CN107188506A - 一种电解锰渣砖及其制备工艺 - Google Patents

一种电解锰渣砖及其制备工艺 Download PDF

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谭德斌
宋谋胜
张�杰
赵虎腾
李远霞
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    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
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    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment

Abstract

本发明提供一种电解锰渣砖及其制备工艺，涉及建筑材料技术领域。一种电解锰渣砖，按重量份数计，制备电解锰渣砖的原料包括：电解锰渣30～50份，水泥20～30份，粉煤灰20～30份，石英10～20份，石灰5～10份，添加剂5～10份。合理利用废弃物，减少污染，保护环境，该电解锰渣砖强度高，应用范围广，具有较好的应用前景。一种电解锰渣砖的制备工艺，包括：将原料与水混合，挤压制砖。该制备工艺简单，可控性强，制备成本低，适合大规模生产。

Description

一种电解锰渣砖及其制备工艺
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，且特别涉及一种电解锰渣砖及其制备工艺。
背景技术
锰是国民经济中重要的基础物资和国家重要战略资源之一，是冶金、航天、化工等工业部门的关键挤出材料。我国是世界上主要的锰矿与锰产品生产地之一。锰矿资源的利用一般是通过电解锰方法生产金属锰这一中间产品来实现的。
电解锰的生产对于我国的冶金、化工等行业的发展具有重要的促进作用，电解锰企业也为当地GDP的增长做出了很大的贡献。但电解锰生产过程会引起比较严重的环境问题，一般情况下，1t电解锰会产生6～7t电解锰渣，这些电解锰渣不仅占用土地堆放，还污染水源、土壤。虽然很多电解锰厂也采用不同方法对电解锰渣进行处治，但环境污染问题仍然很严重，造成了生产企业与当地居民的严重冲突。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电解锰渣砖，合理利用废弃物，减少污染，保护环境，该电解锰渣砖强度高，应用范围广，具有较好的应用前景。
本发明的另一目的在于提供一种电解锰渣砖的制备工艺，该制备工艺简单，可控性强，制备成本低，适合大规模生产。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一种电解锰渣砖，按重量份数计，制备电解锰渣砖的原料包括：电解锰渣30～50份，水泥20～30份，粉煤灰20～30份，石英10～20份，石灰5～10份，添加剂5～10份。
一种电解锰渣砖的制备工艺，包括：将原料与水混合，挤压制砖。
本发明提供的一种电解锰渣砖及其制备工艺的有益效果是：
本发明提供的一种电解锰渣砖，以电解锰渣作为原料，合理利用废弃物，减少污染，降低成本，保护环境。电解锰渣经过磁选，更加适合制备砖，使得砖的整体性更强，结构更稳定。适量的水泥、粉煤灰、石英、石灰、添加剂使得原料充分发生反应，提高固化效果，增大强度，增强稳定性。一种电解锰渣砖的制备方法，制备工艺简单，可控性强，制备成本低，适合大规模生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种电解锰渣砖及其制备工艺进行具体说明。
本发明实施例提供的一种电解锰渣砖，包括：按重量份数计，制备电解锰渣砖的原料包括：电解锰渣30～50份，水泥20～30份，粉煤灰20～30份，石英10～20份，石灰5～10份，添加剂5～10份。优选地，电解锰渣为31份、32份、47份、49份，水泥为21份、29份，粉煤灰为21份、29份，石英为11份、19份，石灰为4份、7份、9份，添加剂为4份、7份、9份。
电解锰渣为黑色细小的泥糊状分体物质，颗粒细小。电解锰渣主要化学成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO和SiO3，呈酸性，其浸出液的pH值为5.9～6.6。利用电解锰渣能有效地降低电解锰渣的污染，成本低，实现经济效益、环保效益和社会效益。
