CN103060547B - 一种锰废渣回转窑还原焙烧除杂提锰提铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种电解锰废渣回转窑还原焙烧除杂提锰提铁的方法。将锰废渣配煤矸石废渣加入回转窑，煤矸石废渣加入量为锰废渣总重量的5～10%，在回转窑内高温环境和负压的条件下进行高温焙烧，使硫、氨、氮化合物分解成气态，随烟气进入多管除尘和布袋除尘系统和尾气处理系统中而被除去，将回转窑的高温还原的物料经球磨、一段弱磁选、二段强磁选、三段强磁选扫选工艺，得铁产品和锰产品和新型超细石英细粉，其中，一段弱磁选后得铁产品，二段强磁选和三段强磁选扫选后得锰产品，最后的尾料为超细石英粉。本发明的工艺提锰、提铁、除掉有害杂质，将含硫、氮、氨气体制成硫酸铵化肥，尾渣制成超微细粉作建筑材料，余热利用，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种锰废渣无害化综合利用回转窑高温快速还原焙烧除杂提锰、提铁的方法。
背景技术
现有电解锰废渣的分为三种：一是电解金属锰生产过程中产生的过滤酸渣，二是矿山开采过程中产生的大量矿石废渣，三是选厂尾矿渣和冶炼废渣。在我国电解锰废渣属于中国特色废渣，相关研究基本属于空白，国外很少人研究，由于电解锰废渣粘度大，含水量高，活性成份低，基本属于惰性材料，相当难以利用，由于技术落后，所以对电解锰废渣的研究目前还处于基础起步阶段，由中国工程学院院士段宁和中国环境科究院联合国内11家电解锰企业组建了“全国电解锰行业清洁生产技术创新战略联盟”，加快电解锰行业新技术新工艺、新装备和技术创新，突破重大工艺的核心技术和对电解锰废渣的研究和探讨，所以目前国内处理这部分废渣的方法是露天堆放式建尾矿库，也有一部分实验做砖和锰肥，水泥缓凝剂其主要原因是生产成本高，不能大规模化生产，到目前为止国内还没有大规模化生产和无害化处理这部分废渣的厂家。
我国锰冶金工业资源消耗高，二次资源利用特别低，有大部分可用资源变成了严重的重金属污染物，这些废渣，占据了大片的场地，严重污染了河流岸边植被和生态环境山地、农田，大量堆积的锰渣堆集存在着极大的泥石流隐患，给人民群众的生命财产造成了潜在的威胁，特别是电解锰生产过程中的铬、锰、硒、铅等重金属，废水废渣中的铬铅等元素有毒，直接危害人体健康，对人体的肝功能、肠道、神经系统危害，造成头发脱落，指甲变形等，渣体中含有大量的可溶性氨、氮、磷、硫等大毒，流入河道和地下水中可引起水体营养化，形成水华现象，并形成一系列的恶性循环，严重污染地表水和地下水资源，开展对电解锰废渣综合回收，无害化处理研究，不仅是对二次资源的充分利用，而且有利于环境的保护具有显著的经济效益和社会效益。虽然电解锰废渣中含有微量元素可以利用，但由于元素成份低，回收难度大，有害杂质多，分离成本高，综合回收现状不理想，目前国内大中院校和科研单位，对电解锰废渣用来做锰肥、水泥缓凝剂或作辅路材料和砖堆放填埋处理，但由于锰渣排放量巨大，在短时间内全部转化存在相当大的困难，对电解锰废渣综合回收，复杂固体混合物的分离有害元素无害化除去，无害化处理电解锰废渣，是迫在眉睫的重大重要任务，也是被列为国家863计划资源环境技术领域（环境部分）“大宗工业固废处理与资源化技术”、“工业废气净化与资源化技术”、“污染土壤修复技术”的重大研究课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解锰废渣无害综合利用回转窑高温快速还原焙烧除杂提锰、提铁的方法，解决我国电解锰废渣工业固废处理和资源化这一特大难题，并实现规模化生产。
