CN102503205A - 一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法 - Google Patents

一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法，属于工业固体废弃物综合利用及建材领域。目前已公开的用锰渣制建材的专利技术都有一个共同的不足之处是：在加进水泥等碱性材料前没有将电解锰渣中大量的硫酸铵等铵盐提取出来，操作时、铵盐与碱性物质反应会放出大量氨气，从而对环境造成污染和氨氮损失；同时、在使用电解锰渣前没有对电解锰渣进行改性，这就使电解锰渣的胶凝活性没能很好地发挥出来。本发明正是为了解决上述问题而专门设置了洗渣和石灰浆处理程序以及雾化加进水玻璃稀溶液的操作，洗渣解决了电解锰渣的污染问题，水玻璃是电解锰渣作胶凝材料的活性引发剂和硅酸盐混凝土强度的增强剂，能大大提高电解锰渣成品砖的强度。

Description

一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法
技术领域
本发明提供一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法，属于工业固体废弃物综合利用及建材领域。
背景技术
中国目前是世界第一产锰大国，生产的电解金属锰占了全世界的90％以上，生产电解金属锰过程中排出的电解锰渣属于2类工业废弃物，电解锰渣中的硫酸锰和硫酸铵等是主要的污染物，已有专利技术“一种电解锰渣的综合利用工艺”提出了具体的治理污染的方法，但消除污染后剩下的废渣一直未能被大量地消耗掉，致使每年全国锰行业排出的近千万吨锰渣不仅占作了大量的土地来堆放，而且还会带来许多后续的安全问题。
目前已经公开的利用电解锰渣制备建筑材料的专利技术主要有：“201010132307.9电解锰渣制备的空心砌块及其制备方法”、“200910085791.1一种利用电解锰渣制备建筑材料的方法”、“200910304666.5一种电解锰渣砖及其制备方法”、“200910091888.3一种电解锰渣蒸压砖的制备方法”、“200910309410.3一种利用电解锰渣生产的加气混凝土以及制备方法”和“201020279282.0一种泡沫塑料与电解锰渣复合保温砌块”，上述专利技术都有一个共同的不足之处是：在加进石灰及水泥等碱性材料前没有将电解锰渣中大量的硫酸铵等铵盐提取出来，由于铵盐占电解锰渣总质量约2.5％左右，如此量的铵盐与碱性物质反应要放出大量氨气，从而对环境造成严重的污染和氨氮损失；同时、在使用电解锰渣前没有对电解锰渣进行改性，这就使电解锰渣的胶凝活性没能很好地发挥出来；另外、上述专利技术中为了增强锰渣砖的强度，大部分操作都需要相当多的能耗---用高温蒸汽蒸养，这不仅不适合低碳经济的发展模式，而且产品的产量和电解锰渣的消耗量都受到了极大的限制。
通过对我国著名的“锰三角”地区的电解锰渣进行化学组成和性能分析测定知：放射性指标达到国家规定要求，电解锰渣属于活性很低的酸性渣。
电解锰渣的放射性检测数据：
 项目   实测值   GB6566
 内照射指数Ira   0.2   ≤1
 外照射指数Ir   0.3   ≤1
电解锰渣在105度烘干至恒重后，其主要化学成份测定值：
Figure BSA00000605694100011
发明内容
本发明的产品配方：按重量份计算，电解锰渣30～60份，生石灰3～8份，含硅量高的硅质材料5～30份，河沙或岩沙类硅质材料5～35份，水泥12～25份，市售水玻璃0.1～3份，固体物料混合均匀后加稀释后的水玻璃稀溶液拌匀制备而成，液料比为0.2～0.8。
上面配方中的“液”是指将确定了重量份数的市售水玻璃预先溶解在需要加入的水中制得，水玻璃是电解锰渣作胶凝材料的活性引发剂和硅酸盐混凝土强度的增强剂，水玻璃的加入能大大提高电解锰渣砖的强度。
