用立窯廠處理電解錳渣制生態(tài)活性渣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用立窯廠處理電解錳渣制生態(tài)活性渣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是世界第一強(qiáng)的錳業(yè)大國(guó)，純錳產(chǎn)量占世界總量的95%以上，錳業(yè)加工過程中排放的廢渣即為錳渣，包括“錳礦渣”和“錳渣”。錳礦渣是由在錳鐵合金或硅錳合金冶煉過程中排放的高溫爐渣經(jīng)水淬而成的一種水淬高爐礦渣，一噸錳鐵合金可產(chǎn)生的錳礦渣量為2?2.5噸，其活性僅次于生鐵冶煉的高爐礦渣，優(yōu)于低鈣粉煤灰，可直接用作水泥摻合材或生產(chǎn)渣粉。錳渣是純錳生產(chǎn)過程中排放的廢渣，純錳主要通過電解法和還原法制得，其中，電解法制錳約占純錳制取總量的95%以上。
[0003]當(dāng)前，我國(guó)電解錳產(chǎn)能已逾200萬噸，每生產(chǎn)I噸電解錳所排放的酸浸廢渣量為5?7噸，較低品味原料每噸電解錳產(chǎn)渣可達(dá)10噸，年實(shí)際堆積或掩埋量達(dá)數(shù)億噸，年新增量達(dá)數(shù)千萬噸。這些酸浸廢渣顆粒細(xì)小，一般為細(xì)小黑色顆粒的泥糊狀物質(zhì)，其顆粒質(zhì)量分布一般為< 15 μ m占31?36%、15?30 μ m占45?50%、30?45 μ m占4?6%、45?60 μ m 占 1.5 ?3%、60 ?80 μ m 占 3.5 ?6%、80 ?100 μ m 占< 1%、> 100 μ m 占 4 ?8%，其平均粒徑小于水泥生料粉，保水性好，含水量高，烘干脫水困難；電解錳渣的化學(xué)成分主要為燒失量 9 ?14%^ S12 22 ?35%、A1203 6 ?12%^Fe2O3 5 ?12%、Ca0 6 ?18%、Mg0 I ?4%、MnO 2?5%、S03 20?37%、Κ20 (λ 8?2%、Na2 (λ 2?1%及少量鉛、鋅、鎘、鈷等；主要礦物成份為硫酸鹽(以二水石膏為主)和S12 (石英)、2Ca0.S12.2H20 (C2SH2)和Fe2O3等，其中SO3達(dá)20?37%折算為石膏(若CaO含量高時(shí))占比45%以上，即電解錳渣實(shí)質(zhì)上屬于較低品位的工業(yè)副產(chǎn)品化學(xué)石膏或硫酸鹽廢渣。
[0004]由于電解錳渣顆粒微細(xì)、且含大量硫酸根及一定量的重金屬有害元素，任其排放將嚴(yán)重污染地表水、地下水及土壤，嚴(yán)重的影響生態(tài)環(huán)境。為此，國(guó)內(nèi)外對(duì)錳渣的處置利用進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐。國(guó)外對(duì)錳渣的綜合利用主要集中在錳礦渣作為配料生產(chǎn)水泥和錳渣作為水泥生產(chǎn)的緩凝劑石膏的部分替代上。我國(guó)自90年代開始，開展了錳渣利用的系列研究，包括如下技術(shù)途徑:
(I)用于水泥生產(chǎn):
技術(shù)途徑之一，是利用錳礦渣水淬物無定形玻璃體的較高的活性，加激發(fā)劑，作為水泥生料和水泥混合材用于生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥，如江西新余鋼鐵總廠利用錳礦渣生產(chǎn)普通水泥。
[0005]另外，CN103880307A公開了一種活性錳渣微粉的制備方法，是利用錳鐵合金產(chǎn)生的錳礦渣70?90%、赤泥4?16%、水泥熟料5?20%粉磨至比表面積為380?450m2/kg作為活性錳渣微粉；CN1837120A公開了一種利用電解錳渣生產(chǎn)水泥的方法，是利用石灰石63?63.5%、電解錳渣19?19.5%、鐵粉1.5?2%、螢石1.3?1.8%、無煙煤13.2?13.7%混合粉磨為生料、成球焙燒為熟料，其配料為正常的普通硅酸鹽熟料生產(chǎn)配料，電解錳渣耗量小，煤耗高，成本高；CN101948254A公開了一種電解錳渣生態(tài)水泥的制備方法，是在500?900 °C煅燒后的電解錳渣10?50%、煉鐵高爐礦渣10?50%、熟料10?50%、粉煤灰或鋼渣O?20%、石膏3?7%、添加劑(碳酸鉀、氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉等)粉磨至比表面積為360?580m2/kg制成電解錳渣生態(tài)水泥，該方法須采用大量的熟料和礦渣等，其經(jīng)濟(jì)性極差，沒有工業(yè)實(shí)用性；CN102167533A公開了一種錳渣復(fù)合激活改性的礦渣水泥摻合材及其制法，是以經(jīng)干燥、超細(xì)粉磨至比表面積> 13m2/g(遠(yuǎn)高于水泥細(xì)度3?5m2/g)，再經(jīng)350°C?450°C焙燒活化的改性電解錳渣78?82%、熟石灰(Ca (OH)2) O?18%和熟料粉O?22%混合均勻，制成礦渣水泥摻和料，其實(shí)質(zhì)即是以超細(xì)粉磨后的硫酸鹽廢渣低溫焙燒活化為可溶性的無水硫酸鈣再加堿(Ca(OH)2)等復(fù)合制成硫堿復(fù)合激發(fā)劑，相對(duì)成本高，較用廉價(jià)的二水石膏或硬石膏和石灰作硫堿激發(fā)劑沒有顯著技術(shù)效果優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)性差。
