CN110963721A - 一种利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法,包括以下步骤:(1)将第一组份电解锰渣与辅助物料制成粉料,得生料粉,经预热器系统预热入分解炉,连续送入窑尾烟室;(2)将第二组份电解锰渣经锁风喂料系统,连续送入窑尾烟室,与生料粉初步混合;(3)将生料粉和第二组份电解锰渣的初步混合料从窑尾烟室送入回转窑内,在回转窑内进一步充分混合,同时进行煅烧,得熟渣;(4)将所得熟渣从回转窑的窑头卸入篦冷机冷却,即得活性掺合材。本发明不需事先对所有电解锰渣进行干燥、粉磨,可节省大量能耗;有效利用电解锰渣中的硅、铝、铁、钙及硫酸钙等成分;避免挥发性污染物污染环境;生产投资低。

Description

一种利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法
技术领域
本发明涉及一种利用水泥厂转型生产活性掺合材的方法,尤其涉及一种利用水泥厂转型处理电解锰渣生产活性掺合材的方法。
背景技术
电解锰渣是锰矿酸浸制备锰电解液过程中,经压滤产生的中性或弱酸性废渣。当前,我国电解锰产能每年已逾200万吨,每生产1吨电解锰所排放的酸浸废渣量达5~7吨,当原料锰矿石品位较低时,每吨电解锰产渣可达10吨,年实际堆积或掩埋量达数亿吨,年新增量达数千万吨。
电解锰渣成分及性质因锰矿石原料成分、酸浸工艺等的差异而存在一定的区别。锰渣大多呈黑色,少数呈棕灰色,经压滤后呈饼状,入库堆存后逐渐粉化,吸收水分变为糊状。由于压滤工艺及锰渣持水能力限制,脱水的新鲜锰渣含水率约25~32%,其水溶液成分主要为浓度约35g/L MnSO4、100g/L (NH4)2SO4、25g/L MgSO4等。这些酸浸废渣颗粒细小,一般为细小黑色颗粒的泥糊状物质,其颗粒粒径分布一般为<15μm占31~36%、15~30μm占 45~50%、30~45μm 占4~6%、45~60μm 占1.5~3%、60~80μm占3.5~6%、80~100μm占<1%、>100μm占 4~8%,可见,渣中颗粒粒径主要集中在3~30μm,约占70%以上。其平均粒径小于水泥生料粉,保水性好,含水量高,烘干脱水困难,烘干过程有氨等挥发性气体排出。烘干后电解锰渣的化学成分主要为烧失量9~14%、SiO2 22~35%、Al2O3 6~12%、Fe2O3 5~12%、CaO 6~18%、MgO 1~4%、MnO 2~5%、SO3 20~37%、K2O 0.8~2%、Na2 0.2~1%及少量铅、锌、镉、钴等;主要矿物成份为硫酸盐(以二水石膏为主)和SiO2 (石英)、2CaO·SiO2·2H2O(C2SH2)和Fe2O3 等,其中SO3 达20~37%,折算为石膏(若CaO含量高时)占比45%以上,即电解锰渣实质上属于较低品位的工业副产品化学石膏或硫酸盐废渣。
由于电解锰渣颗粒微细、且含大量硫酸根、氨态氮及一定量的重金属有害元素,任其排放将严重污染地表水、地下水及土壤,严重影响生态环境。为此,国内外对锰渣的处置利用进行了大量的研究和实践。国外对锰渣的综合利用主要集中在锰矿渣作为配料生产水泥和锰渣作为水泥生产的缓凝剂石膏的部分替代上。我国自90年代开始,数十家高校科研院所及几乎所有电解锰企业都开展了锰渣利用的系列研究和实践,现有研究成果可概括为如下六类:
(1)用于水泥生产或作为掺合材