上面配方中的“料”是指固体物料，其中的电解锰渣需要事先经过处理，其预处理的方法是：将电解锰渣用专利技术“200810044775.3一种电解锰渣综合利用的工艺”中所述的“少量多次”洗渣原理和操作流程进行洗渣，洗出渣中的80％以上的硫酸锰和硫酸铵等可溶于水的硫酸盐，洗渣既解决了电解锰渣的污染问题，又能把洗渣液重新用于生产电解金属锰或锰化合物，充分利用锰资源和氨氮资源，经过连续几次的洗渣，当最后一次洗渣清液流出后，在剩下的渣浆中加入生石灰化水后的石灰浆液，并将渣浆液的PH值调到8～10，搅拌0.5小时让其混合均匀，由于众多化学反应的发生、石灰浆的加入具有许多功能，一是、可以使电解锰渣中残存的硫酸铵变为游离的氨溶解在水中便于后面彻底除去；二是、使电解锰渣中残存的重金属离子形成氢氧化物等沉淀，使其固化在渣中，让电解锰渣达到无害化程度；三是、变酸性电解锰渣为碱性，激活电解锰渣中的铝和硅等有效成分，彻底激活电解锰渣的胶凝活性以便用于制备建筑材料。
把加进石灰浆液并搅拌均匀后的电解锰渣浆液送入板框压滤机进行压滤，滤液经处理达标后排放，滤渣即为预处理后的电解锰渣。
含硅量高的硅质材料是指含SiO2达到85％以上的含硅岩石或石英，将其粉碎至95％以上都达到80目以及更细的粉料，高硅质材料能提高混合原材料中的硅铝总量，使制出的锰渣砖中有更多的硅氧四面体结构以及更为完善的空间网状三维立体结构、使砖的强度更高。
将生石灰粉碎至95％以上都达到100目以及更细的粉料，以便在混料时更加均匀，化学反应更加均匀彻底，防止局部反应的发生。
制砖时，先将5～30份河沙或岩沙类硅质材料、5～30份含硅量高的硅质材料细粉和3～5份生石灰粉等干性料与30～60份预处理过的电解锰渣放入强制搅拌机中进行搅拌混合、倒碎、粉碎并充分混合均匀，然后加入12～25份高标号水泥或水泥熟料粉，继续强制搅拌2分钟让其充分混合均匀，最后加入0.1～3份溶解稀释在适量水中的市售水玻璃液体，液体的加入量以用手捏时能成团、摔到地下能散开为宜，液体最好以喷雾的形式加入，并且边喷边搅拌混合，加完液体后、再强制搅拌3～7分钟使其更加充分地混合均匀，混均后送入加料斗，注入制砖模具内，然后加压振动成型压制成锰渣砖、脱模、堆放、自然养护，12小时后雾化喷水一次并施以塑料薄膜覆盖以保持锰渣砖周围有较高的湿度和温度，24小时后大剂量地再雾化喷水一次，让水能渗入锰渣砖的内层主体，36小时后给锰渣砖浇上一次透水，以后的五天内每天浇上1～2次透水，以后的22天内每天浇上1次透水，自然养护28天以上即得成品砖，所制得的锰渣砖成品28天后抗压强度达到25～35Mpa，抗折强度达到4～7Mpa，容重为1500～1700Kg/m3。
采用本发明制出的锰渣砖成品与普通粘土砖相比，具有容重小、强度高、节约土地、固废利用等优点，符合JC239-2001粉煤灰砖的技术要求。
采用本发明制出的锰渣砖成品与粉煤灰砖的比较列入下表：
  砖的名称  抗压强度(Mpa)  抗折强度(Mpa)   容重为(Kg/m3)
  电解锰渣砖  28.2  6.1   1500～1700
  U25粉煤灰砖  25.0  5.0   1900～2200
采用本发明制备电解锰渣砖用渣量在30％以上，最高可达60％，大力推广该技术不仅可以消耗大量的电解锰渣这种2类固体废弃物，减少电解锰渣对环境的污染，而且又能节约大量的堆放电解锰渣和制粘土砖所用的土地，还能变废为宝生产出满足市场需要的低容重高强度的建筑材料，促进社会的良性发展。
附图说明
本发明的工艺流程示意图如说明书附图所示。
具体实施方式
本发明的具体实施需要先处理电解锰渣：将电解锰渣用专利技术“200810044775.3一种电解锰渣综合利用的工艺”中所述的“少量多次”洗渣原理和操作流程进行洗渣，洗出渣中的80％以上的硫酸锰和硫酸铵等可溶于水的硫酸盐，把洗渣液重新用于生产电解金属锰或锰化合物，经过连续几次的洗渣，当最后一次洗渣清液流出后，在剩下的渣浆中加入生石灰化水后的石灰浆液，调PH值到8～10，搅拌0.5小时，将加石灰后的电解锰渣浆液送入板框压滤机进行压滤，滤液经处理达标后排放，滤渣即为预处理后的电解锰渣。
