CN109503045A - 利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法，该方法包括：(1)将电解锰渣与生石灰混合打散，以便得到混合物料；(2)将所述混合物料进行一次破碎，以便得到一次破碎物料；(3)将所述一次破碎物料进行烘干处理，以便得到氨气和烘干物料；(4)将所述烘干物料进行二次破碎，以便得到二次破碎物料；(5)将所述二次破碎物料与胶凝材料混合搅拌，以便得到膏体充填料；(6)将所述膏体充填料通过充填钻孔输送至矿山采空区进行充填。该方法所用原料价格低廉，解决了电解锰渣堆存造成环境污染的问题，同时解决了矿山采空区对地压的控制管理问题，有利于保障矿山井下的安全高效开采。

Description

利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法

技术领域

本发明属于电解锰渣固废处理领域，具体而言，本发明涉及利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法。

背景技术

电解锰渣是碳酸锰矿石在压滤工序中所得的滤饼。目前，国内电解锰渣的排放量相当巨大，每生产1t电解金属锰将产生5～6吨左右的电解锰渣。国内每年电解锰产量约150～160万吨，电解锰渣积存量已超过2000万吨。生产后的电解锰渣一直未能得到妥善处置，电解锰渣占地面积大且对周边环境影响大，尤其是电解锰渣会污染地表水、地下水及土壤,造成严重的环境污染。

国内外针对电解锰渣的资源化利用较多集中于：作为水泥生产混合材料及混凝土掺合料、用于生产灰渣砖和小型空心砌块、用作路基路面材料、用锰渣研制锰肥等，其中也有利用电解锰渣制备充填材料的方法，具体的，以原状电解锰渣为基础原料，添加电石渣、电解锰渣基胶结剂快速搅拌10～20min，加水至充填材料含水率到规定值后，再搅拌10～30min即得到电解锰渣基膏体充填材料，其中电解锰渣基胶结剂包括磨细电解锰渣粉、沸腾炉渣、水泥窑灰、磷渣粉，石油焦脱硫灰、外加剂。该方法加入药剂较多，成本较高。

因此，现有电解锰渣的利用有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法。该方法所用原料价格低廉，解决了电解锰渣堆存造成环境污染的问题，同时解决了矿山采空区对地压的控制管理问题，有利于保障矿山井下的安全高效开采。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将电解锰渣与生石灰混合打散，以便得到混合物料；

(2)将所述混合物料进行一次破碎，以便得到一次破碎物料；

(3)将所述一次破碎物料进行烘干处理，以便得到氨气和烘干物料；

(4)将所述烘干物料进行二次破碎，以便得到二次破碎物料；

(5)将所述二次破碎物料与胶凝材料混合搅拌，以便得到膏体充填料；

(6)将所述膏体充填料通过充填钻孔输送至矿山采空区进行充填。

根据本发明实施例的利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法，通过将电解锰渣与生石灰混合打散，在混合的过程中，电解锰渣中的残留水分可熟化生石灰，生成少量氢氧化钙，而电解锰渣中的氨氮以铵根离子的形式存在，所产的氢氧化钙可与铵根离子反应，使铵根离子以游离氨的形式存在，便于除去，得到混合物料；在烘干的过程中，所得的游离氨以氨气的形式除去，得到烘干物料，由此，可减少电解锰渣带来的环境污染问题；通过将二次破碎物料与胶凝材料混合制备得到膏体充填料，可使得二次破碎物料中的重金属得到固化，使得所得的膏体充填料的浸出毒性符合国家标准；通过将所得的膏体充填料用于填充矿山采空区，使得电解锰渣得到重复利用，且所使用的试剂少，降低了矿山的充填成本，经济性显著，同时该方案还解决了矿山采空区对地压的控制管理问题，有利于保障矿山井下的安全高效开采。

另外，根据本发明上述实施例的利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，上述利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法进一步包括：(7)将所述氨气通过淋洗填料吸收塔进行回收，以便得到液氨。由此，可实现对氨气的再利用。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述电解锰渣与所述生石灰的质量比为100：(5-7)。由此，由此，有利于除去电解锰渣中的铵离子。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述一次破碎物料的粒径不大于5cm。由此，有利于提高电解锰渣的除氨效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述烘干处理的温度为150-200摄氏度，时间为1-2h。由此，有利于将游离氨以氨气的方式除去。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述二次破碎物料的粒径不大于1cm。由此，有利于提高二次破碎物料固化其内重金属的效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述二次破碎物料与所述胶凝材料的质量比为(4-10)：1。由此，有利于得到符合填充要求的膏体充填料。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述胶凝材料为选自水泥、矿用胶固粉中的至少之一。由此，可进一步提高所得膏体充填料的品质。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法流程示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法，根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：

