[发明专利]利用电解锰渣和赤泥生产水泥的方法

说明书

技术领域

本发明属水泥材料领域，其涉及利用电解锰渣和赤泥生产水泥的方法。

背景技术

锰渣根据提炼锰的工艺不同分为冶炼（水淬）锰渣和电解锰渣，电解锰渣是用硫酸溶液处理碳酸锰矿粉电解生产金属锰产生的工业废渣，其硫酸盐、氨氮、锰的浓度较高，砷、汞、硒的浓度也较高。表观为黑色细小颗粒，沉淀后为板结块状。矿物成分主要为二水石膏、石英、水化硅酸二钙等。电解锰冶炼过程中，每生产1吨电解锰粉，产生5~6吨锰渣。作为水泥混合材而言，冶炼锰渣有一定的潜在活性，而电解锰渣在常态下几乎没有活性，作水泥混合材掺入量一般为4～8%；拜尔法赤泥，简称赤泥，是氧化铝生产过程中排出的工业废渣，因含有大量氧化铁而呈红色，故被称为赤泥，一般每生产一吨氧化铝约产出1.0～1.7t赤泥，因其含碱较高，难于直接用于水泥生产。

国内外对锰渣的利用，主要在以下几个方面加以利用：冶炼锰渣用于生产碱激发矿渣水泥；对锰渣里的残余锰的回收利用；用于生产灰渣砖和小型空心砌块等墙体材料；用作路基材料。对于电解锰渣用于水泥外掺研究及应用较少，国内水泥企业使用电解锰渣作混合材外掺，由于其活性极低，随着掺入量的增加，水泥的强度下降的幅度较大，故掺入量一般控制8%以下，大大限制了电解锰渣的大规模资源化利用。

对冶炼锰渣在水泥和混凝土制备利用方面的试验性研究，桂林理工大学做了相关工作，通过增加激发剂，可以获得较好的试验结果，配制P.C 32.5水泥中冶炼锰渣掺入量达到40%；制备出掺有20%冶炼锰渣的C40混凝土试块。由于实际生产粉磨过程成本等因素影响，还难以实现大规模生产利用。

电解锰渣在水泥行业的另一应用，是在水泥熟料煅烧中作为矿化剂的应用，在水泥生料中加入，掺入量很少（＜8%）。

赤泥成分、性质的差异，决定了不同的赤泥利用方法。赤泥及其附液具有强碱性，同时含有可再生利用的氧化物和多种有用金属元素，成为赤泥再生利用的基础。赤泥中含有较高的CaO，SiO₂，可用来生产硅酸盐水泥及其它建材；利用其SiO₂，Al₂O₃，CaO，MgO的含量特征及少量的TiO₂，MnO，Cr₂O₃可以生产特种玻璃；同时，赤泥中含有丰富的铁、钪、钛等有价金属；赤泥具有强碱性及铁矿物含量较高、颗粒分散性好、比表面积大、在溶液中稳定性好等特点，在环境修复领域具有广阔的应用前景。概括地说，对赤泥的综合处理有三类办法，一是将赤泥作为矿物原料，整体利用；二是提取其中有用组分，回收有价金属；三是赤泥在环保领域中的应用。

国内外实践表明，赤泥可生产出多种型号水泥。俄罗斯第聂伯铝厂利用拜耳法赤泥生产水泥，生料中赤泥配比可达14%。日本三井氧化铝公司与水泥厂合作，以赤泥为铁质原料配入水泥生料，水泥熟料可利用赤泥5~20kg/t。俄罗斯沃尔霍夫、阿钦和卡列夫氧化铝厂以霞石为原料，利用产生的赤泥生产水泥，进行石灰石、赤泥两组分配料试验，可利用赤泥629~795kg/t水泥，为烧结法赤泥的综合利用开辟了有效途径。我国山东铝厂早在建厂初期就对赤泥综合利用进行了研究，在上世纪60年代初建成了综合利用赤泥的大型水泥厂，利用烧结法赤泥生产普通硅酸盐水泥，水泥生料中赤泥配比年平均为20%~38.5%，水泥的赤泥利用量为200~420kg/t，产出赤泥的综合利用率30%~55%。由于赤泥含碱量高，赤泥配比受水泥含碱指标制约。为更加有效地利用赤泥生产水泥，山东铝业公司已完成国家“八五”科技攻关项目“常压氧化钙脱碱与低碱赤泥生产高标号水泥的研究”和“低浓度碱液膜法分离回收碱技术”，使以烧结法、联合法赤泥为原料生产水泥的技术向前迈进了一大步，提高了赤泥配比，使赤泥配料提高到45%，并提高了水泥质量，由以生产425#普通水泥为主，提高到以生产525#水泥为主。

以上发明及技术，均在于用赤泥代替部分水泥原料制作水泥熟料，需要1450℃以上的高温煅烧，且拜耳法赤泥使用量也不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用电解锰渣和赤泥生产水泥的方法，能够将活性极低的电解锰渣和拜耳法赤泥作为混合材料直接大比例掺入制备水泥，具有锰渣、赤泥直接利用率高，水泥早期强度高，后期强度增进稳定，和易性好，抗硫酸盐侵蚀较普通水泥强，各项指标均达到复合水泥及普通水泥标准，生产过程节能环保、成本低优点。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：利用电解锰渣和赤泥生产水泥的方法，包括如下步骤：