CN103771734B - 一种规模化煅烧处理利用电解锰渣的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种规模化煅烧处理利用电解锰渣的方法，其特点在于，电解锰渣经烘干后与还原剂一起粉磨成生料，或者电解锰渣经烘干打散后与粉磨好的还原剂混合均匀，再喂入烧成系统进行煅烧脱硫，煅烧成品中硫含量大幅降低，且具有一定活性，因而可以大量用于建材生产，如作为水泥混合材、或生产水泥熟料的原料、或轻质骨料等。此外，煅烧产生的烟气还可以用于制硫酸，并将硫酸循环用于电解锰的生产。本发明对电解锰渣的处理能力大，在避免了锰渣污染环境的同时，还能取得较好的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于工业固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种规模化煅烧处理利用电解锰渣的方法。
背景技术
2012年我国电解锰产能达到260万吨，产量达到116万吨，产能和产量均占世界的90%以上，成为世界上最大的电解锰生产、消费和出口国。电解锰渣是电解锰生产过程中用硫酸处理锰矿产生的过滤酸渣。根据锰矿品位的不同，每生产1吨电解锰粉所排放的锰渣量为3～10吨，平均在5～6吨。据此估算，我国每年排放的电解锰渣在600万吨以上。由于电解锰渣尚没有成熟的处理技术，我国电解锰企业大都将废渣输送到堆场，筑坝湿法堆存，历年累计堆存量达到数千万吨。随着电解锰行业的快速发展，产生的大量电解锰废渣不仅占用大量土地资源，还会给土壤、水源、大气造成污染，因此，对其的处理处置已成为电解锰行业和环保领域的研究热点。
电解锰渣的主要化学成分为SiO2、SO3、CaO、Al2O3和Fe2O3，主要矿物成分为二水石膏、石英、水化硅酸二钙等。根据这一成分特点，现有技术提出了利用电解锰渣作为水泥缓凝剂，或作为硅铝质原料生产水泥，或用于制砖等。但受产品质量或技术的种种限制，这些技术方案中电解锰渣的添加量均较小，不足以大量消纳电解锰渣。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种规模化煅烧处理利用电解锰渣的方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种规模化煅烧处理利用电解锰渣的方法，电解锰渣经烘干后与还原剂一起粉磨成生料，或者电解锰渣经烘干打散后与粉磨好的还原剂混合均匀，再喂入烧成系统进行煅烧脱硫，获得可广泛用于建材生产的脱硫活化锰渣。
所述还原剂是焦炭、无烟煤、石油焦、高硫煤和硫磺中的至少一种。
在原料中，烘干后电解锰渣与还原剂的质量百分比为：干电解锰渣80～99%，还原剂1～20%。
所述烧成系统包括依次连接的预热器系统、回转窑和冷却机。
所述预热器系统包括3～5级旋风筒；所述冷却机是篦冷机或单筒冷却机。
将电解锰渣煅烧脱硫所产生的含SO2烟气用于制硫酸。
在原料中，烘干后电解锰渣、还原剂和石膏的质量百分比为：干电解锰渣20～99%，还原剂1～20%，石膏0～60%。
煅烧温度为800～1300℃。
所述石膏是磷石膏、脱硫石膏、氟石膏和天然石膏中的至少一种。
本发明具有的优点和积极效果是：电解锰渣煅烧脱硫后，煅烧成品中硫含量大幅降低，且具有一定活性，因而可以大量用于建材生产，如作为水泥混合材、或生产水泥熟料的原料、或轻质骨料等。此外，煅烧产生的烟气还可以用于制硫酸，并将硫酸循环用于电解锰的生产。本发明对电解锰渣的处理能力大，在避免了锰渣污染环境的同时，还能取得较好的经济效益。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图；