CN1837120A公开了一种利用电解锰渣生产水泥的方法,是利用石灰石63~63.5%、电解锰渣19~19.5%、铁粉1.5~2%、萤石1.3~1.8%、无烟煤13.2~13.7%混合粉磨为生料、成球焙烧为熟料,其配料为正常的普通硅酸盐熟料生产配料,电解锰渣耗量小,煤耗高,成本高,水泥质量不高,稳定性差;
CN101948254A公开了一种电解锰渣生态水泥的制备方法,是在500~900℃煅烧后的电解锰渣10~50%、炼铁高炉矿渣10~50%、熟料10~50%、粉煤灰或钢渣0~20%、石膏3~7%、添加剂(碳酸钾、氯化钠、氯化钙、硫酸钠等)粉磨至比表面积为360~580m2/kg制成电解锰渣生态水泥,该方法须采用大量的熟料和矿渣等,其经济性极差,没有工业实用性;
CN102167533A公开了一种锰渣复合激活改性的矿渣水泥掺合材及其制法,是以经干燥、超细粉磨至比表面积>13m2/g(远高于水泥细度3~5m2/g),再经350℃~450℃焙烧活化的改性电解锰渣78~82%、熟石灰(Ca(OH)2) 0~18%和熟料粉 0~22%混合均匀,制成矿渣水泥掺和料,其实质即是以超细粉磨后的硫酸盐废渣低温焙烧活化为可溶性的无水硫酸钙再加碱(Ca(OH)2)等复合制成硫碱复合激发剂,相对成本高,较用廉价的二水石膏或硬石膏和石灰作硫碱激发剂没有显著技术效果优势,经济性差。
客观上,以上现有的电解锰渣直接作为水泥的生产原料或作为掺合材的生产方法,除实际效果极不理想外(均有停产或半停产的示范应用线),其能耗偏高,二次污染亦严重。
(2)作缓凝剂、硫酸盐激发剂
即用经处理的电解锰渣替代石膏作缓凝剂,如湖南省建材研究设计院和中南大学合作研发的电解锰渣的综合利用成果,其实质是以电解锰渣中的硫酸盐矿物活化作为水泥生产的活化剂和替代石膏的缓凝剂。
李坦平等公开了如下技术方案:于750℃热处理电解锰渣,可开发作为粉煤灰、高炉矿渣的硫酸盐激发剂,也可与粉煤灰或高炉矿渣配合生产混凝土复合掺合料,或替代石膏作为水泥缓凝剂(参见“电解锰渣的理化特征及其开发应用的研究”, 李坦平等,中国锰业,第24卷第2期,2006年5月)。该方法相对于用天然硬石膏或工业氟石膏而言,无显著的技术效果,但成本却很高,无经济性。
CN103553378A公开了一种利用电解锰渣作缓凝剂制备水泥的方法,是以电解锰渣加碱性改性剂(生石灰CaO)和水按8:1:1比例配料搅拌改性,制成水泥缓凝剂,水泥中用量为熟料产量的4~10%。这种替代性缓凝剂较廉价的二水石膏或改性的廉价的磷石膏无显著的技术效果,没有经济性。且上述方法不仅影响水泥性能,其加工处理过程中还造成二次污染。
(3)用于生产砖、砌块、陶粒、骨料建材
电解锰渣用于建材生产包括水泥胶结固化法和烧结法两大类。其中水泥胶结固化法是以电解锰渣或水洗锰渣为主要原料,用水泥作胶凝材料成型固化,除污染扩散外,其产品后期体积稳定性极差,已有的数十条生产线都已停产。烧结法是以锰渣加粘土/页岩等混合成型烧结,二次污染大,掺量较高时产品体积稳定性差。
(4)用作路基材料
以堆存的锰渣代替部分土石料筑造公路路基、底基层、基层及路面筑造,实质上仅仅是一种污染物转移方法。
(5)用锰渣制造锰肥或锰硅肥
如湖南湘西环保局的王怀安及邓建奇等都研究开发了锰渣制备复合肥的方法。
CN102674965A公开了一种锰渣复合肥及其制备方法,是以锰渣、含碳酸盐的化肥、含木质素的添加剂生产锰渣复合肥,客观上是概念性操作,产生了污染物转移。
(6)锰渣的综合利用方法
锰渣的综合利用现着重于提取锰渣中的某些有价元素或化合物。
