阅读说明：本技术 一种电解锰渣生产的碱性胶凝材料 ([db:专利名称-en]) 是由 石晶 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了电解锰渣生产的碱性胶凝材料,涉及废渣资源化利用技术领域。所述的电解锰渣生产的碱性胶凝材料,制作原料按重量计的原料配比为：电解锰渣：61-73%,碱性激发剂：5.8-7.5%,骨料：11-21%,改性凝胶剂：7.2-12%,其他组分：1-2.8%。其制备方法为首先采用碱性激发剂对电解锰渣中剩余水溶性锰、重金属等进行激发、固化,与此同时促使锰渣中的硫酸铵的氨转化为氨气回收作为电解锰原料；经过激发、固化后的电解锰渣通过添加骨料、改性凝胶剂和其他组份,经过均化、筛分获得符合要求的碱性胶凝材料,本发明将废弃物最大限度利用,工艺简单,成本低,使用范围广,适宜不同规模工业固体渣生产凝胶材料。([db:摘要-en])

一种电解锰渣生产的碱性胶凝材料

技术领域

本发明属于工业废渣资源化利用技术领域领域，具体涉及一种电解锰渣生产的碱性胶凝材料。

背景技术

电解锰广泛地运用于钢铁冶炼、电子技术、化学工业、环境保护、食品卫生、电焊行业、航天工业等各个领域。我国电解锰技术经过60多年的发展，至今生产能力达约188万吨/年，占全球总能力98%，成为世界电解金属锰生产、出口第一大国。电解锰行业高速发展的同时也产生了大量废渣，按照电解锰清洁生产二级指标要求每生产1吨电解锰产生电解锰酸浸渣6.43吨计，年产生将近1200万吨/年锰渣，目前对锰渣的处置主要是大量堆积填埋，在长期风化淋溶的作用下，污染了大片耕地和地表地下水源，对生态环境造成严重破坏。如何变废为宝，将锰渣回收综合利用起来，最大限度地降低锰渣的危害，成为涉锰企业和当地政府的焦点。

电解锰渣的资源化利用途径主要包括蒸压制砖、作肥料、铺路材料、水泥缓凝剂和生产水泥等，但受产品质量或技术的种种限制，产业化应用受到各方面的约束，致使电解锰渣资源化利用受到限制。综合考虑锰渣的资源化利用途径，认为电解锰渣制备水泥可能是解决电解锰渣堆放问题的重要突破口，但是，电解锰渣需要经过高温煅烧脱硫才能大量用于生产水泥，对锰渣进行前端处理的设备包括锰渣脱硫、脱氨、高温煅烧等必然造成投资高，增加生产成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种电解锰渣生产的碱性胶凝材料，其制作方法为：首先采用碱性激发剂对电解锰渣中剩余水溶性锰、重金属等进行激发、固化，与此同时促使锰渣中的硫酸铵的氨转化为氨气回收作为电解锰原料；经过激发、固化后的电解锰渣通过添加骨料、改性凝胶剂和其他组份，经过均化、筛分获得符合碱性胶凝材料；

进一步的具体包括如下步骤：

1）将泥状的含水为18-30 wt %电解锰渣经过四轴撕碎机撕碎后准确计量送入破黏反应器中，同时添加锰渣重量5.0-10%的碱性激发剂于激发反应器中，进行一次搅拌，碱性激发过程产生的氨气集中回收再利用；

2）经过第一次搅拌破黏的锰渣通过对辊破碎机破碎，锰渣破碎至颗粒小于2.0mm，用提升机送至搅拌器，并添加锰渣重量1-3wt%的碱性激发剂进行第二次搅拌，同时维持物料中水份在24-28%之间，激发过程产生的氨气集中回收再利用；

3）然后将物料提升至消解仓，停留8-11小时，使锰渣中未反应的硫酸铵几乎全部分解，锰等可溶性重金属充分激发、固化；

4）经过8-11小时消化后的物料用斗式提升机送入温箱收氨器中，将物料多次翻动并加热至85-90℃，使物料中95%以上氨气蒸发出去，从温箱收氨器出来的物料，通过斗式提升机，送入交替使用的储料仓中，使锰渣终极陈化、活化。

