CN110723917A - 一种电解锰渣的资源化利用方法 - Google Patents

一种电解锰渣的资源化利用方法 Download PDF

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    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
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    • C04B40/0046—Premixtures of ingredients characterised by their processing, e.g. sequence of mixing the ingredients when preparing the premixtures

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Abstract

本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种电解锰渣的资源化利用方法，包括如下步骤：(1)将电解锰渣、石灰石破碎后投入球磨机进行球磨，将混磨好的物料成型为球状得到物料球；(2)将步骤(1)球磨后的粉末物料输送至双轴搅拌机，搅拌混合均匀，送到回转窑窑尾进行煅烧；设置煅烧温度为1000‑1200℃，煅烧时间为40‑70min；(3)煅烧结束后随炉冷却至800～900℃，然后采用冷却机快速降温，得到烧成料；(4)将步骤(3)得到的烧成料破碎并研磨，然后加入石英砂进行混合，继续研磨即得到活性激发料。本发明利用电解锰渣与石灰石通过煅烧处理，激发尾矿渣的活性，可以作为水泥、砂浆和混凝土的掺合料使用，消除其对生态环境的破坏，实现资源的循环利用。

Description

一种电解锰渣的资源化利用方法
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种电解锰渣的资源化利用方法。
背景技术
中国目前是世界上第一产锰大国，锰是我国国民经济重要的基础物资和国家重要战略资源之一。锰的生产过程中会产生大量的电解锰渣，颗粒极细且含水量高，呈泥状，是电解锰行业的重大的污染源，每年产生量约为2000万吨，目前对于电解锰渣的处理手段只是堆场筑坝，占地面积大，安全系数低，长期堆放会对土壤和水源造成严重的污染。
目前，电解锰渣的资源化利用方法主要有以下几种：一、利用生物法、酸性浸出法和水洗沉淀法回收有价金属；二、利用电解锰渣中富含的有机物质、锰、硒、钾、钠、铁、硼等制备全价肥；三、利用电解锰渣中含有二氧化硅、氧化钙、氧化铁和氧化铝等生产墙体材料；四、将电解锰渣与粉煤灰、电石泥混合制备沥青混合料。
CN201410240137.4公开了一种镍渣锰渣混凝土复合掺合料及其制备方法。将镍渣、锰渣、焼粘土、石灰石、黑石、磷石膏按照一定的配比组成粉磨，45μm筛余15±2％，得到复合掺合料。尽管该生产掺合料的方法所利用镍渣、锰渣、烧粘土本身具有潜在活性，但需要激发材料才能参与后期的水化反应；利用率≤45％。
CN201110150789.5公开了一种用锰渣—钢渣—石灰石粉做掺合料制备混凝土的方法。锰渣微粉、钢渣微粉和石灰石粉的比表面积分别控制在400～600m2/kg、500～800m2/kg和600～900m2/kg。采用小粒径连续级配粗集料，5～20mm碎石含量大于85％，激发剂预先溶于水，随拌合水掺入。该体系中所用的水淬锰渣是高温冶炼后水淬得到，本身具有潜在活性，利用难度小；钢渣+锰渣的利用率≤60％；需要额外激发剂。
然而，关于电解锰渣的资源化利用方法大多处于理论研究阶段，利用价值不高，应用范围有限，成本高，难以实现工业化应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种电解锰渣的资源化利用方法，将电解锰渣与石灰石混合煅烧制备成活性激发料，用于生产水泥、砂浆和混凝土，不仅解决电解锰废渣难以利用的难题，而且实现了资料二次利用。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种电解锰渣的资源化利用方法，包括如下步骤：
(1)将电解锰渣、石灰石破碎后投入球磨机进行球磨，将混磨好的物料成型为球状得到物料球；
(2)将步骤(1)球磨后的粉末物料输送至双轴搅拌机，搅拌混合均匀，送到回转窑窑尾进行煅烧；设置煅烧温度为1000-1200℃，煅烧时间为40-70min；
(3)煅烧结束后随炉冷却至800～900℃，然后采用冷却机快速降温，得到烧成料；
(4)将步骤(3)得到的烧成料破碎并研磨，然后加入石英砂进行混合，继续研磨即得到活性激发料。
优选的，步骤(1)所述电解锰渣占电解锰渣、石灰石总物料的百分比为68-75％，优选70％。
优选的，步骤(1)所述球磨后的粉状粒径为≤3mm。
优选的，步骤(2)所述搅拌速度为500-800rpm，搅拌时间为10-20min。
优选的，步骤(2)所述煅烧温度为1100℃，煅烧时间为60min。
优选的，步骤(4)所述研磨烧成料的粒径为200-300目。
优选的，步骤(4)所述石英砂的加入量为复合活性微粉总重量的15-25％。
优选的，步骤(4)所述活性激发料用于水泥、砂浆和混凝土的掺合料，掺合料用量为总量的20-30％。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