本发明的实施例1：在强制搅拌机中按如下顺序加入固体料，高硅质材料细粉15Kg、河沙或岩沙35Kg、生石灰细粉2.5Kg，边加边搅拌均匀，2分钟后，再分批加入电解锰渣预处理料30Kg，加完后再继续强制搅拌3～5分钟，然后加入15Kg高标号水泥或水泥熟料细粉，继续强制搅拌3分钟让其充分混合均匀，最后喷雾加入2.5Kg水玻璃稀释液，并且边喷边搅拌混合，加完后再强制搅拌5分钟使其更加充分地混合均匀成粉状细料，注入制砖模具内，然后采用振动加压、压制成型、脱模、堆放、自然养护，12小时后雾化喷水一次并施以塑料薄膜覆盖以保持锰渣砖周围有较高的湿度，24小时后大剂量地再雾化喷水一次，让水能渗入锰渣砖的内层主体，36小时后给锰渣砖浇上一次透水，以后的五天内每天浇上1～2次透水，以后的22天内每天浇上1次透水，自然养护28天以上即得成品锰渣砖。
本发明的实施例2：在强制搅拌机中按如下顺序加入固体料，高硅质材料细粉17Kg、河沙或岩沙19Kg、生石灰细粉2.5Kg，边加边搅拌均匀，2分钟后，再分批加入电解锰渣预处理料40Kg，加完后再继续强制搅拌3～5分钟，然后加入19Kg高标号水泥或水泥熟料细粉，继续强制搅拌3分钟让其充分混合均匀，最后喷雾加入2.5Kg水玻璃稀释液，并且边喷边搅拌混合，加完后再强制搅拌5分钟使其更加充分地混合均匀成粉状细料，注入制砖模具内，然后采用振动加压、压制成型、脱模、堆放、自然养护，12小时后雾化喷水一次并施以塑料薄膜覆盖以保持锰渣砖周围有较高的湿度，24小时后大剂量地再雾化喷水一次，让水能渗入锰渣砖的内层主体，36小时后给锰渣砖浇上一次透水，以后的五天内每天浇上1～2次透水，以后的22天内每天浇上1次透水，自然养护28天以上即得成品锰渣砖。
本发明的实施例3：在强制搅拌机中按如下顺序加入固体料，高硅质材料细粉19Kg、河沙或岩沙11Kg、生石灰细粉2.5Kg，边加边搅拌均匀，2分钟后，再分批加入电解锰渣预处理料45Kg，加完后再继续强制搅拌3～5分钟，然后加入20Kg高标号水泥或水泥熟料细粉，继续强制搅拌3分钟让其充分混合均匀，最后喷雾加入2.5Kg水玻璃稀释液，并且边喷边搅拌混合，加完后再强制搅拌5分钟使其更加充分地混合均匀成粉状细料，注入制砖模具内，然后采用振动加压、压制成型、脱模、堆放、自然养护，12小时后雾化喷水一次并施以塑料薄膜覆盖以保持锰渣砖周围有较高的湿度，24小时后大剂量地再雾化喷水一次，让水能渗入锰渣砖的内层主体，36小时后给锰渣砖浇上一次透水，以后的五天内每天浇上1～2次透水，以后的22天内每天浇上1次透水，自然养护28天以上即得成品锰渣砖。
本发明的实施例4：在强制搅拌机中按如下顺序加入固体料，高硅质材料细粉20Kg、河沙或岩沙6Kg、生石灰细粉2.5Kg，边加边搅拌均匀，2分钟后，再分批加入电解锰渣预处理料50Kg，加完后再继续强制搅拌3～6分钟，然后加入20Kg高标号水泥或水泥熟料细粉，继续强制搅拌3分钟让其充分混合均匀，最后喷雾加入1.5Kg水玻璃稀释液，并且边喷边搅拌混合，加完后再强制搅拌5分钟使其更加充分地混合均匀成粉状细料，注入制砖模具内，然后采用振动加压、压制成型、脱模、堆放、自然养护，12小时后雾化喷水一次并施以塑料薄膜覆盖以保持锰渣砖周围有较高的湿度，24小时后大剂量地再雾化喷水一次，让水能渗入锰渣砖的内层主体，36小时后给锰渣砖浇上一次透水，以后的五天内每天浇上1～2次透水，以后的22天内每天浇上1次透水，自然养护28天以上即得成品锰渣砖。
本发明的实施例5：在强制搅拌机中按如下顺序加入固体料，高硅质材料细粉12Kg、生石灰细粉1.5Kg，边加边搅拌均匀，2分钟后，再分批加入电解锰渣预处理料60Kg，加完后再继续强制搅拌5～7分钟，然后加入25Kg高标号水泥或水泥熟料细粉，继续强制搅拌3分钟让其充分混合均匀，最后喷雾加入1.5Kg水玻璃稀释液，并且边喷边搅拌混合，加完后再强制搅拌5分钟使其更加充分地混合均匀成粉状细料，注入制砖模具内，然后采用振动加压、压制成型、脱模、堆放、自然养护，12小时后雾化喷水一次并施以塑料薄膜覆盖以保持锰渣砖周围有较高的湿度，24小时后大剂量地再雾化喷水一次，让水能渗入锰渣砖的内层主体，36小时后给锰渣砖浇上一次透水，以后的五天内每天浇上1～2次透水，以后的22天内每天浇上1次透水，自然养护28天以上即得成品锰渣砖。