5）从储料仓中出来的物料，送入行星轮蹍机，同时按照比例添加骨料、改性凝胶剂和其他组份，加入浓盐水控制成型物料含水在14-18%，在行星轮蹍机内进行第三次搅拌，使各物料充分混合后经滚筛筛分粒小于2.0mm的合格的凝胶料，送往凝胶工序；筛上不合格物料返回破粘工序。

经过本工序处理后的物料颗粒小于2.0mm的合格率高，经滚筛筛分后，筛上不合格物料0.2-0.8%，返工率低，降低成本和工序。

进一步的电解锰渣生产的碱性胶凝材料的原料，按重量计量的配比为电解锰渣：61-73%，碱性激发剂：5.8-7.5%，骨料：11-21%，改性凝胶剂：7.2-12%，其他组分：1-2.8%。

进一步的使用的碱性激发剂至少由生石灰，消石灰，氢氧化钠，氢氧化钾或电石渣中的一种组成。

进一步的使用的骨料至少由河沙，石硝，粉煤灰，锅炉渣中的一种组成。

进一步的使用的改性胶凝胶至少由水泥，普通硅酸盐水泥，硅酸盐水泥中的一种组成。

进一步的使用的其他组份至少由为表面改性剂，活化剂和分散剂中的一种组成。

本发明的有益效果是：

（1）配比中锰渣消耗量高，利用率大，水泥，碱性激发剂，添加剂的比例低，生产成本低，工艺简单，应用范围广，适宜不同规模工业固体渣生产凝胶材料；

（2）开发出了锰渣资源化、无害化回收综合利用技术，解决锰渣的危害，为涉锰企业和当地政府提供可靠的技术支撑。

附图说明

图1 一种电解锰渣生产碱性胶凝材料的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步进行说明：

实施例1：

将电解锰渣生产的碱性胶凝材料原料按重量计量进行配比，配比比例为电解锰渣：73%，碱性激发剂：6%，骨料：12%，改性凝胶剂：8%，其他组份：1%。

制备电解锰渣生产的碱性胶凝材料，包括如下具体步骤：

1）将泥状的含水为24wt%的电解锰渣经过四轴撕碎机撕碎后准确质量计量送入激发反应器中，同时添加生石灰作为碱性激发剂于激发反应器中，进行第一次搅拌，碱性激发过程产生的氨气集中回收再利用，其中生石灰的用量为锰渣计量的4.0%；

2）经过第一次搅拌激发的锰渣通过对辊破碎机，锰渣破碎至颗粒小于2.0mm，用提升机送至搅拌机，并添加用量为锰渣重量2.0%的碱性激发材料进行第二次搅拌，搅拌过程中要维持物料中水份在24-28%之间，碱性激发过程产生的氨气进行集中回收再利用；

3）然后将物料提升至消解仓，停留消解8小时，使锰渣中未反应的硫酸铵全部分解，可溶性重金属充分激发、固化；

4）经过消化后的物料用斗式提升机送入温箱收氨器中，将物料多次翻动并加热至85℃，使物料中95%以上氨气蒸发出去，蒸发的氨气进行集中回收再利用；从温箱收氨器出来的物料，通过斗式提升机，送入交替使用的储料仓中，使锰渣终极陈化、活化。

5）从储料仓中出来的物料，送入行星轮蹍机进行轮碾和搅拌，同时加入原来配比为12%的骨料河沙、8%的改性凝胶剂水泥和1%的其他组分，加入浓盐水控制混合物料含水质量在14-18%，在行星轮蹍机内进行第三次搅拌，使各物料充分混合后经滚筛筛分出颗粒小于2.0mm的合格凝胶料，送往凝胶工序；筛上不合格物料返回激发工序。

其中：1%的其他组分为0.5%活化剂和0.5%分散剂。

在各步骤中氨气集中回收再利用是将氨气进行密闭负压水洗吸收生产成氨水，氨水作为电解锰用。

实施例2：

区别于实施例1的是，本实施例中将电解锰渣生产的碱性胶凝材料原料按重量计量进行配比，配比比例为电解锰渣：61%，碱性激发剂：7.5%，骨料：21%，改性凝胶剂：9%，其他组份：1.5%。