水泥是粉状水硬性无机胶凝材料，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把材料牢固地胶结在一起。电解锰渣中含有较多的矿物，水泥可有效的将各种矿物质进行胶结硬化，形成具有高强度并能抵抗淡水或盐水侵蚀的材料。进一步地，在本发明的较优实施例中，水泥包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥中的至少一种。
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气，若排入水系会造成河流淤塞。
在本发明实施例中，粉煤灰中的CaO与水发生反应生成Ca(OH)2，Ca(OH)2与电解锰渣中的SiO2和Al2O3相互作用生成水化硅酸钙和水化铝酸钙沉淀物，这两种物质为水硬性化合物，可作为胶结物改变材料的结构性，提高材料强度。
石英是由二氧化硅组成的矿物，硅的含量越高，得到的电解锰渣砖中的硅氧四面体结构越多，空间网状结构越稳定，砖的强度也越高。
石灰的主要成分是氧化钙，是制作砖的主要原料之一。石灰作为无机凝胶材料，促进原料间的结合固化。
为了加强电解锰渣砖的性能，添加一定量的添加剂。进一步地，在本发明的较优实施例中，添加剂包括硫酸钠、硅酸钠、碳酸钠以及碳酸氢钠中的至少一种。硫酸钠、硅酸钠或碳酸钠作为激活剂，促使电解锰渣、水泥、粉煤灰、石英的反应，提高固化效果，增大强度。碳酸氢钠、硫酸钠可以加快硬化速度，促进水化反应，提高凝固体的早期强度。
原料混合、相互作用发生化学反应，产生物理、化学交联，使原料之间的连接力加强，并胶凝固化、硬化，达到一定强度，满足制备需要。
进一步地，在本发明较优的实施例中，原料包括：电解锰渣35～45份，水泥22～28份，粉煤灰22～28份，石英12～18份，石灰5～10份，添加剂5～10份。优选地，电解锰渣为37份、38份、40份、42份、43份，水泥为24份、28份，粉煤灰为23份、27份，石英为14份、17份。
本发明提供了一种电解锰渣砖的制备工艺，包括：
电解锰渣中含有一定量的锰金属，可以先回收锰，利用剩下的废渣作为原料制备砖，充分利用资源。锰与其他矿物相比磁化系数差别较大，采用磁选的方法对电解锰渣进行处理。具体的，在磁场强度为1～2T的条件下进行第一次粗选，大致的将磁性物质选出。再在磁场强度为0.4～0.8T的条件下进行第二次扫选。扫选操作与粗选相比较为细致。锰的回收率较高，效果较佳。
将得到的废渣与水泥、粉煤灰、石英、石灰、添加剂进行过筛。粒径细小有助于原料的分散，充分相互作用进行胶凝、硬化，进而提高产品的硬度。在本发明实施例中，筛网为100～300目，较优的，筛网可以为110、125、180、260、220、240、275、295目。
为了使原料混合充分，快速发挥作用，将筛得的原料与水加入搅拌机中，在800～1200rpm的转速下搅拌20～40min。为了使原料间充分反应，同时不影响制得的电解锰渣砖的强度，混合物的含水量为10～30wt％。
将混合物输送至压模机挤压成型，得到砖坯后，在80～120℃的条件下干燥5～8h。优选地，进一步的增加电解锰渣砖的机械强度，将得到的砖在烧烤窑中以80℃的速率升温至500℃，保温40～50min，以120℃的速率升温至1200℃，保温60～120min，冷却。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种电解锰渣砖，主要由以下制备工艺制作而成：
取电解锰渣30份，水泥20份，粉煤灰20份，石英10份，石灰5份，硫酸钠5份。
将电解锰渣与水泥、粉煤灰、石英、石灰、添加剂进行过筛。其中，筛网为100目。
将筛得的原料与水加入搅拌机中，在800rpm的转速下搅拌20min。混合物的含水量为10wt％。
将混合物输送至压模机挤压成型，得到砖坯后，在80℃的条件下干燥5h。
实施例2
本实施例提供了一种电解锰渣砖，主要由以下制备工艺制作而成：
取电解锰渣50份，水泥30份，粉煤灰30份，石英20份，石灰10份，硅酸钠、碳酸钠的混合物8份。
在磁场强度为2T的条件下对电解锰渣进行第一次粗选，再在磁场强度为0.8T的条件下进行第二次扫选。
将得到的废渣与水泥、粉煤灰、石英、石灰、添加剂进行过筛。其中，筛网为300目。
将筛得的原料与水加入搅拌机中，在1200rpm的转速下搅拌40min。混合物的含水量为30wt％。
将混合物输送至压模机挤压成型，得到砖坯后，在120℃的条件下干燥8h。
实施例3
本实施例提供了一种电解锰渣砖，主要由以下制备工艺制作而成：
取电解锰渣35份，水泥22份，粉煤灰22份，石英12份，石灰6份，碳酸钠和碳酸氢钠的混合物7份。
在磁场强度为1.5T的条件下对电解锰渣进行第一次粗选，再在磁场强度为0.4T的条件下进行第二次扫选。
将得到的废渣与水泥、粉煤灰、石英、石灰、添加剂进行过筛。其中，筛网为150目。
将筛得的原料与水加入搅拌机中，在900rpm的转速下搅拌30min。混合物的含水量为15wt％。
