CN112624651A - 一种电解锰压滤渣的资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种电解锰压滤渣的资源化利用方法，属于金属冶炼技术领域。该方法以电解锰压滤渣的低成本回收利用为目的，将电解锰压滤渣打散、添加高钙物和甘油，将其中的硫酸盐转化为二水石膏，使其替代石膏生产水泥。该方法处理工艺简单、在水泥、混凝土或路基材料中添加量大、成本低，具有可观的经济和社会效益。

Description

一种电解锰压滤渣的资源化利用方法
技术领域
本发明涉及金属冶炼技术领域，具体涉及一种电解锰渣的资源化利用方法。
背景技术
电解锰压滤渣是电解金属锰生产过程中锰矿石经酸解、中和、除杂和压滤后产生的废渣，具有含水率高、粘度大和活性低等特点。随着优质锰矿资源的日益枯竭，每生产1吨电解锰产生的压滤渣高达10~12吨，截至2018年，全球电解锰渣总量约为1.5亿吨，并以1000吨/年的速度增加。大量的电解锰渣在堆存过程中，其中的NH4 +-N、Mn2+、Cu2+、Zn2+等污染物容易进入水体、土壤和空气中，污染周边环境，破坏当地生态平衡，危害人体健康。因此，从源头上解决电解锰压滤渣排放所造成的环境污染、生态破坏和安全隐患问题，实现电解锰压滤渣的资源化利用是电解锰行业生存和发展必须解决的问题，具有重大的意义。
电解锰渣中主要成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaSO4·2H2O、MnO2、MgO等，可经一定处理后实现资源化利用。目前，电解锰渣资源化利用技术研究可以分为以下几个方面：①利用电解锰渣制备建筑材料，例如用于制备水泥熟料或作为水泥添加剂制备水泥，制备免烧砖等；②利用电解锰渣制备肥料；③回收可溶性锰；④综合利用，例如利用电解锰渣先回收锰，再回收铵盐、镁盐，最后锰渣可全利用于建筑水泥材料等。其中，利用电解锰渣制备建筑材料具有消耗量大的显著优势，市场前景巨大。公开号为CN 110723917 A的专利公开了一种电解锰渣的资源化利用方法。将电解锰渣、石灰石破碎、球磨、成型、混合、煅烧得到烧成料，烧成料再经破碎、研磨后与石英砂混合、粉磨得到活性激发料。尽管该方法得到的激发料活性较高，但需要1000-1200℃高温处理40-70min才能保障活性，能耗高、经济效益效益较低。CN105174764 A公开了一种用于混凝土掺合料的锰渣活性微粉制备方法。将电解锰压滤渣破碎、干燥、分散后与含碳还原剂和增钙剂混匀，在700-1600℃下焙烧0.5-6h后冷却，再经过烘干、破碎和磨细后与活性激发剂混料、磨细得到活性微粉。该方法制备的锰渣活性微粉可替代部分水泥制备混凝土，但是锰渣资源化流程复杂，能耗高、经济效益低，难以大规模工业化应用。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种处理工艺简单、成本低、可实现电解锰压滤渣的大规模消纳利用的电解锰渣的资源化利用方法。
本发明的解决方案是这样实现的，以电解锰压滤渣为主要原料，添加适量的高钙物和甘油，经混匀、陈化、反应后将电解锰压滤渣中的硫酸盐转化为二水石膏，从而可替代石膏用于制备水泥、混凝土或路基材料。
研究发现，在处理电解锰压滤渣的过程中，加入高钙物-甘油混合物，反应过程中，钙离子的溶出效果更好，电解锰渣中的硫酸盐转化为二水石膏的转化率大大提升。同时，得到的水泥添加剂锰渣有利于水泥性能的提升。
具体来说，本发明提供的电解锰压滤渣的资源化利用方法，包括以下步骤：