CN104017998A公开的一种锰渣综合利用方法及CN104016357A公开的一种锰渣综合利用生产化工原料的方法,是将锰渣粉碎后与氟硅酸水溶液或氟化铵溶液混合加热反应,经多级分离提取得到白炭黑、硫酸锰和硫酸盐及氢氧化铝。如贵工大开发的水洗回收硫酸锰、水洗后的固体渣加水泥固化制陶瓷、骨粒等。但是,上述技术方案存在或经济性差或消耗量小或有明显的二次污染等问题,客观上不能有效解决电解锰渣的资源化处理问题。
关于电解锰渣的治理和综合利用问题的上述现有各种技术途径或技术方法,客观上都取得了一定的研究成果或应用成果,锰渣的治理也早列入了国家“863计划”课题并得以成果验收,但是,迄今为止,大宗的电解锰渣的实际综合利用效果还是很不尽如人意,大量仍被简单堆埋或弃置于矿洞山沟,或烘干后填埋处理(烘干过程产生严重的气体污染),对地下水、土壤及地表水的生态环境造成了较大的影响乃至长期隐患,迫切需要一种全新的技术路径和方法来解决量大且面较广的锰渣的资源化利用问题。
而另一方面,我国当前覆盖面很广的干法旋窑水泥产能巨大,部分水泥企业产能置换退出导致设备资产闲置浪费,并影响到地方税收和就业问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服现有技术的不足,提供一种节能、无二次污染,有效利用电解锰渣中的硅、铝、铁、钙及硫酸钙等成分的利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:一种利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法,利用设有锁风喂料系统的干法旋窑水泥生产线进行生产,包括以下步骤:
(1)将第一组份电解锰渣与辅助物料制成粉料,得生料粉,经预热器系统预热入分解炉,连续送入窑尾烟室;
(2)将第二组份电解锰渣经锁风喂料系统,连续送入窑尾烟室,与生料粉初步混合;
(3)将生料粉和第二组份电解锰渣的初步混合料通过窑尾烟室进入回转窑内,在回转窑内进一步充分混合,同时进行煅烧,得熟渣;
(4)将所得熟渣从回转窑的窑头卸入篦冷机冷却,即得活性掺合材。
优选的,步骤(1)中,所述第一组份电解锰渣为堆存干化的电解锰渣,或新鲜电解锰渣。
优选的,步骤(1)中,所述辅助物料包括高钙原料、高铝原料中的一种或多种;高钙原料优选石灰石、石屑/石渣、电石渣、石灰石骨料废弃砼中的一种或多种;高铝原料优选铝土矿。
优选的,步骤(1)中,所述第一组份电解锰渣与辅助物料采用干法旋窑水泥生产线的生料制备系统制成粉料,所得粉料的粒度为:80μm孔径的筛余<30%。
优选的,步骤(1)中,所述第一组份电解锰渣与辅助物料的质量比为:第一组份电解锰渣10~70%:辅助物料90~30%。
优选的,步骤(1)中,所述预热器系统采用二级、或三级、或四级、或五级、或六级旋风预热器系统,生料粉从第1级、或第2级、或第3级、或第4级、或第5级旋风预热器连续喂入,经旋风预热器预热入分解炉,再进入最下级旋风预热器,然后通过最下级旋风预热器下料馏管进入窑尾烟室。
优选的,步骤(2)中,第二组份电解锰渣先经锁风喂料系统连续送入最下级旋风预热器下料馏管中,再进入窑尾烟室,或经锁风喂料系统直接进入窑尾烟室。
优选的,步骤(2)中,所述第二组份电解锰渣为湿态新鲜电解锰渣、锰渣混合物(电解锰渣中混合有其他废渣或粉料或其它物料),或堆存的电解锰渣。
优选的,步骤(2)中,所述生料粉与第二组份电解锰渣的质量比为:生料粉20~90%:第二组份电解锰渣80~10%。
