CN104129937A - 一种资源化利用电解锰渣的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种资源化利用电解锰渣的工艺方法，属于工业固体废弃物的资源化利用领域；目的是提供一种能有效地利用电解锰渣的资源化利用电解锰渣的工艺方法。一种资源化利用电解锰渣的工艺方法：按重量份计算，取电解锰渣或经水洗和无害化处理后的电解锰渣78～97份、石膏粉0～22份、石灰石矿粉或生石灰粉0～10份，在搅拌器中将上述物料搅拌混合均匀，然后送至烘干机和沸腾炉中进行烘干和煅烧；所述石膏粉与石灰石矿粉或生石灰粉的总量为3～22份。采用本发明制得的产品可用于水泥缓凝剂，也可磨细成锰渣超细微粉，均可被大量地作为资源予以利用，从根本上解决电解锰渣带来的生态环境问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种废物利用的方法，具体涉及一种资源化利用电解锰渣的技术方法，属于工业固体废弃物资源化利用领域。
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，在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，锰渣的处置问题也成为了重要的环境问题。以我国著名的“锰三角”地区的电解锰渣进行化学组成和性能分析测定可知：电解锰渣属于活性很低的酸性渣。电解锰渣在105℃烘干至恒重后，其主要化学成份测定值如下表所示：
现已有处理锰渣的相关专利技术，但采用这些工艺技术对锰渣进行处理仍会留下大量的废渣，这主要是因为电解锰渣是多种物质的混合物，成份复杂，致使处理后的锰渣很难达到某一特殊用途的要求，电解锰渣不能被大量利用，致使每年全国锰行业排出的近千万t锰渣，不仅需要大量的土地来堆放，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：“200810044775.3一种电解锰渣综合利用的工艺”、“200910104041.4一种处理与利用电解锰废渣的方法”，这两种技术虽然在电解锰渣的污染治理和提取锰和氨氮资源方面都很成功，但对剩下的电解锰渣没有具体的利用方案，而另一些专利技术“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”等虽然能对电解锰渣加以适当的利用，但由之生产出的建筑砖或砌块等由于成本高和综合性能低，在市场上缺乏竞争力，从而导致电解锰渣也不能被大量利用。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种能彻底有效地利用电解锰渣的资源化利用电解锰渣的工艺方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种资源化利用电解锰渣的工艺方法：按重量份计算，取电解锰渣或经水洗和无害化处理后的电解锰渣78～97份、石膏粉0～22份、石灰石矿粉或生石灰粉0～10份，在搅拌器中将上述物料搅拌混合均匀，然后送至烘干机和沸腾炉中进行烘干和煅烧；所述石膏粉与石灰石矿粉或生石灰粉的总量为3～22份。
进一步的，所述的水洗和无害化处理电解锰渣的具体步骤如下：电解锰渣在磨浆机中用低浓度含锰废水或水打成浆状进行洗渣，过滤，压滤出的洗渣液重新用于生产电解金属锰或锰化合物，滤渣加3～8％的生石灰在搅拌器中搅拌混合均匀并收集放出的氨气，所得滤渣即为水洗和无害化处理后的电解锰渣；所述的洗渣采用少量多次洗渣和逆流漂洗。
电解锰渣经水洗和无害化预处理是为了提取出超过渣中80％以上的硫酸锰和硫酸铵加以利用。其预处理的方法可参照专利申请号为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，经过连续几次洗渣，当最后一次洗渣液与锰渣搅拌成均匀的浆液后，用渣浆泵送入板框压滤机进行压滤，压滤出的洗渣液返回洗渣工段继续使用，当洗渣液中锰的浓度一定后送入电解锰厂用于生产电解金属锰。
进一步的，所述的沸腾炉炉膛的温度为1100～1200℃，烘干机筒体内温度为600～1100℃，烘干机出口温度为60～95℃；经烘干机烘干后的物料为锰渣水泥缓凝剂，其水份控制在不高于4％。