步骤一，将电解锰压滤渣进行粉磨和分散，得到物料A；
步骤二，将经步骤一处理得到的物料A与一定量的高钙物-甘油混合物充分混匀，得到物料B；
步骤三，将经步骤二处理得到的物料B置入保温设备中保温、陈化，保温温度为40-70℃，保温时间为1-3h，得到物料C；
步骤四，将经步骤三处理得到的物料C烘干、破碎得到可替代石膏生产水泥、混凝土或路基材料的添加剂锰渣。
进一步的，步骤一所述的物料A和步骤二所述物料B的平均粒径不大于0.6mm。
进一步的，步骤二中所述的高钙物包括但不限于生石灰、熟石灰、电石渣等的一种或多种，高钙物的加入量为物料A的质量的0.5~4%。
进一步的，步骤二中所述的甘油添加量为物料A的质量的0.3~4%。
进一步的，步骤三所述的保温装置为干燥箱、水浴箱、蒸压养护箱的一种或多种。
进一步的，步骤四中的破碎装置为对辊破碎机、单段破碎机、复合破碎机、颚式破碎机、球磨机、辊式磨、立磨的一种或多种。
进一步的，步骤四中所述添加剂锰渣的粒径≤1cm。
进一步的，步骤四中所述添加剂锰渣，用于替代石膏制备水泥、混凝土或路基材料时的添加量为总质量的7~25%。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供的电解压滤锰渣资源化利用方法，处理工艺简单，并且通过工艺过程可以看出成本极低。
（2）本发明在处理电解锰压滤渣的过程中，不仅加入高钙物，同时加入甘油，有利于电解锰压滤渣中的硫酸盐转化为石膏，用于替代天然石膏制备水泥、混凝土或路基材料。
（3）本发明处理电解锰压滤渣，不需要焙烧等工艺步骤，绿色环保。
具体实施方式
本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
实施例1：
处理电解锰压滤渣，包括以下步骤：
（1）将100份电解锰压滤渣粉磨至30目筛全通过，得到电解锰渣粉备用；
（2）取0.5份甘油、1.8份石灰与100份电解锰渣粉混合均匀；
（3）将上述物料置于50℃水浴锅中保温、反应24h得到水泥添加剂锰渣；
（4）将上述水泥添加剂于80℃干燥箱中烘干、破碎得到水泥添加剂锰渣。
该水泥添加剂中铵根离子含量为0.033%，游离氧化钙含量为0.1%，用于制备水泥时添加量为水泥的12%，所得到的水泥三天抗压强度为33.1 Mpa，抗折强度为6.3 MPa，28天抗压强度为56.3 Mpa，抗折强度为8.4 MPa，达到52.5 R硅酸盐水泥标准。
实施例2：
处理电解锰压滤渣，包括以下步骤：
（1）将100份电解锰压滤渣粉磨至30目筛全通过，得到电解锰渣粉备用；
（2）取0.8份甘油、1.5份石灰与100份电解锰渣粉混合均匀；
（3）将上述物料置于45℃水浴锅中保温、反应24h得到水泥添加剂锰渣；
（4）将上述水泥添加剂于80℃干燥箱中烘干、破碎得到水泥添加剂锰渣。
该水泥添加剂中铵根离子含量为0.029%，游离氧化钙含量为0.089%，用于制备水泥时添加量为水泥的15%，所得到的水泥三天抗压强度为29.6 Mpa，抗折强度为6.0 MPa，28天抗压强度为49.8 Mpa，抗折强度为7.8 MPa，达到52.5 R硅酸盐水泥标准。
实施例3：
处理电解锰压滤渣，包括以下步骤：
（1）将100份电解锰压滤渣粉磨至30目筛全通过，得到电解锰渣粉备用；
（2）取1.2份甘油、2.1份电石渣与100份电解锰渣粉混合均匀；
（3）将上述物料置于60℃水浴锅中保温、反应24h得到水泥添加剂锰渣；
（4）将上述水泥添加剂于80℃干燥箱中烘干、破碎得到水泥添加剂锰渣.