优选的,步骤(3)中,所述回转窑内为氧化性气氛,回转窑内温度为1200~1500℃,煅烧时间为15~90分钟。回转窑内氧化性气氛煅烧,能抑制锰渣中的硫酸盐分解,且在辅助原料活性粉料的作用下,促进锰渣固体物中的硫酸盐与氧化铝、氧化铁、氧化钙化合稳定为硫铝酸钙、硫铁酸钙及硫酸钙,促进锰渣固体物中的硅酸盐矿物活化,并高温熔融晶格固化锰及其它重金属离子,有效利用电解锰渣中的硅、铝、铁、钙及硫酸钙等成分,达到锰渣资源化有效综合利用的目的,且无二次污染。
优选的,步骤(4)中,熟渣冷却过程中回收的余热,供应给回转窑系统和热风粉磨系统。干法水泥厂的煤磨系统和生料制粉系统均采用热风粉磨系统。
本发明利用现有干法旋窑水泥生产线设备,将处置锰渣工艺所需的所有原料分为两组,主要原料湿态超细饱水性好,难以干燥的电解锰渣以直接送入回转窑系统的窑尾烟室的方式处理,仅粉磨可以调整电解锰渣固体物煅烧矿物成分的辅助物料和部分锰渣。
根据干法水泥生产线熟料生产窑系统的特点、及湿态电解锰渣的特性,将难以烘干粉磨处理的湿态电解锰渣(第二组份电解锰渣)直接喂入高温窑尾烟室内,湿态电解锰渣中的水分及氨等挥发性成分迅速气化上升进入分解炉内,锰渣中的固体物随高温生料粉一起进入高温回转窑内,于回转窑内氧化性气氛下充分混合、煅烧,此前不需要干燥、粉磨。
本发明所得活性掺合材可直接供应水泥厂、粉磨站替代优质掺合材和石膏使用,也可经干法旋窑水泥生产线的水泥粉磨系统制成高活性渣粉供应商品砼搅拌站及建材制品厂,用于生产建材制品或干混砂浆/砌筑灰。
本发明的有益效果:(1)大幅降低干法旋窑生产线干燥、粉磨及输送能耗,利于节能;(2)有效化解电解锰渣烘干过程中挥发性污染物极难处理的问题,将电解锰渣中的氨根(NH4+)等受热挥发性气体转入分解炉作为脱硝的氨类原料,化害为利,利于环保;(3)回转窑中煅烧,有效利用电解锰渣中的硅、铝、铁、钙及硫酸钙等成分,达到锰渣资源化有效综合利用的目的,且无二次污染;(4)可规模化充分利用原生的电解锰渣和堆存或弃置的电解锰渣,一条100万t/a的干法水泥生产线年可处置湿态电解锰渣近100万吨,生产绿色高活性掺合材近100万吨,利于水泥行业健康发展,利于保护社会生态环境及自然环境;(5)生产投资低,可有效利用干法水泥生产线闲置资产,处置废渣的同时增加地方财政和解决就业问题。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
电解锰渣分别取自某锰业公司新鲜锰渣和室外堆存干化锰渣,新鲜渣检测含水率平均27.8%,主要化学成分(单位:%)为SiO2 14.97,Fe2O3 14.36,Al2O3 5.27,CaO 20.38,MgO0.27,MnO 7.18,,SO3 25.47,【NH4+】0.79,堆存干化锰渣平均含水率13.8%,化学分析成份(单位:%)为SiO2 14.97,Fe2O3 14.36,Al2O3 5.27,CaO 20.38,MgO 0.27,MnO 7.18,,SO325.47,【NH4+】0.07。选用石灰石作为辅助原料,利用某厂φ4.2×64m干法旋窑水泥生产线,增设窑尾烟室湿态电解锰渣计量给料锁风喂料系统,利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材。
以新鲜的原生锰渣作为第二组份电解锰渣。
(1)以堆存干化锰渣和辅助原料石灰石分别作为第一组份电解锰渣和辅助物料,生料粉磨制备系统的配料质量比为电解锰渣15%:辅助原料石灰石85%,经干法旋窑水泥生产线的生料制备系统制成80μm筛余18%的生料粉送入生料粉库;生料粉库内的生料粉经计量连续送入干法旋窑水泥生产线的预热器系统,逐次经第1级、2级、3级、4级旋风预热器预热入分解炉,随风拉至第5级旋风预热器后送入窑尾烟室;
