CN108585721A - 电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法 - Google Patents

电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用原状电解锰渣和原状钢渣尾泥生产蒸压加气砌块的生产方法。所述砌块由30～50％的电解锰渣、10～30％的钢渣尾泥、10～20％的水淬高炉矿渣、5～15％的硅酸盐水泥、5～10％的生石灰、0.1～0.8％的铝粉膏(外掺)，依次经S1混磨、S2配比计量、S3制浆、S4搅拌浇注、S5加热静停、S6切割、S7蒸压养护、S8陈化而成。采用本工艺生产的加气砌块能达到JC1062‑2007泡沫混凝土砌块标准中A1.5～A5.0，B09和B10等级的砌块标准。

Description

电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法。
背景技术
电解锰渣是电解金属锰后产生的过滤渣，颗粒极细且含水量高，呈泥状，是电解锰行业的重点污染物，年生产量超2000万吨。然而目前国内企业尚未找到有效处理电解锰渣的方法，现今大多处理手段只是简单地筑坝堆放，经过日积月累的渗透与扩散，严重污染地下水源，进而对生态环境造成严重破坏；极少数通过烘干、煅烧或者提纯再利用，代价巨大。
钢渣尾泥是炼钢转炉或电炉排放的废渣经破碎、分级、水洗、磁选之后排放的低品位渣，其含水率高、粘度大，难以直接利用，其处置再生是钢铁企业实现集约型发展的关键一环。
CN201510334661.2公开了一种制造加气砌块的方法。其解决大量钢渣尾泥堆积占用大量的土地并对环境造成污染的问题，但是该制备方法的利废率有限，单纯利用钢渣尾泥的掺加量不超过50％，同时加入现在比较紧缺的矿粉以及黄砂，利废代价较高。
CN201410125236.8公开了一种利用水淬锰渣制备加气混凝土的方法。其利用可以为水淬锰渣的利用找到一条新途径并提供合格产品，该加气混凝土的生产方法利废率低，其中废料掺加仅23-27％，其他主要原材水泥与硅砂都供应紧缺，没有从根本上大宗利废。
CN201110150789.5公开了一种用锰渣-钢渣-石灰石粉作掺合料制备混凝土的方法。该种混凝土的制备方法需要将锰渣、钢渣事先烘干并粉磨至所需细度，对能源的消耗是巨大的，而且为了激发废料的活性，需在体系外额外加入外加剂，欠缺经济性。
发明内容
本发明目的在于提供一种电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法，该方法能够生产出强度与密度均满足要求的加气砌块，能够用于砌筑框架结构非承重内外墙体。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法，包括以下步骤：
1)将电解锰渣、钢渣尾泥、水淬高炉矿渣混合，加水混磨至0.045方孔筛筛余≤20％，控制体系pH在11～12，得到料浆A；
2)硅酸盐水泥、生石灰、铝粉膏在水中分散均匀加入料浆A，加水搅拌均匀，得到料浆B；
3)将搅拌均匀的料浆B迅速倒入混凝土加气砌块模具内，发气30～45min；经发气、稠化、初凝形成坯体，保持温度60～70℃预养3～4h，坯体持续硬化；
4)待胚体强度达到0.7～1.0MPa后，按照设计尺寸进行切割；切割好的砌块送至蒸压釜中按照温度190～200℃、压力1～1.5MPa的条件养护4～6小时；接着在自然条件下陈化3～7天即可。
按上述方案，所用物料干重按质量百分数计如下：
电解锰渣30-50％；钢渣尾泥10-30％；水淬高炉矿渣10-20％；硅酸盐水泥5-15％；生石灰5-10％；铝粉膏加入量为上述物料质量百分数的0.1～0.8％。
按上述方案，所述电解锰渣是在碳酸锰矿物粉末中加入硫酸溶液生产电解金属锰的过程中产生的压滤渣，含水率为25～30wt％，粒径＜30μm的粉末占干重的80％以上。
按上述方案，所述钢渣尾泥是由钢厂炼钢排出的钢渣经常规破碎、筛分、磁选、水洗工艺后，选出的粒径≤3mm，含水率为10～15wt％的尾料。
按上述方案，所述水淬高炉矿渣是由高炉炼铁生产得到的炉渣经水淬粒化后，得到的含水率为10～15wt％、粒径≤5mm的矿渣。
按上述方案，所述硅酸盐水泥为满足GB175-2007中P.O42.5标号的硅酸盐水泥。
按上述方案，所述生石灰为满足JC/T479-2013中CL75-QP等级的生石灰。
按上述方案，所述铝粉膏为满足JC/T407-2008中GLS70等级的铝粉膏。
本发明所用原料电解锰渣呈现弱酸性，钢渣尾泥的加入能够为后续参与反应的活性矿物提供水化反应所需的碱性环境。传统的蒸压加气砌块与砂加气蒸压加气砌块在生产中都需要额外加入石膏，起到抑制石灰消解调节料浆稠化速度与提高制品强度的作用；电解锰渣中含有30％～40％的石膏，可以直接利用。钢渣尾泥的活性非常低，电解锰渣中的硫酸盐类物质可以激发其活性，使之参与水化反应。电解锰渣中的SiO2、Al2O3能与钢渣中的游离氧化钙和游离氧化镁共同形成水化产物，能有效解决游离氧化钙和游离氧化镁引起的安定性不良问题
本发明有益效果在于：
采用全湿法生产蒸压加气砌块，直接利用原状电解锰渣与原状钢渣尾泥，通过少量水泥与水淬高炉矿渣的激发作用，实现了利用原状电解锰渣与原状钢渣尾泥生产加气砌块，既解决了此类废渣难以利用的难题，又缓解了粉煤灰等资源紧缺的现状，提供了一种合理利用原状电解锰渣的新途径，解决了电解锰渣综合利用率低、对环境污染严重的问题。