(1)本发明利用电解锰渣与石灰石通过回转窑物理作用，经历造粒、脱水、烘干、煅烧等工序，使锰渣中的硫酸铵完全分解，激发尾矿渣的活性，可以作为水泥、砂浆和混凝土的掺合料使用，实现电解锰渣的回收利用，消除其对生态环境的破坏，实现资源的循环利用。
(2)本发明制备的活性激发料添加在水泥中，使其比表面积增大，有效延长水泥的凝固时间，制备出的水泥力学性能好，完全符合行业标准。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种电解锰渣的资源化利用方法，包括如下步骤：
(1)将电解锰渣、石灰石破碎后投入球磨机进行球磨，将混磨好的物料成型为球状得到物料球；其中电解锰渣占电解锰渣、石灰石总物料的百分比为68％；
(2)将步骤(1)球磨后的粉末物料输送至双轴搅拌机，以500rpm速度下搅拌20min，搅拌混合均匀，送到回转窑窑尾进行煅烧；设置煅烧温度为1000℃，煅烧时间为70min；
(3)煅烧结束后随炉冷却至800℃，然后采用冷却机快速降温，得到烧成料；
(4)将步骤(3)得到的烧成料破碎并研磨至粒径为200目，然后加入复合活性微粉总重量15％的石英砂进行混合，继续研磨即得到活性激发料。
实施例2
一种电解锰渣的资源化利用方法，包括如下步骤：
(1)将电解锰渣、石灰石破碎后投入球磨机进行球磨，将混磨好的物料成型为球状得到物料球；其中电解锰渣占电解锰渣、石灰石总物料的百分比为70％；
(2)将步骤(1)球磨后的粉末物料输送至双轴搅拌机，以600rpm速度下搅拌15min，搅拌混合均匀，送到回转窑窑尾进行煅烧；设置煅烧温度为1100℃，煅烧时间为60min；
(3)煅烧结束后随炉冷却至850℃，然后采用冷却机快速降温，得到烧成料；
(4)将步骤(3)得到的烧成料破碎并研磨至粒径为250目，然后加入复合活性微粉总重量20％的石英砂进行混合，继续研磨即得到活性激发料。
实施例3
一种电解锰渣的资源化利用方法，包括如下步骤：
(1)将电解锰渣、石灰石破碎后投入球磨机进行球磨，将混磨好的物料成型为球状得到物料球；其中电解锰渣占电解锰渣、石灰石总物料的百分比为72％；
(2)将步骤(1)球磨后的粉末物料输送至双轴搅拌机，以700rpm速度下搅拌12min，搅拌混合均匀，送到回转窑窑尾进行煅烧；设置煅烧温度为1050℃，煅烧时间为50min；
(3)煅烧结束后随炉冷却至860℃，然后采用冷却机快速降温，得到烧成料；
(4)将步骤(3)得到的烧成料破碎并研磨至粒径为260目，然后加入复合活性微粉总重量15-25％的石英砂进行混合，继续研磨即得到活性激发料。
实施例4
一种电解锰渣的资源化利用方法，包括如下步骤：
(1)将电解锰渣、石灰石破碎后投入球磨机进行球磨，将混磨好的物料成型为球状得到物料球；其中电解锰渣占电解锰渣、石灰石总物料的百分比为75％；
(2)将步骤(1)球磨后的粉末物料输送至双轴搅拌机，以800rpm速度下搅拌10min，搅拌混合均匀，送到回转窑窑尾进行煅烧；设置煅烧温度为1200℃，煅烧时间为40min；
(3)煅烧结束后随炉冷却至900℃，然后采用冷却机快速降温，得到烧成料；
(4)将步骤(3)得到的烧成料破碎并研磨至粒径为300目，然后加入复合活性微粉总重量25％的石英砂进行混合，继续研磨即得到活性激发料。
对比例1
一种电解锰渣的资源化利用方法，包括如下步骤：
(1)将电解锰渣、石灰石破碎后投入球磨机进行球磨，将混磨好的物料成型为球状得到物料球；其中电解锰渣占电解锰渣、石灰石总物料的百分比为70％；
(2)将步骤(1)球磨后的粉末物料输送至双轴搅拌机，以800rpm速度下搅拌10min，搅拌混合均匀，送到回转窑窑尾进行煅烧；设置煅烧温度为800℃，煅烧时间为50min；
(3)煅烧结束后随炉冷却至500℃，然后采用冷却机快速降温，得到烧成料；
(4)将步骤(3)得到的烧成料破碎并研磨至粒径为300目，然后加入复合活性微粉总重量25％的石英砂进行混合，继续研磨即得到活性激发料。
对比例2
一种电解锰渣的资源化利用方法，包括如下步骤：
(1)将电解锰渣、石灰石破碎后投入球磨机进行球磨，将混磨好的物料成型为球状得到物料球；其中电解锰渣占电解锰渣、石灰石总物料的百分比为70％；
(2)将步骤(1)球磨后的粉末物料输送至双轴搅拌机，以800rpm速度下搅拌10min，搅拌混合均匀，送到回转窑窑尾进行煅烧；设置煅烧温度为1500℃，煅烧时间为40min；
(3)煅烧结束后随炉冷却至800℃，然后采用冷却机快速降温，得到烧成料；
(4)将步骤(3)得到的烧成料破碎并研磨至粒径为300目，然后加入复合活性微粉总重量25％的石英砂进行混合，继续研磨即得到活性激发料。
通过以上实施例制备的活性激发料，按照GB/T 18046-2017的相关要求进行理化试验，结果如表1所示：
Figure BDA0002254941490000041
从以上数据可得，本发明制备的活性激发料各项性能指标均能达到GB/T18046-2017中S75级标准。本发明有效地、直接地利用了电解锰渣，利废率可达60％以上。当采用适当的原材料配比、控制煅烧制度能够优化制品性能。本发明的产品质量符合水泥混凝土中对矿物掺合料的使用要求。
以上为本发明较佳实施例，只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。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。