(2)通过窑尾烟室锰渣计量给料锁风喂料系统直接将含水率27.8%的原生湿态锰渣连续送入窑尾烟室,与生料粉初步混合;送入回转窑系统的生料粉和第二组份电解锰渣的质量比设计为生料粉34%:第二组份电解锰渣66%;
(3)将电解锰渣和生料粉的初步混合料在高温的回转窑内进一步充分混合,同时控制回转窑内于1400+-50 ℃氧化性气氛煅烧,煅烧时间为30分钟,得熟渣;
(4)将熟渣从回转窑的窑头卸入篦冷机冷却,得活性掺合材。高温熟渣冷却余热回收供应回转窑系统和热风粉磨系统。
检测:活性掺合材3d平均抗压强度18.5MPa、抗折强度3.4MPa,28天平均抗压强度25.7MPa、抗折强度4.4MPa,安定性合格。熟渣按GB50853-2007危险废物鉴定标准进行重金属浸出试验,锰、铅、锌、铬、硒、镉未检出,说明重金属离子高温熔融晶格固化效果很好。
所得的活性掺合材直接送至某水泥粉磨站替代全部水淬矿渣、炉渣和石膏生产42.5级普通硅酸盐水泥,此活性掺合材优于水淬矿渣、炉渣混合掺合材。
实施例2
电解锰渣分别取自某锰业公司新鲜锰渣和室外堆存干化锰渣,新鲜渣检测含水率平均30.3%,主要化学成分(单位:%)为SiO2 20.37,Fe2O3 6.49,Al2O3 8.85,CaO 21.09,MgO1.95,MnO 5.81,SO3 17.97,TiO2 0.41,【NH4+】0.63。堆存干化锰渣平均含水率16.9%,化学分析成份(单位:%)为SiO2 20.37,Fe2O3 6.49,Al2O3 8.85,CaO 21.09,MgO 1.95,MnO 5.81,SO3 17.97,TiO2 0.41, 【NH4+】0.09。选用石灰石、废弃混凝土按质量比2:1作为辅助原料,利用某厂φ4.2×64m干法旋窑水泥生产线,增加窑尾烟室湿态电解锰渣计量给料锁风喂料系统,利用此干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材。
以新鲜的原生锰渣作为第二组份电解锰渣。
(1)以堆存干化锰渣和辅助原料分别作为第一组份电解锰渣和辅助物料,生料粉磨制备系统的配料质量比为电解锰渣31%:辅助原料69%,经干法旋窑水泥生产线的生料制备系统制成80μm筛余16%的生料粉送入生料粉库;生料粉库内的生料粉经计量连续送入干法旋窑水泥生产线的预热器系统,逐次经第1级、2级、3级、4级旋风预热器预热入分解炉,随风拉至第5级旋风预热器后送入窑尾烟室;
(2)通过窑尾烟室锰渣计量给料锁风喂料系统直接将含水率30.3%的原生湿态锰渣连续送入窑尾烟室,与生料粉初步混合;送入回转窑系统的生料粉和第二组份电解锰渣的质量比设计为生料粉53%:第二组份电解锰渣47%;
(3)将电解锰渣和生料粉的初步混合料在高温的回转窑内进一步充分混合,同时控制回转窑内于1350+-50 ℃氧化性气氛煅烧,煅烧时间为50分钟,得熟渣;
(4)将熟渣从回转窑的窑头卸入篦冷机冷却,得活性掺合材。高温熟渣冷却余热回收供应回转窑系统和热风粉磨系统。
检测:活性掺合材3d平均抗压强度19.7MPa、抗折强度3.4MPa,28天平均抗压强度27.4MPa、抗折强度4.4MPa,安定性合格。熟渣按GB50853-2007危险废物鉴定标准进行重金属浸出试验,锰、铅、锌、铬、硒、镉未检出,说明重金属离子高温熔融晶格固化效果很好。