本发明充分利用钢渣尾泥的高碱度来中和酸性的电解锰渣；硅酸盐水泥与水淬高炉矿渣的加入既抑制了钢渣尾泥中游离氧化钙及游离氧化镁的消解，大幅消除游离氧化钙、游离氧化镁等有害成分对蒸压加气砌块的不利影响，又提高了制品的最终强度。
可以利用电解锰渣与钢渣尾泥制备蒸压加气砌块，利废率≥60％，制品可以达到A1.5～A5.0，B09和B10等级。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
采用电解锰渣是在碳酸锰矿物粉末中加入硫酸溶液生产电解金属锰的过程中产生的压滤渣呈酸性，含水率为25～30wt％，粒径＜30μm的粉末占干料重量80％以上，其化学成分组成如表1所示。
表1电解锰渣化学成分组成(wt％)
采用钢渣尾泥是由钢厂炼钢排出的钢渣经常规破碎、筛分、磁选、水洗工艺后，选出的粒径≤3mm，含水率为10～15wt％的尾料，其化学成分组成如表2所示。
表2钢渣尾泥化学成分组成(wt％)
Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO FeO S f-CaO 其他
3～5 12.8～15 6.5～8 9～11 35.6～38 9.6～11 7.5～9 0.3～0.5 2.8～3.5 3.8～5
采用水淬高炉矿渣是由高炉炼铁生产得到的炉渣经水淬粒化后，得到的含水率为10～15wt％，粒径≤5mm的矿渣，其化学成分组成如表3所示。
表3水淬高炉矿渣化学成分组成(wt％)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO FeO S f-CaO 其他
33～38.5 13～15.3 0.4～1 38～42.8 8～10 0.4～1 1.1～1.5 0.1～0.3 1～5
实施例1
一种利用电解锰渣和钢渣尾泥生产蒸压加气砌块，其特征是所述蒸压加气砌块的原料组分及其重量百分比(以物料干重计)为：
实测原材料的含水率分别为：原状电解锰渣30％、原状钢渣尾泥15％，水淬高炉矿渣15％；总水灰比为0.53。
具体步骤如下：
S1混磨
按照配方质量比称取原状电解锰渣、原状钢渣尾泥、水淬高炉矿渣并加入材料总干重8％的水混磨45min，细度达到(0.045方孔筛筛余)14.9％，经测体系PH值为10.5，制得料浆A。
S2、配比计量
按照配方质量比称取硅酸盐水泥、生石灰；称取材料总干重0.5％的铝粉膏并加入其重量10倍的水分散均匀；
S3、制浆
在料浆A中加入S2中称取的原材料，加入物料总干重14.6％的水并搅拌均匀，成为料浆B；
S4、搅拌浇注
将搅拌均匀的料浆B迅速倒入混凝土加气砌块模具内，发气30min；
S5、加热静停
料浆B经发气、稠化、初凝等一系列物理化学变化后形成坯体，保持温度70℃预养3h，坯体持续硬化；
S6、切割
待胚体强度达到0.7MPa后，按照外观尺寸要求进行切割；
S7、蒸压养护
切割好的砌块送至蒸压釜中，养护条件为：温度190℃、压力1.1MPa，养护时间5小时；
S8、陈化
蒸压养护结束后，砌块在自然条件下陈化3天即可。
按照上述实施例得到的蒸压加气砌块的性能指标如表4所示：
表4蒸压加气砌块性能指标
通过表4可以看出，按照上述实施例生产的加气混凝土砌块的各项性能指标均能达到JC1062-2007泡沫混凝土砌块标准中A5.0，B09等级的砌块标准。
实施例2
一种利用电解锰渣和钢渣尾泥生产蒸压加气砌块，其特征是所述蒸压加气砌块的原料组分及其重量百分比(以物料干重计)为：
实测原材料的含水率分别为：原状电解锰渣28.5％、原状钢渣尾泥15％，水淬高炉矿渣12％；总水灰比为0.53。
具体步骤如下：
S1混磨
按照配方质量比称取原状电解锰渣、原状钢渣尾泥、水淬高炉矿渣并加入材料总干重9％的水混磨45min，细度达到(0.045方孔筛筛余)12.4％，经测体系PH值为10.8，制得料浆A。
S2、配比计量
按照配方质量比称取硅酸盐水泥、生石灰；称取材料总干重0.6％的铝粉膏并加入其重量10倍的水分散均匀；
S3、制浆
在料浆A中加入S2中称取的原材料，加入物料总干重14.1％的水并搅拌均匀，成为料浆B；
S4、搅拌浇注
将搅拌均匀的料浆B迅速倒入混凝土加气砌块模具内，发气30min；
S5、加热静停
料浆B经发气、稠化、初凝等一系列物理化学变化后形成坯体，保持温度75℃预养4h，坯体持续硬化；
S6、切割
待胚体强度达到0.7MPa后，按照外观尺寸要求进行切割；
S7、蒸压养护
切割好的砌块送至蒸压釜中，养护条件为：温度200℃、压力1.0MPa，养护时间4小时；
S8、陈化
蒸压养护结束后，砌块在自然条件下陈化3天即可。
按照上述实施例得到的蒸压加气砌块的性能指标如表5所示：
表5蒸压加气砌块性能指标
通过表5可以看出，按照上述实施例生产的蒸压加气砌块的各项性能指标均能达到JC1062-2007泡沫混凝土砌块标准中A3.5，B09等级的砌块标准。
通过以上实施例得到的蒸压加气砌块与泡沫混凝土砌块标准指标比较，具体如下表：
表6
本发明大量地、直接地利用了电解锰渣和钢渣尾泥等工业废渣，利废率≥60％。当采用适当的原材料配比，掺加改性材能够优化制品性能；采用特定的蒸压养护制度也能在一定程度上减小制品的干燥收缩值并提高抗冻性能。本发明的产品质量符合工业与民用框架结构非承重内外墙体砌筑的使用要求。