制备电解锰渣生产的碱性胶凝材料，包括如下具体步骤：

1）将泥状的含水为30wt%的电解锰渣经过四轴撕碎机撕碎后准确质量计量送入激发反应器中，同时添加锰渣质量4%的生石灰和锰渣质量1%的消石灰作为碱性激发剂于激发反应器中，进行第一次搅拌；

2）经过第一次搅拌激发的锰渣通过对辊破碎机，锰渣破碎至颗粒小于2.0mm，用提升机送至搅拌机，并添加用量为锰渣计量的2.5%的碱性激发剂进行第二次搅拌，搅拌过程中要维持物料中水份在24-26%之间，碱性激发过程产生的氨气进行集中回收再利用；

3）然后将物料提升至消解仓，停留消解11小时，使锰渣中未反应的硫酸铵全部分解，可溶性重金属充分激发、固化；

4）经过消化后的物料用斗式提升机送入温箱收氨器中，将物料多次翻动并加热至87℃，使物料中95%以上氨气蒸发出去，蒸发的氨气进行集中回收再利用；从温箱收氨器出来的物料，通过斗式提升机，送入交替使用的储料仓中，使锰渣终极陈化、活化。

5）从储料仓中出来的物料，送入行星轮蹍机进行轮碾和搅拌，同时按照比例加入原料配比为21%的骨料、9%的改性凝胶剂和1.5%的其他组分，加入浓盐水控制混合物料含水质量在17-18%，在行星轮蹍机内进行第三次搅拌，使各物料充分混合后经滚筛筛分出颗粒小于1.5mm的合格凝胶料，送往凝胶工序；筛上不合格物料返回激发工序。

其中：21%的骨料为石硝，粉煤灰，锅炉渣的混合物，各占7%；

9%的改性胶凝胶为硅酸盐水泥；

1.5%的其他组分为表面改性剂，活化剂和分散剂三种，各占0.5%。

实施例3：

区别于实施例1的是，本实施例中将电解锰渣生产的碱性胶凝材料原料按重量计量进行配比，配比比例为电解锰渣：66%，碱性激发剂：7%，骨料：17%，改性凝胶剂：7.2%，其他组份：2.8%。

制备电解锰渣生产的碱性胶凝材料，包括如下具体步骤：

1）将泥状的含水为28wt%的电解锰渣经过四轴撕碎机撕碎后准确质量计量送入激发反应器中，同时添加锰渣质量3.5%的生石灰和锰渣质量1.5%的氢氧化钠作为碱性激发剂于激发反应器中，进行第一次搅拌；

2）经过第一次搅拌激发的锰渣通过对辊破碎机，锰渣破碎至颗粒小于1.2mm，用提升机送至搅拌机，并添加用量为锰渣计量的2 %的碱性激发剂进行第二次搅拌，搅拌过程中要维持物料中水份在26-28%之间，碱性激发过程产生的氨气进行集中回收再利用；

3）然后将物料提升至消解仓，停留消解9小时，使锰渣中未反应的硫酸铵全部分解，可溶性重金属充分激发、固化；

4）经过消化后的物料用斗式提升机送入温箱收氨器中，将物料多次翻动并加热至88℃，使物料中95%以上氨气蒸发出去，蒸发的氨气进行集中回收再利用；从温箱收氨器出来的物料，通过斗式提升机，送入交替使用的储料仓中，使锰渣终极陈化、活化。

5）从储料仓中出来的物料，送入行星轮蹍机进行轮碾和搅拌，同时加入原料配比为17%的骨料、7.2%的改性凝胶剂和2.8%的其他组分，加入浓盐水控制混合物料含水质量在16-18%，在行星轮蹍机内进行第三次搅拌，使各物料充分混合后经滚筛筛分出颗粒小于1.0mm的合格凝胶料，送往凝胶工序；筛上不合格物料返回激发工序。

其中：17%的骨料为12%的粉煤灰和7%的锅炉渣的混合物；

7.2%的改性凝胶剂为水泥；

2.8%的其他组分为1.2%表面改性剂、0.9wt%活化剂和0.7%分散剂的混合物。

实施例4：

区别于实施例1的是，本实施例中将电解锰渣生产的碱性胶凝材料原料按重量计量进行配比，配比比例为电解锰渣：71%，碱性激发剂剂：5.8%，骨料：11%，改性凝胶剂：10.2%，其他组份：2%。