所得的活性掺合材直接送至某水泥厂替代全部粉煤灰、炉渣和石膏生产42.5级普通硅酸盐水泥,此活性掺合材优于粉煤灰炉渣混合掺合材。
实施例3
电解锰渣取自某锰业公司新鲜锰渣,检测含水率平均24.9%,分析主要化学成分(单位:%)为SiO2 27.67,Fe2O3 4.69,Al2O3 7.76,CaO 17.8,MgO 2.14,MnO 2.55,SO3 31.92,TiO2 0.41,【NH4+】0.74。选用石灰石、废弃混凝土按质量比1:1作为辅助原料,利用某厂φ4.2×64m干法旋窑水泥生产线,增加窑尾烟室湿态电解锰渣计量给料锁风喂料系统,利用此干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材。
以新鲜的原生锰渣作为第二组份电解锰渣。
(1)以部分新鲜锰渣和辅助原料分别作为第一组份电解锰渣和辅助物料,生料粉磨制备系统的配料质量比为电解锰渣67%:辅助原料33%,经干法旋窑水泥生产线的生料制备系统制成80μm筛余12%的生料粉送入生料粉库;生料粉库内的生料粉经计量连续送入干法旋窑水泥生产线的预热器系统,逐次经第1级、2级、3级、4级旋风预热器预热入分解炉,随风拉至第5级旋风预热器后送入窑尾烟室;
(2)通过窑尾烟室锰渣计量给料锁风喂料系统直接将含水率24.9%的原生湿态锰渣连续送入窑尾烟室,与生料粉初步混合;送入回转窑系统的生料粉和第二组份电解锰渣的质量比设计为生料粉87%:第二组份电解锰渣13%;
(3)将电解锰渣和生料粉的初步混合料在高温的回转窑内进一步充分混合,同时控制回转窑内于1320+-50 ℃氧化性气氛煅烧,煅烧时间为65分钟,得熟渣;
(4)将熟渣从回转窑的窑头卸入篦冷机冷却,得活性掺合材。高温熟渣冷却余热回收供应回转窑系统和热风粉磨系统。
检测:活性掺合材3d平均抗压强度21.6MPa、抗折强度4.3MPa,28天平均抗压强度30.1MPa、抗折强度4.8MPa,安定性合格。熟渣按GB50853-2007危险废物鉴定标准进行重金属浸出试验,锰、铅、锌、铬、硒、镉未检出,说明重金属离子高温熔融晶格固化效果很好。
所得的活性掺合材直接送至某水泥厂替代全部粉煤灰、炉渣和石膏生产52.5级普通硅酸盐水泥,此活性掺合材优于粉煤灰炉渣混合掺合材。
实施例4
电解锰渣取自某锰业公司新鲜锰渣,检测含水率平均27.3%,分析主要化学成分(单位:%)为SiO2 30.38,Fe2O3 10.79,Al2O3 5.37,CaO 10.84,MgO 1.39,MnO 3.02,SO3 10.63,TiO2 2.22,【NH4+】0.71。 选用干法乙炔电石渣、废弃混凝土按质量比1:1作为辅助原料,利用某厂φ4.2×64m干法旋窑水泥生产线,增加窑尾烟室湿态电解锰渣计量给料锁风喂料系统,生料粉喂入从第1级旋风预热器改为第3级旋风预热器喂入(相当于三级旋风预热器系统),利用此干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材。
以新鲜的原生锰渣作为第二组份电解锰渣。
(1)以部分新鲜锰渣和辅助原料分别作为第一组份电解锰渣和辅助物料,生料粉磨制备系统的配料质量比为电解锰渣43%:辅助原料57%,经干法旋窑水泥生产线的生料制备系统制成80μm筛余17%的生料粉送入生料粉库;生料粉库内的生料粉经计量连续送入干法旋窑水泥生产线的预热器系统,逐次经第3级、4级旋风预热器预热入分解炉,随风拉至第5级旋风预热器后送入窑尾烟室;
