CN105645793A - 一种用电解锰渣制造活性混合材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用电解锰渣制造活性混合材料的制备方法通过对电解锰渣配入一定比例的活化剂和还原剂在高温下与活化剂进行物理化学反应，煅烧所得的熟料通过冷却得到活性混合材料，这种活性混合材料具有火山灰性，能够作为水泥工业的活性混合材和商品混凝土工业的复合掺合料，本发明方法可大量利用电解锰厂排放的酸浸渣进行生产，从根本上消除电解锰渣中的有害成分对环境的威胁，能够实现电解锰清洁化生产和污染综合防治，具有较高的经济效益和环保价值。

Description

一种用电解锰渣制造活性混合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种金属冶炼废渣的活性化处理方法，具体涉及一种用电解锰渣制造活性混合材料的制备方法。

背景技术

电解锰渣是在碳酸锰矿粉中加入硫酸溶液，电解生产二氧化锰的滤渣，其生产过程是在反应器内加入硫酸溶液和碳酸锰矿粉反应生成硫酸锰，待PH值接近4左右时，加入少量的硫化铁矿粉作为还原剂，将溶液中Fe2+氧化成Fe3+，并水解生成Fe(OH)3沉淀，再用石灰乳中和反应过量的酸，当PH值接近7时，加入SDD饱和溶液，使溶液重金属离子生成相应的硫化物沉淀，然后用压滤机进行过滤，滤液进入电解池内电解，排出的滤饼即所谓的电解锰渣。

每生产1吨电解锰粉，所排放颗粒细小的且含有一定量有害元素的酸浸废渣约为7～8吨，这些酸浸废渣一方面增加了企业堆置废渣的土地征用和场地处置费用，使企业生产成本增加且大量消耗土地资源，另一方面废渣长期存放，致使一些有害元素通过土层渗透，进入地表和地下水中，影响地下水资源，污染环境。因此，如何处理电解锰渣，使其一方面减少对环境的污染，另一方面作为原料制备其他有用材料，便成为亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种用电解锰渣工业化处理制造活性混合材料的制备方法，在电解锰渣中配入一定比例的活化剂和还原剂，采用回转窑活化处理技术，该技术利用活化剂和还原剂使废渣在高温煅烧脱硫后具有火山灰性，从而使这种废渣变为水泥工业的活性混合材和商品混凝土工业的复合掺合料，该方法可大量利用电解锰渣，使其产生较高的经济效益和环保价值。

本发明的一种用电解锰渣制造活性混合材料的制备方法通过如下步骤来完成：

步骤一：烘干破碎，将电解锰渣通过烘干破碎机进行烘干破碎及收集，将水分降低到1％以下储存在配料库内；

步骤二：配料，将经步骤一处理后储存在配料库内的电解锰渣和活化剂、还原剂按照配料工艺方案采用调速皮带称计量配料，其中具体配料工艺方案为：电解锰渣：87.5％～100％、活化剂A(页岩)：0％～10％、活化剂B(铝矾土)：0％～10％、还原剂(煤粉)0～5％；

步骤三：粉磨，将经步骤二处理得到的电解锰渣和活化剂、还原剂配料后的生料通过球磨机进行粉磨，粉磨均匀后储存于窑尾喂料仓中，其中配合生料的细度控制在≤6％(0.08mm方孔筛)；

步骤四：煅烧，将经步骤三得到的粉磨均匀的配合料经过固体流量计计量后，喂入斜度为3.5％回转窑中，配合生料从窑尾筒体的高温段进入筒体内进行煅烧，保证窑筒体的倾斜和缓慢地回转，使配合生料产生一个沿着圆周方向翻滚又沿着轴向从高端向低端移动的复合运动方式，燃料从窑头采用多通道燃烧器喷入，在窑内进行燃烧，发出的热量以火焰的辐射、热气的对流、窑砖的传导方式传给物料，使配合生料煅烧为熟料，经过高温煅烧后的活性料从窑筒体的低端卸出，等待进入冷却机，其中煅烧过程中，回转窑烧成带的温度控制在700℃-1350℃之间，配合生料在窑内停留时间控制在75-120min间；

步骤五：冷却，将经步骤四得到的熟料通过单筒冷却机，使熟料温度降低到150℃环境温度后即为所得的活性混合材料；

步骤六：窑尾烟气收尘净化，将经步骤四过程产生的窑尾烟气经过沉降室将气流中较大颗粒(直径通常大于100um)进行分离后进入专用电收尘器进行收尘，处理后的含SO2烟气接入净化洗涤装置进行净化。

本发明一种用电解锰渣制造活性混合材料的制备方法通过对电解锰渣在高温下与活化剂进行物理化学反应，煅烧所得的熟料通过冷却得到活性混合材料，其有益效果在于：可大量利用电解锰厂排放的酸浸渣进行生产，从根本上消除电解锰渣中的有害成分对环境的威胁，处理后的得到的活性混合材料可作为制造水泥行业和商品混凝土行业的活性掺合料实现电解锰清洁化生产和污染综合防治。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明一种用电解锰渣制造活性混合材料的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明的一种用电解锰渣制造活性混合材料的制备方法通过如下步骤来完成：

