CN116082011A - 一种电解锰渣生产加气混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解锰渣生产加气混凝土砌块及其制备方法，属于固体废弃物资源化利用的技术领域。一种电解锰渣生产加气混凝土砌块的制备方法包括以下步骤：通过机械振荡以浸取的方式将电解锰渣中的氨氮和锰去除，随后将脱除氨氮和锰的电解锰渣与赤泥、水泥、粉煤灰、砂、石灰、石膏、铝粉按照上述配方比例混合后，在固定水料比下高速搅拌成混合料浆，并浇筑至模具中，养护后蒸压得到加气混凝砌块。本发明制备的加气混凝土各项指标均能达到指标要求，同时也为解决电解锰渣和赤泥这两种固体废弃物的资源化利用问题提供了切实有效的方法。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化利用的技术领域，特别是涉及一种电解锰渣生产加气混凝土砌块及其制备方法。
背景技术
加气混凝土在蒸压养护的过程中想要形成强度，需要有硅质材料与钙质材料的相互反应，从而形成水化硅酸钙，以此作为硅酸盐加气混凝土的胶凝物质与尚未反应的材料颗粒结合在一起，构成加气混凝土的结构强度。而电解锰渣和赤泥这两种固体废弃物中均含有以CaSO4·2H2O为主的钙质材料以及以SiO2为主的硅质材料，经过处理可以代替一部分加气混凝土中作为钙源和硅源的原料。
但电解锰渣中含有的氨氮和锰在水泥水化过程中会释放出来从而污染环境。所以必须对电解锰渣做适当处理才能将这种固体废弃物变废为宝。现有技术是用生石灰处置电解锰渣，虽然能够去除氨氮，但是去除率不高，也不能解决其中含有残余锰离子的问题。而水洗法虽然能同时去除氨氮和锰，但存在用水量大、去除率低等问题，同时产生的废水也需要经过处理才能排放。要实现电解锰渣的大规模资源化利用，关键在于如何快速高效地去除其含有的氨氮和锰。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解锰渣生产加气混凝土砌块及其制备方法，以解决上述技术背景中提到的问题，从而减少电解锰渣与赤泥对环境的危害并促进电解金属锰行业及铝工业的健康发展。
本发明中的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种电解锰渣生产加气混凝土砌块，所需的原料由以下重量份配比的组分制备：水泥15～20份、粉煤灰2～5份、砂25～30份、石灰15～20份、石膏2～3份、赤泥10～25份、脱除氨氮和锰的电解锰渣10～25份、铝粉0.5～2份、水料重量比为0.6～0.8：1；其中脱除电解锰渣中氨氮和锰所需的原料包括以下质量份数的组分：电解锰渣16～45份、柠檬酸4～10份、纯水45～80份。
优选的，砂的SiO2含量应大于80％。
优选的，所述粉煤灰、砂、赤泥、脱除氨氮和锰的电解锰渣均为过200目后的粉末。
一种电解锰渣生产加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)电解锰渣中氨氮和锰的脱除
第一步、在鼓风式恒温干燥箱将电解锰渣恒温干燥72h，随后在料球比1:1的比例下用行星式球磨机球磨4h，过200目筛；
第二步、将电解锰渣、柠檬酸、纯水按照上述配方加入到锥形瓶中，在20～40℃的温度下用300r/min的频率振荡20～50min；
第三步、将第二步反应后的电解锰渣进行过滤得到滤饼，在进行烘干，粉磨后过200目筛即得脱除氨氮和锰的电解锰渣；
(2)加气混凝土砌块的制备
第四步、将脱除氨氮和锰的电解锰渣与赤泥、水泥、粉煤灰、砂、石灰、石膏、铝粉混合后，在固定水料比下高速搅拌成混合料浆，并浇筑至模具中；
第五步、将浇筑完毕的模具放置在一定温度下养护一段时间后按照需要的尺寸切割试块；
第六步、将切割所得试块送往蒸压釜中进行蒸压养护，过程中先预热1h后抽真空达到0.06MPa，随后在3h内逐步升温至1.2MPa，保持恒温恒压状态9h，再降温降压3h达到常温，即得到加气混凝土砌块。