Claims (8)

1.电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将电解锰渣、钢渣尾泥、水淬高炉矿渣混合，加水混磨至0.045方孔筛筛余≤20％，控制体系pH在11～12，得到料浆A；
2)硅酸盐水泥、生石灰、铝粉膏在水中分散均匀加入料浆A，加水搅拌均匀，得到料浆B；
3)将搅拌均匀的料浆B迅速倒入混凝土加气砌块模具内，发气30～45min；经发气、稠化、初凝形成坯体，保持温度60～70℃预养3～4h，坯体持续硬化；
4)待胚体强度达到0.7～1.0MPa后，按照设计尺寸进行切割；切割好的砌块送至蒸压釜中按照温度190～200℃、压力1～1.5MPa的条件养护4～6小时；接着在自然条件下陈化3～7天即可。
2.如权利要求1所述电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法，其特征在于所用物料干重按质量百分数计如下：
电解锰渣30-50％；钢渣尾泥10-30％；水淬高炉矿渣10-20％；硅酸盐水泥5-15％；生石灰5-10％；铝粉膏加入量为上述物料质量百分数的0.1～0.8％。
3.如权利要求1所述电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法，其特征在于所述电解锰渣是在碳酸锰矿物粉末中加入硫酸溶液生产电解金属锰的过程中产生的压滤渣，含水率为25～30wt％，粒径＜30μm的粉末占干重的80％以上。
4.如权利要求1所述电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法，其特征在于所述钢渣尾泥是由钢厂炼钢排出的钢渣经常规破碎、筛分、磁选、水洗工艺后，选出的粒径≤3mm，含水率为10～15wt％的尾料。
5.如权利要求1所述电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法，其特征在于所述水淬高炉矿渣是由高炉炼铁生产得到的炉渣经水淬粒化后，得到的含水率为10～15wt％、粒径≤5mm的矿渣。
6.如权利要求1所述电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法，其特征在于所述硅酸盐水泥为满足GB175-2007中P.O42.5标号的硅酸盐水泥。
7.如权利要求1所述电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法，其特征在于所述生石灰为满足JC/T479-2013中CL75-QP等级的生石灰。
8.如权利要求1所述电解锰渣和钢渣尾泥综合资源化利用方法，其特征在于所述铝粉膏为满足JC/T407-2008中GLS70等级的铝粉膏。
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