(2)通过窑尾烟室锰渣计量给料锁风喂料系统直接将含水率27.3%的原生湿态锰渣连续送入窑尾烟室,与生料粉初步混合;送入回转窑系统的生料粉和第二组份电解锰渣的质量比设计为生料粉24%:第二组份电解锰渣76%;
(3)电解锰渣和生料粉的初步混合料在高温的回转窑内进一步充分混合,同时控制控制回转窑内于1380+-50 ℃氧化性气氛煅烧,煅烧时间为20分钟,得熟渣;
(4)将熟渣从回转窑的窑头卸入篦冷机冷却,得活性掺合材。高温熟渣冷却余热回收供应回转窑系统和热风粉磨系统。
检测:活性掺合材3d平均抗压强度22.4MPa、抗折强度4.5MPa,28天平均抗压强度33.1MPa、抗折强度5.1MPa,安定性合格。熟渣按GB50853-2007危险废物鉴定标准进行重金属浸出试验,锰、铅、锌、铬、硒、镉未检出,说明重金属离子高温熔融晶格固化效果很好。
所得的活性掺合材利用水泥粉磨系统制成80μm筛余3%的熟渣粉,作为活性渣粉送至某商品混凝土搅拌站替代一级粉煤粉和膨胀剂生产C40商品混凝土,此活性熟渣粉的应用效果优于一级粉煤粉和膨胀剂的复合效果。
实施例5
电解锰渣分别取自某锰业公司新鲜锰渣和室外堆存干化锰渣,新鲜渣检测含水率平均29.3%,主要化学成分(单位:%)为SiO2 35.17,Fe2O3 5.42,Al2O3 11.49,CaO 9.74,MgO2.84,MnO 3.69,SO3 31.17,TiO2 0.39,【NH4+】0.47。堆存干化锰渣平均含水率13.8%,化学分析成份(单位:%)为SiO2 35.17,Fe2O3 5.42,Al2O3 11.49,CaO 9.74,MgO 2.84,MnO 3.69,SO3 31.17,TiO2 0.39,【NH4+】0.05。选用石灰石为辅助原料,利用某厂φ4.2×64m干法旋窑水泥生产线,增加窑尾烟室湿态电解锰渣计量给料锁风喂料系统,利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材。
以新鲜的原生锰渣作为第二组份电解锰渣。
(1)以堆存干化锰渣和辅助原料石灰石分别作为第一组份电解锰渣和辅助物料,生料粉磨制备系统的配料质量比为电解锰渣56%:辅助原料石灰石44%,经干法旋窑水泥生产线的生料制备系统制成80μm筛余18%的生料粉送入生料粉库;生料粉库内的生料粉经计量连续送入干法旋窑水泥生产线的预热器系统,逐次经第1级、2级、3级、4级旋风预热器预热入分解炉,随风拉至第5级旋风预热器后送入窑尾烟室;
(2)通过窑尾烟室锰渣计量给料锁风喂料系统直接将含水率29.3%的原生湿态锰渣连续送入窑尾烟室,与生料粉初步混合;送入回转窑系统的生料粉和第二组份电解锰渣的质量比设计为生料粉76%:第二组份电解锰渣34%;
(3)电解锰渣和生料粉的初步混合料在高温的回转窑内进一步充分混合,同时控制回转窑内于1350+-50 ℃氧化性气氛煅烧,煅烧时间为45分钟,得熟渣;
(4)将熟渣从回转窑的窑头卸入篦冷机冷却,得活性掺合材。高温熟渣冷却余热回收供应回转窑系统和热风粉磨系统。
检测:活性掺合材3d平均抗压强度19.7MPa、抗折强度3.3MPa,28天平均抗压强度29.6MPa、抗折强度4.3MPa,安定性合格。熟渣按GB50853-2007危险废物鉴定标准进行重金属浸出试验,锰、铅、锌、铬、硒、镉未检出,说明重金属离子高温熔融晶格固化效果很好。
所得的活性掺合材利用水泥粉磨系统制成80μm筛余5%的熟渣粉,送至某建材制品厂替代32.5级水泥和渣粉生产水泥制品,可以完全替代32.5级水泥和渣粉,有良好的性价比。

Claims (10)