进一步的，按重量份计算，取所述的锰渣水泥缓凝剂3～10份、水泥熟料60～97份、其他添加料0～30份，将各物料混合均匀后磨粉达到水泥对细度的要求即得水泥产品。其他添加料则是制备水泥的常用添加剂，如缓凝剂、减水剂等。
进一步的，直接将电解锰渣或经水洗和无害化处理后的电解锰渣输送到沸腾炉和烘干机中进行高温煅烧和烘干，控制烘干机筒体内温度为600～1100℃，烘干机出口温度为60～95℃；经滚筒烘干机烘干后出来的物料为高温煅烧锰渣，其水份不高于1％。
进一步的，按重量份计算，取所述的高温煅烧锰渣60～75份、钢铁厂水渣15～25份或硅锰合金的水渣或两者的混合物15～25份、锅炉煤渣8～15份，将三种物料混合均匀后加入磨粉至380目以上，则制成可替代粉煤灰的锰渣超细微粉。硅锰合金的水渣即为冶炼硅锰合金时产生的含水渣。拌制水泥混凝土和沙浆时，作掺合料的粉煤灰成品应满足表1要求。
表1作掺合料的粉煤灰成品指标要求
进一步优化的，按重量份计算，取所述的锰渣超细微粉22～38份、水泥熟料62～78份磨成粉，将两种细粉混合均匀后制成325#～425#之间的各型水泥。
进一步优化的，所述的烘干机为滚筒式烘干机，在所述烘干机筒体内部离进口0～2米处设置分散破碎物料装置，所述分散破碎物料装置为沿筒体圆周悬挂数根链条；烘干机筒体离进口4m以内的筒体和所述的链条采用耐高温材料制造。
进一步的，所述的石膏粉为天然石膏粉、二水石膏粉、半水石膏粉、无水石膏粉中的一种或几种混合。
进一步优化的，所述的石膏粉、石灰石矿粉或生石灰粉均粉碎至90目以上。
采用本发明制出的锰渣水泥缓凝剂与普通石膏作水泥缓凝剂相比，锰渣水泥缓凝剂完全达到水泥对缓凝剂的各项指标要求，并且使水泥产品的强度更大，颜色更能让用户满意。锰渣水泥缓凝剂有一定的潜在活性，在生产水泥时可以多加3％～5％替代水泥熟料，在生产水泥的过程中还可以添加至6％～8％。
采用本发明制得的锰渣微粉(即粉煤灰的替代物)完全达到商品混凝土掺合料的粉煤灰二级灰要求。它28天的活性指数、抗强、抗压等等都优于火电厂的粉煤灰。因为锰渣微粉有一定的活性，一般来说，每立方商品混凝土用GB2级粉煤灰45kg左右，而每立方商品混凝土可以添加锰渣微粉至65kg～70kg，大力推广该技术不仅可以对电解锰渣固体废弃物进行有效回收利用，减少电解锰渣对环境的污染，而且还能节约大量的堆放电解锰渣所用的土地，变废为宝生产出满足市场需要的建筑材料，促进社会的良性发展。
具体实施方式
将进行预处理，参照专利申请号为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，当最后一次洗渣液与锰渣搅拌成均匀的浆液后，用渣浆泵送入板框压滤机进行压滤，压滤出的洗渣液返回洗渣工段继续使用，当洗渣液中锰的浓度达到一定数值后送入电解锰厂用于生产电解金属锰。压滤后的电解锰渣加3～8％的生石灰在搅拌器中搅拌混合均匀放出氨气后即为实施例所使用的水洗和无害化处理后的锰渣。需要说明的是本发明也可以直接利用电解锰渣进行回收利用，所以本发明所应用的范围并不局限于以下实施例。
实施例一
将水洗和无害化处理后的电解锰渣21t放入搅拌器中搅拌均匀后，再加入4t过90目筛的天然石膏粉，在强力搅拌器中将其搅拌混合均匀，然后输送到沸腾炉中进行烘干和煅烧，控制沸腾炉温度在1126℃，控制滚筒烘干机的进口温度为890℃，出口温度为91℃，经滚筒烘干机烘干后出来的物料有21.3t，经检测其平均水份含量为3.74％wt，该物料经检测并作小样试验，完全达到水泥对缓凝剂的要求，由此制备出450t水泥产品。
实施例二
将水洗和无害化处理后的电解锰渣19.2t放入搅拌器中搅拌均匀后，再加入4.1t过90目筛的天然石膏粉，在强力搅拌器中将其搅拌混合均匀，然后输送到沸腾炉中进行烘干和煅烧，控制沸腾炉温度在1145℃，控制滚筒烘干机的进口温度为850℃，出口温度为90℃，经滚筒烘干机烘干后出来的物料有19.6t，经检测其平均水份含量为3.82％wt，该物料经检测并作小样试验，完全达到水泥对缓凝剂的要求，由此制备出430t水泥产品。
实施例三