Claims (8)

1.一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法，其特征在于：所用的电解锰渣是经过了预处理后的电解锰渣，其预处理的方法是：将电解锰渣用专利技术“200810044775.3一种电解锰渣综合利用的工艺”中所述的“少量多次”洗渣原理和操作流程进行洗渣，把洗渣液重新用于生产电解金属锰或锰化合物，经过连续几次的洗渣，当最后一次洗渣清液流出后，在剩下的渣浆中加入生石灰化水后的石灰浆液，调PH值到8～10，搅拌0.5小时，将加石灰后的电解锰渣浆液送入板框压滤机进行压滤，滤渣即为预处理后的电解锰渣。
2.一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法，其特征在于：液体料预先配制，其配制的方法是：将确定了重量份数的市售水玻璃预先溶解在需要加入的水中稀释制得，水玻璃是电解锰渣作胶凝材料的活性引发剂和硅酸盐混凝土强度的增强剂。
3.一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法，其特征在于：按重量份计算，它是由电解锰渣预处理料30～60份，生石灰3～8份，含硅量高的硅质材料5～30份，河沙或岩沙类硅质材料5～35份，高标号水泥或水泥熟料粉12～25份，市售水玻璃0.1～3份，固体物料混合均匀后加稀释后的水玻璃稀溶液拌匀制备而成，液料比为0.2～0.8。
4.一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法，其特征在于：其配方中的高标号水泥是指425号及其以上规格的水泥。
5.一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法，其特征在于：其配方中的水泥熟料粉是指水泥厂烧制出的水泥熟料，在未加进任何添加剂的情况下磨制出的细粉料。
6.一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法，其特征在于：含硅量高的硅质材料是指含SiO2达到85％以上的含硅岩石或石英，将其粉碎至95％以上都达到80目以及更细的粉料，高硅质材料能提高混合原材料中的硅铝总量，使制出的锰渣砖中有更多的硅氧四面体结构以及更为完善的空间网状三维立体结构、使砖的强度更高。
7.一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法，其特征在于：其配方中的生石灰细粉是指将生石灰磨制成95％以上都达到100目以及更细的粉料。
8.一种制备电解锰渣砖的新配方和工艺方法，其特征在于：在强制搅拌机中加入固体物料时电解锰渣预处理料要分批加入，尽量让其分散加入以便搅拌时混匀，加完后再继续强制搅拌3～5分钟，最后加入的固体物料是高标号水泥或水泥熟料细粉，再搅拌3分钟让固体物料充分混合均匀，最后喷雾加入水玻璃稀释液，并且边喷边搅拌混合，加完后再强制搅拌5分钟使其更加充分地混合均匀成粉状细料，注入制砖模具内，然后采用振动加压、压制成型、脱模、堆放、自然养护，12小时后雾化喷水一次并施以塑料薄膜覆盖以保持锰渣砖周围有较高的湿度，24小时后大剂量地再雾化喷水一次，让水能渗入锰渣砖的内层主体，36小时后给锰渣砖浇上一次透水，以后的五天内每天浇上1～2次透水，以后的22天内每天浇上1次透水，自然养护28天以上即得电解锰渣砖成品。
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