图2是本发明的实施例1烧成系统工艺流程图；
图3是本发明的实施例4烧成系统工艺流程图。
图中：1是分料阀，2是一级旋风筒，3是二级旋风筒，4是三级旋风筒，5是四级旋风筒，6是回转窑，7是冷却机；8是热交换器，9是热风炉，10是烘干脱水装置，11是旋风分离器。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例1：
请参见图1和图2，在本实施例中，烧成系统包括依次连接的预热器系统、回转窑6和冷却机7，其中，预热器系统包括一级旋风筒2、二级旋风筒3、三级旋风筒4和四级旋风筒5，预热器系统有4级旋风筒，但并不限于此，上述旋风筒可以有3～5级；冷却机7可以是篦冷机或单筒冷却机。
首先，将含96%干电解锰渣和4%焦炭的原料粉磨至80μm筛余5～20%。再根据系统运行的不同情况，通过分料阀1将生料喂入预热器不同旋风筒的进风管，以便控制一级旋风筒2出口的烟气温度和生料在预热器系统中的料温，以避免还原剂提前燃烧。经预热的物料由四级旋风筒5的下料管进入回转窑6进行分解和煅烧。在出一级旋风筒2的烟气经净化处理后可用于制硫酸。回转窑6内物料煅烧温度控制为950～1150℃，窑内气氛控制为弱氧化气氛，并通过调节窑速，控制物料在窑内的停留时间大于30min。在避免窑内结圈、结大块的情况下，适当提高窑内煅烧温度以保证锰渣脱硫效果，使煅烧成品的SO3含量低于3%。参考粉煤灰的活性检测标准，煅烧成品的活性能够达到70%以上，作为水泥混合材在水泥中的掺量最高可达50%。
在本实施例中，采用焦炭作为还原剂，但并不限于此，上述还原剂可以是焦炭、无烟煤、石油焦、高硫煤和硫磺中的至少一种。
实施例2：
与实施例1的不同之处在于，原料中烘干后电解锰渣与还原剂的质量百分比为：干电解锰渣80%，还原剂20%；煅烧温度为800～1000℃。
实施例3：
与实施例1的不同之处在于，原料中烘干后电解锰渣与还原剂的质量百分比为：干电解锰渣99%，还原剂1%；煅烧温度为1000～1300℃。
实施例4：
为了提高制酸烟气中SO2浓度，可以在原料中加入石膏，所述石膏可以是磷石膏、脱硫石膏、氟石膏和天然石膏中的至少一种。
在本实施例中，烧成系统包括依次连接的预热器系统、回转窑6和冷却机7，其中，预热器系统包括一级旋风筒2、二级旋风筒3、三级旋风筒4和四级旋风筒5，预热器系统有4级旋风筒，但并不限于此，上述旋风筒可以有3～5级；冷却机7可以是篦冷机或单筒冷却机。在烧成系统上游设有与其相连的烘干脱水系统，烘干脱水系统由依次相连的热风炉9、烘干脱水装置10和旋风分离器11组成；在烧成系统的一级旋风筒2的制酸烟气管道上设有热交换器8。
请参见图1和图3，将含48%干电解锰渣、48%石膏和4%焦炭的原料粉磨至80μm筛余5～20%，再喂入烘干脱水装置10，利用由热风炉9提供的热风对生料进行烘干和脱水，通过冷风阀可以控制进入烘干脱水装置10的热风温度。通过控制烘干脱水装置的出口温度，可以保证完全脱除生料中的物理水和结晶水。出烘干脱水装置10的含尘气体经旋风分离器11实现气料分离后，根据系统运行的不同情况，本着还原剂在预热器系统中不能被点燃且尽量提高生料入窑温度的原则，通过调节分料阀1，将热生料喂入其下的某级旋风筒的进风管，进行后续换热。出最下一级旋风筒的热生料进入回转窑6进行分解和煅烧。出旋风分离器11的烘干废气引至原料磨作为烘干热源；也可以从热风炉9中引出一股热风用于原料磨烘干。在出一级旋风筒2的制酸烟气管道上设置热交换器8，利用热交换器8回收的热焓加热空气，并将热空气引至热风炉9使用，降温后的烟气经净化处理后用于制硫酸。回转窑6内物料煅烧温度控制为1000～1300℃，窑内气氛控制为弱氧化气氛，并通过调节窑速，控制物料在窑内的停留时间大于30min。在避免窑内结圈、结大块的情况下，适当提高窑内煅烧温度以保证锰渣和石膏的脱硫效果，使煅烧成品的SO3含量低于3%。参考粉煤灰的活性检测标准，煅烧成品的活性能够达到70%以上，作为水泥混合材在水泥中的掺量最高可达50%。
