加水搅拌混合均匀;
[0047] (3)将混合料输送到DHL1600轮碾机中轮碾1分钟,然后将经轮碾后的混合料输 送到消化仓中消化6小时。
[0048] (4).在经过消化处理后的混合料加入1 %的水泥,然后加水搅拌均匀,并将混合 料的含水率控制在15%。
[0049] (5).将搅拌好的混合料输送到DY850压力成型机上,混合料经压制成为砖坯,成 型压力为16.0MPa,将砖坯码垛后,在静养室中静养4小时。
[0050] (6).将经静养后的砖坯输送到蒸压釜中,通入蒸汽,在3小时内升温到194°C,
压力为1.2MPa,蒸压养护8h,然后自然降温、出釜,即可得到产品。
[0051] 对生产的电解锰渣蒸压砖进行检测,产品符合《蒸压灰砂砖》(GB11945-1999)
强度级别为20MPa, 一等品的指标要求。
[0052] 实施例4
[OOM] (l)在电解锰渣中,以35%(重量)的电解锰渣计,掺和5%的石灰,同时加入温 度为5(TC的水,在强制式搅拌机中搅拌30分钟后,再露天堆放4天; [0054] (2)在经过预处理后电解锰渣中,再添加28.5%的粉煤灰、22%的碎石、8%的石 灰,加水搅拌混合均匀;
[0055] (3)将混合料输送到DHL1600轮碾机中轮碾2分钟,然后将经轮碾后的混合料输 送到消化仓中消化5小时。
[0056] (4).在经过消化处理后的混合料加入1.5%的水泥,加水搅拌均匀,并将混合料的含水率控制在16%。
[0057] (5).将搅拌好的混合料输送到DY850压力成型机上,混合料经压制成为砖坯,成 型压力为16.0MPa,将砖坯码垛后,在静养室中静养6小时。
[0058] (6).将经静养后的砖坯输送到蒸压釜中,通入蒸汽,在4小时内升温到190°C,
压力为UMPa,蒸压养护9h,然后自然降温、出釜,即可得到产品。
[0059] 对生产的电解锰渣蒸压砖进行检测,产品符合《粉煤灰砖》(JC239-2001)强度级
别为15MPa, 一等品的指标要求。
[0060] 实施例5
[00引](l)在电解锰渣中,以38%(重量)的电解锰渣计,掺和6%的石灰,同时加入温 度为4(TC的水,在强制式搅拌机中搅拌40分钟后,再露天堆放5天; [0062] (2)在经过预处理后电解锰渣中,再添加25%的粉煤灰、20%的碎石、10%的石 灰,加水搅拌混合均匀;
[0063] (3)将混合料输送到DHL1600轮碾机中轮碾3分钟,然后将经轮碾后的混合料输 送到消化仓中消化5小时。
[0064] (4).在经过消化处理后的混合料加入1 %的水泥,加水搅拌均匀,并将混合料的 含水率控制在16%。
[0065] (5).将搅拌好的混合料输送到DY850压力成型机上,混合料经压制成为砖坯,成 型压力为16MPa,将砖坯码垛后,在静养室中静养5小时。
[0066] (6).将经静养后的砖坯输送到蒸压釜中,通入蒸汽,在3小时内升温到188°C,
压力为UMPa,蒸压养护8h,然后自然降温、出釜,即可得到产品。
[0067] 对生产的电解锰渣蒸压砖进行检测,产品符合《粉煤灰砖》(JC239-2001)强度级
别为20MPa, 一等品的指标要求。
[0068] 实施例6
[0069] (l)在电解锰渣中,以40%(重量)的电解锰渣计,掺和5%的石灰,同时加入适 当温度为4(TC的水,在强制式搅拌机中充分搅拌40分钟后,再露天堆放5天; [0070] (2)在经过预处理后电解锰渣中,再添加22%的粉煤灰、20%的碎石、10%的石 灰,加水充分混合均匀;
[0071] (3)将混合料输送到DHL1600轮碾机中轮碾3分钟,然后将经轮碾后的混合料输 送到消化仓中消化5小时。
[0072] (4).在经过消化处理后的混合料加入3%的水泥,加水搅拌均匀,并将混合料的 含水率控制在17%。
[0073] (5).将搅拌好的混合料输送到DY850压力成型机上,混合料经压制成为砖坯,成 型压力为18MPa,将砖坯码垛后,在静养室中静养5小时。
[0074] (6).将经静养后的砖坯输送到蒸压釜中,通入蒸汽,在3小时内升温到188°C, 压力为1.20MPa,蒸压养护8h,然后自然降温、出釜,即可得到产品。 [0075] 对生产的电解锰渣蒸压砖进行检测,产品符合《粉煤灰砖》(JC239-2001)强度级 别为20MPa, 一等品的指标要求。

Claims (4)

  1. 一种电解锰渣蒸压砖的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:(1).电解锰渣预处理:在电解锰渣中掺和一定比例的石灰,加水搅拌混合均匀,露天反应3~5天;(2).在经过预处理的电解锰渣中,添加适当比例的河砂或者粉煤灰,以及碎石、石灰,加水搅拌,形成均匀的混合料;(3).将混合料输送到轮碾机中进行轮碾,然后将经轮碾后的混合料输送到消化仓中消化4~8小时;(4).在经过消化处理后的混合料加入适当比例的水泥,然后加水搅拌均匀;(5).将搅拌好的混合料输送到压力成型机上,将混合料经压制成砖坯,成型压力为15~20MPa,将砖坯码垛后,在静养室中静养4~8小时;(6).将经静养后的砖坯输送到蒸压釜中,通入蒸汽,在3~4小时内升温到180~194℃,压力为0.8~1.2MPa,蒸压养护8~10小时,然后自然降温、出釜,即可得到产品。
  2. 2. 根据权利要求1所述的一种电解锰渣蒸压砖的制备方法,其特征在于:石灰分两 次加入,第一次加在权利要求l步骤(l)电解锰渣的预处理过程中,其中电解锰渣和石灰按质量比io : 1〜5 : i添加;第二次加在权利要求i步骤(2)原料混合过程中。
  3. 3. 根据权利要求1所述的一种电解锰渣蒸压砖的制备方法,其特征在于:电解锰渣在预处理时,添加水的温度为40〜6(TC,采用双轴强制式搅拌机对混合料进行搅拌,搅 拌时间为30〜60分钟。
  4. 4. 根据权利要求1所述的一种电解锰渣蒸压砖的制备方法,其特征在于:电解锰渣蒸压砖由电解锰渣、石灰、河砂(粉煤灰)、碎石、水泥制备而成,各原料所占百分比为:电解锰渣25〜45%,河砂(粉煤灰)20〜40%,碎石15〜25%,石灰12〜16%, 水泥0.5〜3% 。
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