S100：将电解锰渣与生石灰混合打散

该步骤中，将电解锰渣与生石灰混合打散，以便得到混合物料。具体的，电解锰渣是碳酸锰矿石在压滤工序中所得的滤饼，将滤饼状的电解锰渣输送至打散机进行打散，并添加生石灰粉与电解锰渣混合，两者混合均匀。发明人发现，通过将电解锰渣与生石灰粉混合，在混合的过程中，电解锰渣中的残留水分可熟化生石灰，生成少量氢氧化钙，而电解锰渣中的氨氮以铵根离子的形式存在，所产的氢氧化钙可与铵根离子反应，使铵根离子以游离氨的形式存在，便于除去，得到混合物料。由于矿山采空区是一个相对密闭的环境，电解锰渣内含有大量的氨氮，若直接添加碱性的水泥，必将释放出大量氨气，从而造成井下环境的空气污染，影响作业人员的安全，故需要在进行井下充填前，对电解锰渣通过预处理除掉氨氮。

根据本发明的一个实施例，电解锰渣与生石灰的质量比可以为100：(5-7)。发明人发现，若电解锰渣的质量过高，则生石灰的质量相对不足，使得后续熟化所得的氢氧化钙不足，如此将无法将电解锰渣中的铵根离子以游离氨的形式除去，降低电解锰渣颗粒的除氨效果。而若电解锰渣颗粒的质量过低，则生石灰的质量相对过剩，将影响后续胶凝材料对电解锰渣中重金属的固化作用。

S200：将混合物料进行一次破碎

该步骤中，将混合物料进行一次破碎，以便得到一次破碎物料。发明人发现，通过将混合物料进行一次破碎，有利于进一步提高电解锰渣与生石灰的接触面积，进而进一步提高生石灰的熟化效率，提高电解锰渣的除氨效率。

根据本发明的一个实施例，一次破碎物料的粒径可以不大于5cm。发明人发现，若一次破碎物料的粒径过大，会降低电解锰渣与生石灰的接触面积，降低生石灰的除氨效率。

S300：将一次破碎物料进行烘干处理

该步骤中，将一次破碎物料进行烘干处理，以便得到氨气和烘干物料。具体的，一次破碎物料经烘干后，电解锰渣中的游离氨会以氨气的形式除去，如此可进一步促进铵根离子与氢氧化钙反应的顺行，进而进一步提高电解锰渣的除氨效率，降低电解锰渣对环境的污染。

根据本发明的一个实施例，烘干处理的温度可以为150-200摄氏度，时间可以为1-2h。发明人发现，在上述烘干条件下进行烘干处理，可显著提高一次破碎物料中电解锰渣的除氨效率。若烘干处理的温度过低，则在将一次破碎物料中的氨除去时所需的时间将增加，甚至有可能达不到除氨的效果，或者除氨不完全。若烘干处理的温度过高，则烘干处理的能耗过高，不利于提高企业的经济性。

S400：将烘干物料进行二次破碎

该步骤中，将烘干物料进行二次破碎，以便得到二次破碎物料。具体的，为了控制后续填充料的粒度，可以加上双层直线振动筛进行闭路循环。发明人发现，通过将烘干物料进行二次破碎，有利于得到粒径符合要求的填充料。