本实施例将石膏和锰渣的烘干脱水过程由预热器系统内或者回转窑内移至烘干脱水装置内，使生料脱水消耗的热量从烧成系统的热耗中分离出来，从而减少产生这部分热量所需的燃料燃烧在烧成系统中产生的废气量，并且脱水形成的水蒸气不与制硫酸的烟气相混，可提高烟气中SO2的浓度，为后续的制硫酸工序创造有利条件。
在本实施例中，采用焦炭作为还原剂，但并不限于此，上述还原剂可以是焦炭、无烟煤、石油焦、高硫煤和硫磺中的至少一种。
实施例5：
与实施例4的不同之处在于，在原料中，烘干后电解锰渣、还原剂和石膏的质量百分比为：干电解锰渣80%，还原剂20%，石膏0%。也就是说，在原料中不加石膏。煅烧温度为800～1000℃。
实施例6：
与实施例4的不同之处在于，在原料中，烘干后电解锰渣、还原剂和石膏的质量百分比为：干电解锰渣39%，还原剂1%，石膏60%，煅烧温度为1100～1300℃。
实施例7：
与实施例4的不同之处在于，在原料中，烘干后电解锰渣、还原剂和石膏的质量百分比为：干电解锰渣99%，还原剂1%，石膏0%，煅烧温度为1000～1300℃。
实施例8：
与实施例4的不同之处在于，在原料中，烘干后电解锰渣、还原剂和石膏的质量百分比为：干电解锰渣20%，还原剂20%，石膏60%，煅烧温度为1000～1200℃。
综上，本发明根据配料方案的不同，回转窑内物料煅烧温度控制为800～1300℃，保证脱除电解锰渣和／或石膏中的大部分硫，并使煅烧成品具有一定活性。煅烧后的脱硫活化锰渣可以作为水泥混合材、或生产水泥熟料的原料、或轻质骨料等，出烧成系统的烟气经换热降温后可进入制硫酸工序，从而实现对电解锰渣的规模化处理和利用。
以上实施例仅是本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明。煅烧产生的烟气也可以不用于生产硫酸，用于生产硫酸时也可以不设热交换器回收制酸烟气的热焓。凡依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种规模化煅烧处理利用电解锰渣的方法，其特征在于，电解锰渣经烘干后与还原剂一起粉磨成生料，或者电解锰渣经烘干打散后与粉磨好的还原剂混合均匀，再喂入烧成系统进行煅烧脱硫，获得可广泛用于建材生产的脱硫活化锰渣，所产生的含SO2烟气用于制硫酸；所述烧成系统包括依次连接的预热器系统、回转窑和冷却机，所述预热器系统包括3～5级旋风筒，所述冷却机是篦冷机或单筒冷却机；在原料中，烘干后电解锰渣、还原剂和石膏的质量百分比为：干电解锰渣20～48％，还原剂1～20％，石膏48～60％。
2.根据权利要求1所述的规模化煅烧处理利用电解锰渣的方法，其特征在于，煅烧温度为1000～1300℃。
3.根据权利要求1所述的规模化煅烧处理利用电解锰渣的方法，其特征在于，所述石膏是磷石膏、脱硫石膏、氟石膏和天然石膏中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的规模化煅烧处理利用电解锰渣的方法，其特征在于，所述还原剂是焦炭、无烟煤、石油焦、高硫煤和硫磺中的至少一种。
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