[0006]其技術(shù)途徑之二，是利用生產(chǎn)硅錳合金的硅錳渣配料在機(jī)立窯上燒制普通硅酸鹽熟料，有研究者綜合利用硅錳渣、鎳渣、煤矸石、粉煤灰等固體廢渣配料生產(chǎn)熟料。
[0007]其技術(shù)途徑之三，是利用錳礦渣代替熟料晶種配料，如湖南益陽裕民水泥有限公司用錳礦渣代替熟料晶種配料生產(chǎn)水泥。
[0008]其技術(shù)途徑之四，是用經(jīng)處理的電解錳渣替代石膏作緩凝劑，如湖南省建材研究設(shè)計(jì)院和中南大學(xué)合作研發(fā)的電解錳渣的綜合利用成果，其實(shí)質(zhì)是以電解錳渣中的硫酸鹽礦物活化作為水泥生產(chǎn)的活化劑和替代石膏的緩凝劑；李坦平等(電解錳渣的理化特征及其開發(fā)應(yīng)用的研究，中國(guó)錳業(yè)，第24卷第2期，2006年5月)于750°C熱處理電解錳渣，可開發(fā)作為粉煤灰、高爐礦渣的硫酸鹽激發(fā)劑，也可與粉煤灰或高爐礦渣配合生產(chǎn)混凝土復(fù)合摻合料，或替代石膏作為水泥緩凝劑，該方法相對(duì)于用天然硬石膏或工業(yè)氟石膏而言，無顯著的技術(shù)效果，但成本高無經(jīng)濟(jì)性；CN103553378A公開了一種利用電解錳渣作緩凝劑制備水泥的方法，是以電解錳渣加堿性改性劑(生石灰CaO)和水按8:1:1比例配料攪拌改性，制成水泥緩凝劑，水泥中用量為熟料產(chǎn)量的4?10%。這種替代性緩凝劑較廉價(jià)的二水石膏或改性的廉價(jià)的磷石膏無顯著的技術(shù)效果，沒有經(jīng)濟(jì)性。
[0009]其技術(shù)途徑之五，用錳礦渣制硫鋁酸鹽水泥，如湖南大學(xué)的謝建國(guó)等以錳礦渣23%、石灰石53?61%、鋁礬土 9?14%、粘土 O?7%、鐵粉O?5%、石膏O?5%于實(shí)驗(yàn)室配料粉磨煅燒硫鋁酸鹽快硬水泥。該方法用的是錳礦渣而非電解錳渣，且需消耗大量石灰石及鋁礬土，若利用電解錳渣，較用廉價(jià)的二水石膏或硬石膏或工業(yè)副石膏如脫硫石膏等亦無經(jīng)濟(jì)性。無顯著技術(shù)效果，工業(yè)實(shí)用性差。
[0010]顯然，上述技術(shù)方案存在煤耗或能耗高，消耗量小，經(jīng)濟(jì)性差，實(shí)用性不好等問題。
[0011](2)用于生產(chǎn)磚、砌塊制品:
江西新余鋼鐵廠、遼寧鐵合金廠等利用水淬錳礦渣等廢渣生產(chǎn)灰渣磚、或加水泥生產(chǎn)空心砌塊；CN101767978A公開了一種錳渣——固廢混合燒結(jié)制磚的方法，是將經(jīng)95?125°C干燥恒重的錳渣20?70%、頁巖27?73%、和粉煤灰3?7% —起粉磨，或分別粉磨再混合為粉料，然后加入3?5%的腐植酸鈉穩(wěn)定劑和25?35%清水?dāng)噭蜿惢疘?3天，然后擠出成型為240 X 115 X 53mm的磚塊，經(jīng)120?140°C干燥8?24h，慢速升溫至950?1050°C煅燒2?6小時(shí)，制成錳渣固廢混合燒結(jié)磚，該制燒結(jié)磚的技術(shù)方案需消耗頁巖和粉煤灰，加工能耗高，無經(jīng)濟(jì)性；CN101831980A公開了一種錳渣輕骨料墻體砌塊，是用水泥作為粘結(jié)劑，用錳渣作為輕骨料，用火山凝灰?guī)r石粉作為填充料，用粉煤灰作為水泥緩凝劑，用水作調(diào)和劑制成墻體砌塊；CN104193392A公開了一種利用錳礦渣制備高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料的方法，是將錳礦渣、廢玻璃、發(fā)泡劑按40?70%:20?50%:5?16%質(zhì)量比例磨成細(xì)粉、高速攪勻、置于成型容器中，間歇升溫至950?1150°C燒結(jié)20?30min，自然冷卻得到高強(qiáng)輕質(zhì)建筑材料；CN103342509A公開了一種錳礦渣加氣混凝土砌塊，是以錳礦渣(粉)10?15份、粉煤灰15?20份、水泥5?10份、生石灰10?15份、石膏3?5份、鋁粉0.05?0.1份、脂肪醇聚乙烯醚0.002?0.008份、氧化石蠟皂0、03?0.08份、純堿0.3?0.5份、膨潤(rùn)土 0.5?0.8份、硬脂酸鋅0.3?