1.一种利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法,其特征在于,利用设有锁风喂料系统的干法旋窑水泥生产线进行生产,包括以下步骤:
(1)将第一组份电解锰渣与辅助物料制成粉料,得生料粉,经预热器系统预热入分解炉,连续送入窑尾烟室;
(2)将第二组份电解锰渣经锁风喂料系统,连续送入窑尾烟室,与生料粉初步混合;
(3)将生料粉和第二组份电解锰渣的初步混合料从窑尾烟室送入回转窑内,在回转窑内进一步充分混合,同时进行煅烧,得熟渣;
(4)将所得熟渣从回转窑的窑头卸入篦冷机冷却,即得活性掺合材。
2.根据权利要求1所述的利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述第一组份电解锰渣为堆存干化的电解锰渣,或新鲜电解锰渣;所述辅助物料包括高钙原料、高铝原料中的一种或多种;高钙原料优选石灰石、石屑/石渣、电石渣、石灰石骨料废弃砼中的一种或多种;高铝原料优选铝土矿。
3.根据权利要求1或2所述的利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述第一组份电解锰渣与辅助物料采用干法旋窑水泥生产线的生料制备系统制成粉料,所得粉料的粒度为:80μm孔径的筛余<30%。
4.根据权利要求1~3之一所述的利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述第一组份电解锰渣与辅助物料的质量比为:第一组份电解锰渣10~70%:辅助物料90~30%。
5.根据权利要求1~4之一所述的利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述预热器系统采用二级、或三级、或四级、或五级、或六级旋风预热器系统,生料粉从第1级、或第2级、或第3级、或第4级或第5级旋风预热器连续喂入,经旋风预热器预热入分解炉,再进入最下级旋风预热器,然后通过最下级旋风预热器下料馏管进入窑尾烟室。
6.根据权利要求5所述的利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法,其特征在于,步骤(2)中,第二组份电解锰渣先经锁风喂料系统将电解锰渣连续送入最下级旋风预热器下料馏管中,再进入窑尾烟室,或经锁风喂料系统直接送入窑尾烟室。
7.根据权利要求1~6之一所述的利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述第二组份电解锰渣为湿态新鲜电解锰渣、锰渣混合物,或堆存的电解锰渣。
8.根据权利要求1~7之一所述的利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述生料粉与第二组份电解锰渣的质量比为:生料粉20~90%:第二组份电解锰渣80~10%。
9.根据权利要求1~8之一所述的利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法,其特征在于,步骤(3)中,所述回转窑内为氧化性气氛,回转窑内温度为1200~1500℃;煅烧时间为15~90分钟。
10.根据权利要求1~9之一所述的利用干法水泥厂转型处理锰渣生产活性掺合材的方法,其特征在于,步骤(4)中,高温熟渣冷却过程中回收的余热,供应给回转窑系统和热风粉磨系统。
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