Claims (8)

1.一种电解锰渣的资源化利用方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将电解锰渣、石灰石破碎后投入球磨机进行球磨，将混磨好的物料成型为球状得到物料球；
(2)将步骤(1)球磨后的粉末物料输送至双轴搅拌机，搅拌混合均匀，送到回转窑窑尾进行煅烧；设置煅烧温度为1000-1200℃，煅烧时间为40-70min；
(3)煅烧结束后随炉冷却至800～900℃，然后采用冷却机快速降温，得到烧成料；
(4)将步骤(3)得到的烧成料破碎并研磨，然后加入石英砂进行混合，继续研磨即得到活性激发料。
2.根据权利要求1所述的电解锰渣的资源化利用方法，其特征在于：步骤(1)所述电解锰渣占电解锰渣、石灰石总物料的百分比为68-75％。
3.根据权利要求1所述的电解锰渣的资源化利用方法，其特征在于：步骤(1)所述球磨后的粉状粒径为≤3mm。
4.根据权利要求1所述的电解锰渣的资源化利用方法，其特征在于：步骤(2)所述搅拌速度为500-800rpm，搅拌时间为10-20min。
5.根据权利要求1所述的电解锰渣的资源化利用方法，其特征在于：步骤(2)所述煅烧温度为1100℃，煅烧时间为60min。
6.根据权利要求1所述的电解锰渣的资源化利用方法，其特征在于：步骤(4)所述研磨烧成料的粒径为200-300目。
7.根据权利要求1所述的电解锰渣的资源化利用方法，其特征在于：步骤(4)所述石英砂的加入量为复合活性微粉总重量的15-25％。
8.根据权利要求1所述的电解锰渣的资源化利用方法，其特征在于：步骤(4)所述活性激发料用于水泥、砂浆和混凝土的掺合料，掺合料用量为总量的20-30％。
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