步骤一：烘干破碎，将电解锰渣通过烘干破碎机进行烘干破碎及收集，将水分降低到1％以下储存在配料库内；

步骤二：配料，将经步骤一处理后储存在配料库内的电解锰渣和活化剂、还原剂按照配料工艺方案采用调速皮带称计量配料，其中具体配料工艺方案为：电解锰渣：87.5％～100％、活化剂A(页岩)：0％～10％、活化剂B(铝矾土)：0％～10％、还原剂(煤粉)0～5％；

步骤三：粉磨，将经步骤二处理得到的电解锰渣和活化剂、还原剂配料后的生料通过球磨机进行粉磨，粉磨均匀后储存于窑尾喂料仓中，其中配合生料的细度控制在≤6％(0.08mm方孔筛)；

步骤四：煅烧，将经步骤三得到的粉磨均匀的配合料经过固体流量计计量后，喂入斜度为3.5％回转窑中，配合生料从窑尾筒体的高温段进入筒体内进行煅烧，保证窑筒体的倾斜和缓慢地回转，使配合生料产生一个沿着圆周方向翻滚又沿着轴向从高端向低端移动的复合运动方式，燃料从窑头采用多通道燃烧器喷入，在窑内进行燃烧，发出的热量以火焰的辐射、热气的对流、窑砖的传导方式传给物料，使配合生料煅烧为熟料，经过高温煅烧后的活性料从窑筒体的低端卸出，等待进入冷却机，其中煅烧过程中，回转窑烧成带的温度控制在700℃-1350℃之间，配合生料在窑内停留时间控制在75-120min间；

步骤五：冷却，将经步骤四得到的熟料通过单筒冷却机，使熟料温度降低到150℃环境温度后即为所得的活性混合材料；

步骤六：窑尾烟气收尘净化，将经步骤四过程产生的窑尾烟气经过沉降室将气流中较大颗粒(直径通常大于100um)进行分离后进入专用电收尘器进行收尘，处理后的含SO2烟气接入净化洗涤装置进行净化。

本发明的一种用电解锰渣制造活性混合材料的制备方法，

化学反应的方程式主要如下：

在电解锰压滤渣高温脱硫过程中，当温度400℃时即开始有二氧化硫产生，应为硫酸铵发生反应所致；硫酸铵理论上280℃开始分解，513℃分解完全，生产氨气、氮气、二氧化硫和水，其具体的分解过程如下所示：

①(NH₄)₂SO₄→NH₃+NH₄HSO₄

②2NH₄HSO₄→(NH₄)₂S₂O₇+H₂O

③3(NH₄)₂S₂O₇→2NH₃+6SO₂+2N₂+9H₂O

总反应

3(NH₄)₂SO₄→4NH₃+3SO₂+N₂+6H₂O

在电解锰压滤渣高温脱硫过程中，当温度到达800℃时即开始大量产生二氧化硫气体，应为体系中硫酸钙、硫酸镁、硫酸锰高温下分解所致，其反应方程式如下：

主反应：

2CaSO₄→2CaO+2SO₂↑+O₂↑(～1149℃)

2MgSO₄→2MgO+2SO₂↑+O₂↑(900～1100℃)

4MnSO₄→2Mn₂O₃+4SO₂↑+O₂↑(750～800℃)

3MnSO₄→Mn₃O₄+3SO₂↑+O₂↑(900～1100℃)

副反应：

Fe₂(SO₄)₃→Fe₂O₃+3SO₃↑(480℃～)

CaSO₄→CaO+SO₃↑(1000℃～)

CaS+3SO₃→CaO+4SO₂↑(1000℃～)

MgSO₄→MgO+SO₃↑

下面结合工业试验结果对本发明作进一步说明：

将含水量为25％左右的电解锰渣通过烘干破碎机烘干收集储存于配料仓中，活化剂-A、活化剂-B及还原剂通过喂料漏斗经提升机进入配料仓中，各配料仓中的物料按照工艺方案(电解锰渣：87.5％～100％、活化剂A(页岩)：0％～10％、活化剂B(铝矾土)：0％～10％、还原剂C(煤粉)0～5％)通过失重给料称配料，配料后的物料通过胶带输送机和提升机进入球磨机粉磨均匀后入窑尾喂料仓，生料细度控制6％(0.08mm方孔筛)以下，喂料仓下装有固体流量计，配合生料经固体流量计计量喂入回转窑；烟煤通过破碎粉磨后提升进入窑头煤粉仓，煤粉仓下装有煤粉给料称和螺旋泵，煤粉通过计量后经螺旋泵和多通道煤粉燃烧器进入窑内点火燃烧，窑内物料在700℃-1350℃的温度段内进行相关硫酸盐化合物的分解，产生大量的SO2气体，整个煅烧控制物料在窑内的停留时间为75～120min，煅烧后的改性渣经冷却机冷却到180℃以下储存。