优选的，所述电解锰渣中氨氮和锰的脱除的第二步所采用的振荡方式为机械水平振荡混合的方式。
优选的，第一步所述鼓风式恒温干燥箱温度内的温度为80℃。
优选的，第三步所述滤饼烘干时的温度是75℃。
优选的，第四步所述浇筑时使用的模具的尺寸为：100mm*100mm*100mm。
优选的，第五步所述混合料浆在注入模具后，在55℃的条件下养护三个小时，使铝粉的发泡速率提高并充分发泡完毕。
优选的，第六步中所选恒压养护预热1h后抽真空达到0.06MPa，随后在3h内逐步升温至1.2MPa，保持恒温恒压状态9h，再降温降压3h达到常温。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在脱除电解锰渣中氨氮和锰时，采用的机械水平振荡方式能够使锥形瓶在一个振荡周期下反应体系的运动方向改变两次，每次方向变化时产生大量的高能涡流，使固、液两相充分混合，均质化程度最高，氨氮浸出效果更好，溶液中的柠檬酸也能够与高价态锰反应更充分。
2、本发明在脱除电解锰渣中氨氮和锰时提出将柠檬酸作为助剂，并且调整柠檬酸与纯水的比例还能够大大减少纯水的用量。在做到有效去除电解锰渣氨氮和锰的同时，又减少了用水量，实现了电解锰渣这种固体废弃物资源化利用的高效性。
3、本发明将脱除氨氮和锰的电解锰渣和赤泥两者之间的其中一个单独用来生产加气混凝土，但强度都达不到标准的要求。而在二者共同作用下，能够使加气混凝土满足要求，同时掺量达到原料总质量的30％左右，能够大规模地消纳电解锰渣和赤泥这两种固体废弃物。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为利用赤泥与脱除氨氮和锰的电解锰渣生产加气混凝土砌块的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
为了方便本领域技术人员实施本发明，现对本发明实施例配方和制备过程进行描述，具体如下：
实施例一：
一种电解锰渣生产加气混凝土砌块，其特征在于：所需的原料由以下重量份配比的组分制备：水泥20份、粉煤灰5份、砂25份、石灰15份、石膏3份、赤泥10份、脱除氨氮和锰的电解锰渣20份、铝粉2份。
将脱除氨氮和锰的电解锰渣与赤泥、水泥、粉煤灰、砂、石灰、石膏、铝粉按照上述配方比例混合后，在水料比0.75:1下高速搅拌成混合料浆，并浇筑至模具中。
第五步、将浇筑完毕的模具放置在55℃的条件下养护三个小时后按照需要的尺寸切割试块。
第六步、将切割所得试块送往蒸压釜中进行蒸压养护，过程中先预热1h后抽真空达到0.06MPa，随后在3h内逐步升温至1.2MPa，保持恒温恒压状态9h，再降温降压3h达到常温，即得到加气混凝土砌块。
实施例二：
一种电解锰渣生产加气混凝土砌块，其特征在于：所需的原料由以下重量份配比的组分制备：水泥20份、粉煤灰5份、砂25份、石灰15份、石膏3份、赤泥15份、脱除氨氮和锰的电解锰渣15份、铝粉2份。
将脱除氨氮和锰的电解锰渣与赤泥、水泥、粉煤灰、砂、石灰、石膏、铝粉按照上述配方比例混合后，在水料比0.75:1下高速搅拌成混合料浆，并浇筑至模具中。
第五步、将浇筑完毕的模具放置在55℃的条件下养护三个小时后按照需要的尺寸切割试块。
第六步、将切割所得试块送往蒸压釜中进行蒸压养护，过程中先预热1h后抽真空达到0.06MPa，随后在3h内逐步升温至1.2MPa，保持恒温恒压状态9h，再降温降压3h达到常温，即得到加气混凝土砌块。
实施例三：
一种电解锰渣生产加气混凝土砌块，其特征在于：所需的原料由以下重量份配比的组分制备：水泥21份、粉煤灰5份、砂25份、石灰15份、石膏3份、赤泥10份、脱除氨氮和锰的电解锰渣20份、铝粉1份。
将脱除氨氮和锰的电解锰渣与赤泥、水泥、粉煤灰、砂、石灰、石膏、铝粉按照上述配方比例混合后，在水料比0.75:1下高速搅拌成混合料浆，并浇筑至模具中。
第五步、将浇筑完毕的模具放置在55℃的条件下养护三个小时后按照需要的尺寸切割试块。