本发明的电解锰废渣回转窑高温快速还原焙烧，除杂、提锰、提铁、废渣无害化综合利用的方法是：将锰废渣配煤矸石废渣加入回转窑，煤矸石废渣加入量为锰废渣总重量的5～10%，用煤矸石作还原剂在回转窑内高温环境和负压-0.012～-0.019MPa的条件下进行高温焙烧，窑内温度控制在950℃-1050℃，窑尾温度为450℃-550℃，回转窑的转速控制在每分钟1.5～2转，焙烧时间为1～1.5小时，使硫、氨、氮化合物发生物理和化学变化，分解成气态，随烟气进入多管除尘和布袋除尘系统和尾气处理系统中而被除去，含硫、氨、氮尾气经氨化处理，经蒸发、结晶、脱水干燥制成硫酸铵农用化肥，回转窑窑头和窑尾的余热部分，用来烘焙锰废渣作为预处理，将回转窑的高温还原的物料经球磨、一段弱磁选、二段强磁选、三段强磁选扫选工艺，得合格的铁产品和锰产品和新型超细石英细粉（作为建筑墙体材料），其中，一段弱磁选后得铁产品，二段强磁选和三段强磁选扫选后得锰产品，最后的扫选后的尾料为新型超细石英细粉；
所述的锰废渣由电解锰废渣和锰矿尾矿库废渣组成，电解锰废渣为65～80%，锰矿尾矿库废渣为20～35%。
本发明利用电解锰废渣和煤矸石废渣作还原剂用回转窑作为焙烧装置，配制沉降室、冷却、收尘、尾气氨法处理装置，煤粉磨制升温系统，使电解锰废渣与煤矸石废渣在高温状态下和低负压条件下进行焙烧，使有害原素硫、氨、氨等发生化学变化和物理变化分解或生态，随着烟气进入烟气系统，无害化除去，本发明的试生产运行达到了极为理想的效果，其产品能满足电解锰生产工艺和要求，附产品是特别理想的农用化肥和新型建筑材料和粉体材料，生产实战证明是成功的，对电解锰废渣无害化处理，而且达到大规模化生产得到了满意的效果。
本发明采用回转窑工艺无害化处理电解锰废渣，用煤矸石废渣作还原剂高温还原焙烧提锰、提铁、除掉有害杂质，将含硫、氮、氨气体制成硫酸铵化肥，尾渣制成超微细粉，建筑材料和墙体材料，利用工艺流程中的余热预焙干电解锰废渣，工艺流程中的余热得到充分合理的利用，节能环保,真正达到解决我国电解锰废渣工业固废处理和资源化这一特大难题规模化生产技术和生产方法。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
原材料情况表：
表1 由湖南湘潭市电化有限公司提供电解锰废渣成分
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | S2O3 | Mn |
| 27.12 | 9.43 | 10.48 | 10.88 | 4.13 | 16.09 | 5.74 |
表2 湖南湘潭锰矿尾矿库废渣成分
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | S2O3 | Mn | NH3-N |
| 23.15 | 6.23 | 11.01 | 11.56 | 2.83 | 9.1 | 9.73 | 14.21 |
表1和表2中还含有少量的K2O Na2O、氨、氮等其它成分。
表3 湖南湘潭县潭家山煤矿和王家山煤矿煤矸石废渣成分
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | S2O3 | 热值 |
| 48.37 | 19.43 | 6.73 | 2.4 | 0.6 | 0.9 | 730.9 |
实施例1：
将表1中的电解锰废渣重量百分比75%和表2中的锰矿尾矿库废渣25%混合得锰废渣，将表3 的煤矸石废渣按锰废渣总重量的5%加入锰废渣混合后，加入回转窑，在回转窑内高温环境和负压-0.012MPa的条件下进行高温焙烧，窑内温度控制在1000℃，窑尾温度为500℃，回转窑的转速控制在每分钟1.5转，焙烧时间为1小时，使硫、氨、氮化合物发生物理和化学变化，分解成气态，随烟气进入多管除尘和布袋除尘系统和尾气处理系统中而被除去，含硫、氨、氮尾气经氨化处理（现有技术），再经蒸发、结晶、脱水干燥制成硫酸铵农用化肥，回转窑窑头和窑尾的余热部分，用来烘焙锰废渣作为预处理，将回转窑的高温还原的物料经球磨、一段弱磁选、二段强磁选、三段强磁选扫选工艺，得到合格的铁产品和锰产品和新型超细石英细粉，其中，一段弱磁选后得铁产品，二段强磁选和三段强磁选（磁场强度12000Gs-160000Gs）扫选后得锰产品，最后的扫选尾料为新型超细石英细粉。