根据本发明的一个实施例，二次破碎物料的粒径可以不大于1cm，发明人发现，二次破碎物料的粒径过大将不利于充填工艺的搅拌造浆，也不利于进行管道输送。

S500：将二次破碎物料与胶凝材料混合搅拌

该步骤中，将二次破碎物料与胶凝材料混合搅拌，以便得到膏体充填料。具体的，二次破碎物料可输送至成品立式锰渣仓，同时胶凝材料可通过压气泵送至胶凝材料储存仓，二次破碎物料和胶凝材料分别通过定量给料机输送至双螺旋搅拌机进行充分搅拌，直至得到搅拌均匀的膏体充填料。发明人发现，通过将二次破碎物料与胶凝材料混合制备得到膏体充填料，可使得二次破碎物料中的重金属得到固化，使得所得的膏体充填料的浸出毒性符合国家标准。二次破碎物料与胶凝材料通过水化反应，经过固化后，二次破碎物料中的水溶性锰及其他重金属离子被水化反应的产物包容吸附，从而消除二次破碎物料中的重金属对环境的影响。同时在膏体状充填料固化过程中，无需脱水，进一步避免了水溶性重金属离子的析出而影响环境。膏体充填料是料浆的一种复杂的浓悬浮状态，充填至采空区无需脱水。

根据本发明的一个实施例，二次破碎物料与胶凝材料的质量比可以为(4-10)：1。发明人发现，若二次破碎物料与胶凝材料的质量比过高，其胶凝固化后的强度无法满足井下充填的要求；若二次破碎物料与胶凝材料的质量比过低，则胶凝材料消耗量相对就较高，其充填成本就较高。

根据本发明的再一个实施例，胶凝材料可以为选自水泥、矿用胶固粉中的至少之一。发明人发现，水泥、矿用胶固粉均为矿山充填中常用的胶凝材料，市场来源较广，成本较低。

S600：将膏体充填料通过充填钻孔输送至矿山采空区进行充填

该步骤中，发明人发现，通过将膏体充填料通过充填钻孔输送至矿山采空区进行充填，可使得电解锰渣得到重复利用，减少电解锰渣地表堆存带来的环境污染问题，且所使用的试剂少，降低了矿山的充填成本，经济性显著，同时该方案还解决了矿山采空区对地压的控制管理问题，有利于保障矿山井下的安全高效开采，避免出现矿山塌方之类的事故发生。

根据本发明实施例的利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法，通过将电解锰渣与生石灰混合打散，在混合的过程中，电解锰渣中的残留水分可熟化生石灰，生成少量氢氧化钙，而电解锰渣中的氨氮以铵根离子的形式存在，所产的氢氧化钙可与铵根离子反应，使铵根离子以游离氨的形式存在，便于除去，得到混合物料；在烘干的过程中，所得的游离氨以氨气的形式除去，得到烘干物料，由此，可减少电解锰渣地表堆存带来的环境污染问题；通过将二次破碎物料与胶凝材料混合制备得到膏体充填料，可使得二次破碎物料中的重金属得到固化，使得所得的膏体充填料的浸出毒性符合国家标准；通过将所得的膏体充填料用于填充矿山采空区，使得电解锰渣得到重复利用，且所使用的试剂少，降低了矿山的充填成本，经济性显著，同时该方案还解决了矿山采空区对地压的控制管理问题，有利于保障矿山井下的安全高效开采。

根据本发明的实施例，参考图2，上述利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法进一步包括：

S700：将氨气通过淋洗填料吸收塔进行回收

该步骤中，将氨气通过淋洗填料吸收塔进行回收，以便得到液氨。具体的，所得的液氨可再次提供给电解锰加工厂使用。由此，实现了对氨气的回收再利用，进一步降低了电解锰企业的生产成本，提高了本工艺的经济效益。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种利用电解锰渣进行矿山采空区充填的方法，其特征在于，包括：

(1)将电解锰渣与生石灰混合打散，以便得到混合物料；

(2)将所述混合物料进行一次破碎，以便得到一次破碎物料；

(3)将所述一次破碎物料进行烘干处理，以便得到氨气和烘干物料；

(4)将所述烘干物料进行二次破碎，以便得到二次破碎物料；

(5)将所述二次破碎物料与胶凝材料混合搅拌，以便得到膏体充填料；

(6)将所述膏体充填料通过充填钻孔输送至矿山采空区进行充填。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

(7)将所述氨气通过淋洗填料吸收塔进行回收，以便得到液氨。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述电解锰渣与所述生石灰的质量比为100：(5-7)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述一次破碎物料的粒径不大于5cm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述烘干处理的温度为150-200摄氏度，时间为1-2h。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述二次破碎物料的粒径不大于1cm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述二次破碎物料与所述胶凝材料的质量比为(4-10)：1。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述胶凝材料为选自水泥、矿用胶固粉中的至少之一。