第六步、将切割所得试块送往蒸压釜中进行蒸压养护，过程中先预热1h后抽真空达到0.06MPa，随后在3h内逐步升温至1.2MPa，保持恒温恒压状态9h，再降温降压3h达到常温，即得到加气混凝土砌块。
上述实施例中的砌块根据《蒸压加气混凝土砌块标准》(GB11968-2006)中的干密度和抗压强度测试方法进行测试。测试结果如下表所示。
表1不同实施例中加气混凝砌块的干密度、抗压强度及其对应级别
本发明的产品均能够满足《蒸压加气混凝土砌块标准》(GB11968-2006)的干密度和抗压强度指标要求，并不只局限于实施例中制备的加气混凝土砌块。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (10)
1.一种电解锰渣生产加气混凝土砌块，其特征在于：所需的原料由以下重量份配比的组分制备：水泥15～20份、粉煤灰2～5份、砂25～30份、石灰15～20份、石膏2～3份、赤泥10～25份、脱除氨氮和锰的电解锰渣10～25份、铝粉0.5～2份、水料重量比为0.6～0.8：1；其中脱除电解锰渣中氨氮和锰所需的原料包括以下质量份数的组分：电解锰渣16～45份、柠檬酸4～10份、纯水45～80份。
2.根据权利要求1所述的一种电解锰渣生产加气混凝土砌块，其特征在于砂的SiO2含量应大于80％。
3.根据权利要求1所述的一种电解锰渣生产加气混凝土砌块，其特征在于，所述粉煤灰、砂、赤泥、脱除氨氮和锰的电解锰渣均为过200目后的粉末。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的电解锰渣生产加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)电解锰渣中氨氮和锰的脱除
第一步、在鼓风式恒温干燥箱将电解锰渣恒温干燥72h，随后在料球比1:1的比例下用行星式球磨机球磨4h，过200目筛；
第二步、将电解锰渣、柠檬酸、纯水按照上述配方加入到锥形瓶中，在20～40℃的温度下用300r/min的频率振荡20～50min；
第三步、将第二步反应后的电解锰渣进行过滤得到滤饼，在进行烘干，粉磨后过200目筛即得脱除氨氮和锰的电解锰渣；
(2)加气混凝土砌块的制备
第四步、将脱除氨氮和锰的电解锰渣与赤泥、水泥、粉煤灰、砂、石灰、石膏、铝粉混合后，在固定水料比下以1500r/min的转速下高速搅拌5min成混合料浆，并浇筑至模具中；
第五步、将浇筑完毕的模具放置在一定温度下养护一段时间后按照需要的尺寸切割试块；
第六步、将切割所得试块送往蒸压釜中进行蒸压养护，过程中先预热1h后抽真空达到0.06MPa，随后在3h内逐步升温至1.2MPa，保持恒温恒压状态9h，再降温降压3h达到常温，即得到加气混凝土砌块。
5.根据权利要求4所述的一种电解锰渣生产加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，所述电解锰渣中氨氮和锰的脱除的第二步所采用的振荡方式为机械水平振荡混合的方式。
6.根据权利要求4所述的一种电解锰渣生产加气混凝土砌块的制备方法，第一步所述鼓风式恒温干燥箱温度内的温度为80℃。
7.根据权利要求4所述的一种电解锰渣生产加气混凝土砌块的制备方法，第三步所述滤饼烘干时的温度是75℃。
8.根据权利要求4所述的一种电解锰渣生产加气混凝土砌块的制备方法，第四步所述浇筑时使用的模具的尺寸为：100mm*100mm*100mm。
9.根据权利要求4所述的一种电解锰渣生产加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，第五步所述混合料浆在注入模具后，在55℃的条件下养护三个小时，使铝粉的发泡速率提高并充分发泡完毕。
10.根据权利要求4所述的一种电解锰渣生产加气混凝土砌块的制备方法，第六步中所选恒压养护预热1h后抽真空达到0.06MPa，随后在3h内逐步升温至1.2MPa，保持恒温恒压状态9h，再降温降压3h达到常温。
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