原电解锰渣及活性掺合料的化学成分：

	CaO	MgO	SiO2	Ai2O3	Fe2O3	Na2O	K2O	SO3	LOSS	S	C	Ai/Si
													电解锰渣	7.65	4.01	39.31	11.31	4.78	0.75	2.25	25.60	23.51	9.80	2.71	0.288
活性料	10.31	3.99	52.94	14.38	6.57	1.43	2.63	3.12	1.20	1.26	0.23	0.272

活性混料活性指数：按GB12597-2005进行试验，要求R28抗压强度比≥65％

实施例1

(1)将90.0份电解锰渣在350℃条件下烘干，加入5.0份活化剂A、5.0份活化剂B，粉磨搅拌使其均匀；

(2)将步骤(1)所得产物喂入回转窑内，升温至700℃～1350℃进行煅烧，物料在窑内停留时间控制在75～120min；

(3)经过高温煅烧后的产物使其冷却到180℃以下，即制得活性混合材料。

实施例2

(1)将90.0份电解锰渣在350℃条件下烘干，加入10.0份活化剂A，粉磨搅拌使其均匀；

(2)将步骤(1)所得产物喂入回转窑内，升温至700℃～1350℃进行煅烧，物料在窑内停留时间控制在75～120min；

(3)经过高温煅烧后的产物使其冷却到180℃以下，即制得活性混合材料。

实施例3

(1)将90.0份电解锰渣在350℃条件下烘干，加入10.0份活化剂B，粉磨搅拌使其均匀；

(2)将步骤(1)所得产物喂入回转窑内，升温至700℃～1350℃进行煅烧，物料在窑内停留时间控制在75～120min；

(3)经过高温煅烧后的产物使其冷却到180℃以下，即制得活性混合材料。

实施例4

(1)将87.5份电解锰渣在350℃条件下烘干，加入5.0份活化剂A、5.0份活化剂B及2.5份还原剂C，粉磨搅拌使其均匀；

(2)将步骤(1)所得产物喂入回转窑内，升温至700℃～1350℃进行煅烧，物料在窑内停留时间控制在75～120min；

(3)经过高温煅烧后的产物使其冷却到180℃以下，即制得活性混合材料。

实施例5

(1)将97.5份电解锰渣在350℃条件下烘干，加入2.5份还原剂C，粉磨搅拌使其均匀；

(2)将步骤(1)所得产物喂入回转窑内，升温至700℃～1350℃进行煅烧，物料在窑内停留时间控制在75～120min；

(3)经过高温煅烧后的产物使其冷却到180℃以下，即制得活性混合材料。

对实施例1-～实施例5所得的活性混合材料，分别做了以下测试，其结果见下表：

根据以上所述的具体实施方式的揭示和教导，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换，改进等，均包含在本发明的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (1)

1.一种用电解锰渣制造活性混合材料的制备方法通过如下步骤来完成：

步骤一：烘干破碎，将电解锰渣通过烘干破碎机进行烘干破碎及收集，将水分降低到1％以下储存在配料库内；

步骤二：配料，将经步骤一处理后储存在配料库内的电解锰渣和活化剂、还原剂按照配料工艺方案采用调速皮带称计量配料，其中具体配料工艺方案为：电解锰渣：87.5％～100％、活化剂A(页岩)：0％～10％、活化剂B(铝矾土)：0％～10％、还原剂(煤粉)0～5％；

步骤三：粉磨，将经步骤二处理得到的电解锰渣和活化剂、还原剂配料后的生料通过球磨机进行粉磨，粉磨均匀后储存于窑尾喂料仓中，其中配合生料的细度控制在≤6％(0.08mm方孔筛)；

步骤四：煅烧，将经步骤三得到的粉磨均匀的配合料经过固体流量计计量后，喂入斜度为3.5％回转窑中，配合生料从窑尾筒体的高温段进入筒体内进行煅烧，保证窑筒体的倾斜和缓慢地回转，使配合生料产生一个沿着圆周方向翻滚又沿着轴向从高端向低端移动的复合运动方式，燃料从窑头采用多通道燃烧器喷入，在窑内进行燃烧，发出的热量以火焰的辐射、热气的对流、窑砖的传导方式传给物料，使配合生料煅烧为熟料，经过高温煅烧后的活性料从窑筒体的低端卸出，等待进入冷却机，其中煅烧过程中，回转窑烧成带的温度控制在700℃-1350℃之间，配合生料在窑内停留时间控制在75-120min间；

步骤五：冷却，将经步骤四得到的熟料通过单筒冷却机，使熟料温度降低到150℃环境温度后即为所得的活性混合材料；

步骤六：窑尾烟气收尘净化，将经步骤四过程产生的窑尾烟气经过沉降室将气流中较大颗粒(直径通常大于100um)进行分离后进入专用电收尘器进行收尘，处理后的含SO2烟气接入净化洗涤装置进行净化。