实施例1所提的锰粉成分（%）
| Mn | CaO | MgO | Al2O3 | SiO2 | S2O3 | NH3-N |
| 24.93 | 7.10 | 3.25 | 3.11 | 9.32 | 0.25 | 0.35-0.535 |
实施例1所得石英细粉成分%
| SiO2 | CaSO4 | Fe3O4 | Mn |
| 65.67% | 16.43% | 2.15 | 1.07 |
实施例1所得铁精粉成分%
| TFe | SiO2 | CaO | S |
| 47.32 | 7.59 | 3.66 | 0.034 |
锰的可溶率93-97% 。
实施例2：
将表1中的电解锰废渣重量百分比65%和表2中的锰矿尾矿库废渣35%混合得锰废渣，将表3 的煤矸石废渣按锰废渣总重量的8%加入锰废渣混合后，加入回转窑，在回转窑内高温环境和负压-0.019 MPa的条件下进行高温焙烧，窑内温度控制在950℃，窑尾温度为450℃，回转窑的转速控制在每分钟2转，焙烧时间为1.51小时，以下过程与实施例1相同。
实施例2所提的锰粉成分（%）
| Mn | CaO | MgO | Al2O3 | SiO2 | S2O3 | NH3-N |
| 23.41 | 8.98 | 4.32 | 3.55 | 10.11 | 0.30 | 0.36-0.57 |
实施例2所得石英细粉成分
| SiO2 | CaSO4 | Fe3O4 | Mn |
| 58.88% | 19.39% | 2.43 | 1.23 |
实施例2所得铁精粉成分
| TFe | SiO2 | CaO | S |
| 45.24 | 8.62 | 4.73 | 0.036 |
可溶锰率93-95.5% 。
Claims (5)
1.一种锰废渣利用回转窑还原焙烧除杂提锰提铁的方法，其特征在于：将锰废渣配煤矸石废渣加入回转窑，煤矸石废渣加入量为锰废渣总重量的5～10%，在回转窑内高温环境和负压-0.012～-0.019MPa的条件下进行高温焙烧，窑内温度控制在950℃-1050℃，窑尾温度为450℃-550℃，回转窑的转速控制在每分钟1.5～2转，焙烧时间为1～1.5小时，使硫、氨、氮化合物分解成气态，随烟气进入多管除尘和布袋除尘系统和尾气处理系统中而被除去，将回转窑的高温还原的物料经球磨、一段弱磁选、二段强磁选、三段强磁选扫选工艺，得铁产品和锰产品和超细石英细粉，其中，一段弱磁选后得铁产品，二段强磁选和三段强磁选扫选后得锰产品，最后的扫选尾料为超细石英细粉。
2.根据权利要求1所述的锰废渣利用回转窑还原焙烧除杂提锰提铁的方法，其特征在于：上述工艺中含硫、氨、氮尾气经氨化处理，再经蒸发、结晶、脱水干燥制成硫酸铵农用化肥。
3.根据权利要求1所述的锰废渣利用回转窑还原焙烧除杂提锰提铁的方法，其特征在于：回转窑窑头和窑尾的余热部分，用来烘焙锰废渣作为预处理。
4.根据权利要求1所述的锰废渣利用回转窑还原焙烧除杂提锰提铁的方法，其特征在于所述的锰废渣由电解锰废渣和锰矿尾矿库废渣组成，电解锰废渣为65～80%，锰矿尾矿库废渣为20～35%。
5.根据权利要求1所述的锰废渣利用回转窑还原焙烧除杂提锰提铁的方法，其特征在于所述的煤矸石废渣为5%-10%，主要是利用煤矸石废渣作为还原剂代替燃料煤。
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