将混合物输送至压模机挤压成型，得到砖坯后，在100℃的条件下干燥6h。
实施例4
本实施例提供了一种电解锰渣砖，主要由以下制备工艺制作而成：
取电解锰渣45份，水泥28份，粉煤灰28份，石英18份，石灰8份，硫酸钠8份。
在磁场强度为2T的条件下对电解锰渣进行第一次粗选，再在磁场强度为0.4T的条件下进行第二次扫选。
将得到的废渣与水泥、粉煤灰、石英、石灰、添加剂进行过筛。其中，筛网为100目。
将筛得的原料与水加入搅拌机中，在1100rpm的转速下搅拌25min。混合物的含水量为25wt％。
将混合物输送至压模机挤压成型，得到砖坯后，在90℃的条件下干燥7h。将得到的砖在烧烤窑中以80℃的速率升温至500℃，保温40min，以120℃的速率升温至1200℃，保温60min，冷却。
实施例5
本实施例提供了一种电解锰渣砖，主要由以下制备工艺制作而成：
取电解锰渣40份，水泥25份，粉煤灰25份，石英15份，石灰8份，硫酸钠、硅酸钠、碳酸氢钠的混合物8份。
在磁场强度为1.5T的条件下对电解锰渣进行第一次粗选，再在磁场强度为0.6T的条件下进行第二次扫选。
将得到的废渣与水泥、粉煤灰、石英、石灰、添加剂进行过筛。其中，筛网为200目。
将筛得的原料与水加入搅拌机中，在1000rpm的转速下搅拌30min。混合物的含水量为20wt％。
将混合物输送至压模机挤压成型，得到砖坯后，在100℃的条件下干燥7h。将得到的砖在烧烤窑中以80℃的速率升温至500℃，保温50min，以120℃的速率升温至1200℃，保温120min，冷却。
试验例
选取实施例1～5制备的电解锰渣砖，在温水中浸泡24h后擦去表面水，在其中心对称表面位置放置垫压板，按0.4MPa/s～0.6MPa/s的速度进行抗压实验。
电解锰渣砖应用在建筑、道路等领域需要具备一定的耐磨性，对实施例1～5制备的电解锰渣砖进行自耐磨检测。
根据行业标准JC239-2001粉煤灰砖的规定评价。检测结果如下：
表1性能测试结果
由表1可知，实施例2～5提供的电解锰渣砖均具有较好的抗压强度，均达到30MPa。其中，实施例5提供的电解锰渣砖的性能较佳，说明实施例5提供的原料及配比较为合理、制备工艺较为科学，使得制得的电解锰渣砖具有较好的力学性能。
综上所述，本发明提供的一种电解锰渣砖，以电解锰渣作为原料，合理利用废弃物，减少污染，降低成本，保护环境。电解锰渣经过磁选，更加适合制备砖，使得砖的整体性更强，结构更稳定。适量的水泥、粉煤灰、石英、石灰、添加剂使得原料充分发生反应，提高固化效果，增大强度，增强稳定性。一种电解锰渣砖的制备方法，制备工艺简单，可控性强，制备成本低，适合大规模生产。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种电解锰渣砖，其特征在于，按重量份数计，制备所述电解锰渣砖的原料包括：电解锰渣30～50份，水泥20～30份，粉煤灰20～30份，石英10～20份，石灰5～10份，添加剂5～10份。
2.根据权利要求1所述的电解锰渣砖，其特征在于，按重量份数计，所述原料包括：所述电解锰渣35～45份，所述水泥22～28份，所述粉煤灰22～28份，所述石英12～18份，所述石灰5～10份，所述添加剂5～10份。
3.根据权利要求2所述的电解锰渣砖，其特征在于，按重量份数计，所述原料包括：所述电解锰渣40份，所述水泥25份，所述粉煤灰25份，所述石英15份，所述石灰8份，所述添加剂8份。
4.根据权利要求1至3任一项所述的电解锰渣砖，其特征在于，所述添加剂包括硫酸钠、硅酸钠、碳酸钠以及碳酸氢钠中的至少一种。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的电解锰渣砖的制备工艺，其特征在于，包括：将所述原料与水混合，挤压制砖。
6.根据权利要求5所述的电解锰渣砖的制备工艺，其特征在于，混合所述原料前，将所述电解锰渣进行磁选。
7.根据权利要求5所述的电解锰渣砖的制备工艺，其特征在于，磁选所述电解锰渣的方法包括第一次粗选和第二次扫选，所述第一次粗选的磁场强度为1～2T，所述第二次扫选的磁场强度为0.4～0.8T。
8.根据权利要求5所述的电解锰渣砖的制备工艺，其特征在于，混合所述原料前，将所述原料过100～300目的筛网，取筛下物。
9.根据权利要求8所述的电解锰渣砖的制备工艺，其特征在于，所述原料与所述水混合后，混合物的含水量为10～30wt％。
10.根据权利要求9所述的电解锰渣砖的制备工艺，其特征在于，挤压制砖的方法包括：将所述混合物挤压成型，在80～120℃的条件下干燥5～8h。
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