将水洗和无害化处理后的电解锰渣23.1t放入搅拌器中搅拌均匀后输送到沸腾炉中进行烘干和煅烧，控制沸腾炉温度在1158℃，控制滚筒烘干机的进口温度为903℃，出口温度为92℃，经滚筒烘干机烘干后出来的物料有18.3t，经检测其平均水份含量为0.91％wt，该物料与其它天然物料5.2t、锅炉煤渣2.6t、激发剂26kg加入LM立式磨粉机进行粉磨，磨出的锰渣超细微粉25.7t，经检验，其达到GB/T1596-2005二级粉煤灰的各项指标要求。
实施例四
将水洗和无害化处理后的电解锰渣20.6t放入搅拌器中搅拌均匀后输送到沸腾炉中进行烘干和煅烧，控制沸腾炉温度在947℃，控制滚筒烘干机的进口温度为891℃，出口温度为90℃，经滚筒烘干机烘干后出来的物料有16.1t，经检测其平均水份含量为0.95％wt，该物料与其它天然物料4.6t、锅炉煤渣2.3t、激发剂22kg加入LM立式磨粉机进行粉磨，磨出的锰渣超细微粉22.3t，经检验，其达到GB/T1596-2005二级粉煤灰的各项指标要求，锰渣超细微粉的细度为386目。
实施例五
取水泥熟料32.5t磨成粉、锰渣超细微粉17.5t，将两种细粉混合后再研磨混匀即可得到325#水泥49.6吨，经检测各项指标均达到325#水泥的标准。
实施例六
取水泥熟料37.5t磨成粉、锰渣超细微粉12.5t，将两种细粉混合后再研磨混匀即可得到425#水泥49.6吨，经检测各项指标均达到425#水泥的标准。
Claims (10)
1.一种资源化利用电解锰渣的工艺方法，其特征在于：按重量份计算，取电解锰渣或经水洗和无害化处理后的电解锰渣78～97份、石膏粉0～22份、石灰石矿粉或生石灰粉0～10份，在搅拌器中将上述物料搅拌混合均匀，然后送至烘干机和沸腾炉中进行烘干和煅烧；所述石膏粉与石灰石矿粉或生石灰粉的总量为3～22份。
2.根据权利要求1所述的一种资源化利用电解锰渣的工艺方法，其特征在于：所述的水洗和无害化处理电解锰渣的具体步骤如下：电解锰渣在磨浆机中用低浓度含锰废水或水打成浆状进行洗渣，过滤，压滤出的洗渣液重新用于生产电解金属锰或锰化合物，滤渣加3～8％的生石灰在搅拌器中搅拌混合均匀并收集放出的氨气，所得滤渣即为水洗和无害化处理后的电解锰渣；所述的洗渣采用少量多次洗渣和逆流漂洗。
3.根据权利要求1或2所述的一种资源化利用电解锰渣的工艺方法，其特征在于：所述的沸腾炉炉膛的温度为1100～1200℃，烘干机筒体内温度为600～1100℃，烘干机出口温度为60～95℃；经烘干机烘干后的物料为锰渣水泥缓凝剂，其水份控制在不高于4％。
4.根据权利要求3所述的一种资源化利用电解锰渣的工艺方法，其特征在于：按重量份计算，取所述的锰渣水泥缓凝剂3～10份、水泥熟料60～97份、其他添加料0～30份，将各物料混合均匀后磨粉达到水泥对细度的要求即得水泥产品。
5.根据权利要求1或2所述的一种资源化利用电解锰渣的工艺方法，其特征在于：直接将电解锰渣或经水洗和无害化处理后的电解锰渣输送到沸腾炉和烘干机中进行高温煅烧和烘干，控制烘干机筒体内温度为600～1100℃，烘干机出口温度为60～95℃；经滚筒烘干机烘干后出来的物料为高温煅烧锰渣，其水份不高于1％。
6.根据权利要求5所述的一种资源化利用电解锰渣的工艺方法，其特征在于：按重量份计算，取所述的高温煅烧锰渣60～75份、钢铁厂水渣15～25份或硅锰合金的水渣或两者的混合物15～25份、锅炉煤渣8～15份，将三种物料混合均匀后加入磨粉至380目以上，则制成可替代粉煤灰的锰渣超细微粉。
7.根据权利要求6所述的一种资源化利用电解锰渣的工艺方法，其特征在于：按重量份计算，取所述的锰渣超细微粉22～38份、水泥熟料62～78份磨成粉，将两种细粉混合均匀后制成325#～425#之间的各型水泥。
8.根据权利要求1所述的一种资源化利用电解锰渣的工艺方法，其特征在于：所述的烘干机为滚筒式烘干机，在所述烘干机筒体内部离进口0～2米处设置分散破碎物料装置，所述分散破碎物料装置为沿筒体圆周悬挂数根链条；烘干机筒体离进口4m以内的筒体和所述的链条采用耐高温材料制造。
9.根据权利要求1所述的一种资源化利用电解锰渣的工艺方法，其特征在于：所述的石膏粉为天然石膏粉、二水石膏粉、半水石膏粉、无水石膏粉中的一种或几种混合。
10.根据权利要求9所述的一种资源化利用电解锰渣的工艺方法，其特征在于：所述的石膏粉、石灰石矿粉或生石灰粉均粉碎至90目以上。
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