该水泥添加剂中铵根离子含量为0.024%，游离氧化钙含量为0.95%，用于制备水泥时添加量为水泥的10 %，所得到的水泥三天抗压强度为28.8 Mpa，抗折强度为5.8 MPa，28天抗压强度为48.6 Mpa，抗折强度为6.9 MPa，达到42.5R硅酸盐水泥标准。
对比例1：
处理电解锰压滤渣，包括以下步骤：
（1）将100份电解锰压滤渣粉磨至30目筛全通过，得到电解锰渣粉备用；
（2）取1.8份石灰与100份电解锰渣粉混合均匀；
（3）将上述物料置于50℃水浴锅中保温、反应24h得到水泥添加剂锰渣；
（4）将上述水泥添加剂于80℃干燥箱中烘干、破碎得到水泥添加剂锰渣。
该水泥添加剂中铵根离子含量为0.15%，游离氧化钙含量为0.3%，用于制备水泥时添加量为水泥的12%，所得到的水泥三天抗压强度为23.2 Mpa，抗折强度为4.3 MPa，28天抗压强度为34.2 Mpa，抗折强度为6.4 MPa，达到32.5普通水泥标准。
从上述实施例和对比例的结果可知，处理锰渣时加入适量甘油有助于高钙物中钙离子的溶出，促进锰渣中硫酸盐与钙离子反应生成石膏，从而有利于在替代天然石膏制备水泥、混凝土或用于路基材料时提高锰渣添加量并能保证其强度达标。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电解锰压滤渣的资源化利用方法，其特征在于，以电解锰压滤渣为主要原料，添加一定量的高钙物和甘油，经混匀、陈化反应后将电解锰压滤渣中的硫酸盐转化为二水石膏，得到添加剂锰渣。
2.根据权利要求1所述的电解锰压滤渣的资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将电解锰压滤渣进行粉磨和分散，得到物料A；
步骤二，将经步骤一处理得到的物料A与一定量的高钙物、甘油充分混匀，得到物料B；
步骤三，将经步骤二处理得到的物料B置入保温设备中保温、陈化，得到物料C；
步骤四，将经步骤三处理得到的物料C烘干、破碎得到可替代石膏生产水泥、混凝土或路基材料的添加剂锰渣。
3.根据权利要求2所述的电解锰压滤渣的资源化利用方法，其特征在于，步骤一所述的物料A和步骤二所述物料B的平均粒径不大于0.6mm。
4.根据权利要求1或2所述的电解锰压滤渣的资源化利用方法，其特征在于，所述的高钙物包括但不限于生石灰、熟石灰、电石渣中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的电解锰压滤渣的资源化利用方法，其特征在于，高钙物的加入量为物料A的质量的0.5~4%。
6.根据权利要求2所述的电解锰压滤渣的资源化利用方法，其特征在于，步骤二中所述的甘油添加量为物料A的质量的0.3~4%。
7.根据权利要求2所述的电解锰压滤渣的资源化利用方法，其特征在于，步骤三所述的保温装置为干燥箱、水浴箱、蒸压养护箱的一种或多种；所述保温温度为40-70℃，保温时间为1-3h。
8.根据权利要求2所述的电解锰压滤渣的资源化利用方法，其特征在于，步骤四中的破碎装置为对辊破碎机、单段破碎机、复合破碎机、颚式破碎机、球磨机、辊式磨、立磨的一种或多种。
9.根据权利要求2所述的电解锰压滤渣的资源化利用方法，其特征在于，步骤四中所述水泥、混凝土或路基材料中添加剂锰渣的粒径≤1cm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的电解锰压滤渣的资源化利用方法制备得到的添加剂锰渣的应用，其特征在于，用于替代石膏制备水泥、混凝土或路基材料时的添加量为总质量的7~25%。
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