制备电解锰渣生产的碱性胶凝材料，包括如下具体步骤：

1）将泥状的含水为18wt%的电解锰渣经过四轴撕碎机撕碎后准确质量计量送入激发反应器中，同时添加锰渣质量4.2%的生石灰作为碱性激发剂于激发反应器中，进行第一次搅拌；

2）经过第一次搅拌激发的锰渣通过对辊破碎机，锰渣破碎至颗粒小于0.8mm，用提升机送至搅拌机，并添加用量为锰渣计量的1.6 %的生石灰进行第二次搅拌，搅拌过程中要维持物料中水份在25-27%之间，碱性激发过程产生的氨气进行集中回收再利用；

3）然后将物料提升至消解仓，停留消解10小时，使锰渣中未反应的硫酸铵全部分解，可溶性重金属充分激发、固化；

4）经过消化后的物料用斗式提升机送入温箱收氨器中，将物料多次翻动并加热至89℃，使物料中95%以上氨气蒸发出去，蒸发的氨气进行集中回收再利用；从温箱收氨器出来的物料，通过斗式提升机，送入交替使用的储料仓中，使锰渣终极陈化、活化。

5）从储料仓中出来的物料，送入行星轮蹍机进行轮碾和搅拌，同时加入原料配比为11%的骨料、10.2%的改性凝胶剂和2%的其他组分，加入浓盐水控制混合物料含水质量在16-18%，在行星轮蹍机内进行第三次搅拌，使各物料充分混合后经滚筛筛分出颗粒小于1.0mm的碱性凝胶材料，送往凝胶工序；筛上不合格物料返回激发工序。

其中：11%的骨料为河沙；

10.2%的改性凝胶剂为硅酸盐水泥；

2%的其他组分为1.0%的活化剂和1.0%的分散剂的混合物。。

实施例5：

区别于实施例1的是，本实施例中将电解锰渣生产的碱性胶凝材料原料按重量计量进行配比，配比比例为电解锰渣：66%，碱性激发剂：6.2%，骨料：14%，改性凝胶剂：12%，其他组份：1.8%。

制备电解锰渣生产的碱性胶凝材料的方法，包括如下具体步骤：

1）将泥状的含水为26wt%的电解锰渣经过四轴撕碎机撕碎后准确质量计量送入激发反应器中，同时添加锰渣质量5.1%的电石渣作为碱性激发剂于激发反应器中，进行第一次搅拌；

2）经过第一次搅拌破黏的锰渣通过对辊破碎机，锰渣破碎至颗粒小于1.1mm，用提升机送至搅拌机，并添加用量为锰渣计量的1.1 %的氢氧化钾作为碱性激发剂进行第二次搅拌，搅拌过程中要维持物料中水份在25-28%之间，碱性激发过程产生的氨气进行集中回收再利用；

3）然后将物料提升至消解仓，停留消解9.2小时，使锰渣中未反应的硫酸铵全部分解，可溶性重金属充分激发、固化；

4）经过消化后的物料用斗式提升机送入温箱收氨器中，将物料多次翻动并加热至90℃，使物料中95%以上氨气蒸发出去，蒸发的氨气进行集中回收再利用；从温箱收氨器出来的物料，通过斗式提升机，送入交替使用的储料仓中，使锰渣终极陈化、活化。

5）从储料仓中出来的物料，送入行星轮蹍机进行轮碾和搅拌，同时加入原料配比为14%的骨料、12%的改性凝胶剂和1.8%的其他组分，加入浓盐水控制混合物料含水质量在15-17%，在行星轮蹍机内进行第三次搅拌，使各物料充分混合后经滚筛筛分出颗粒小于1.3mm的合格碱性凝胶料，送往凝胶工序；筛上不合格物料返回激发工序。

其中：11%的骨料为石硝和粉煤灰的混合物；

12%的改性凝胶剂为水泥；

1.8%的其他组分为1.0%的活化剂和0.8%的分散剂的混合物。。

以上实施例应当理解为仅仅是用于更详细、具体地说明本发明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明，本发明中虽然为实现本发明所使用的有些材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述，在上下文中，如果未特别说明，本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。