[发明专利]用旋窑厂处理电解锰渣制生态活性渣的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用旋窑厂处理电解锰渣制活性渣的方法。

背景技术

我国是世界第一强的锰业大国，纯锰产量占世界总量的95%以上，锰业加工过程中排放的废渣即为锰渣，包括“锰矿渣”和“锰渣”。锰矿渣是由在锰铁合金或硅锰合金冶炼过程中排放的高温炉渣经水淬而成的一种水淬高炉矿渣，一吨锰铁合金可产生的锰矿渣量为2～2.5吨，其活性仅次于生铁冶炼的高炉矿渣，优于低钙粉煤灰，可直接用作水泥掺合材或生产渣粉。锰渣是纯锰生产过程中排放的废渣，纯锰主要通过电解法和还原法制得，其中，电解法制锰约占纯锰制取总量的95%以上。

当前，我国电解锰产能已逾200万吨，每生产1吨电解锰所排放的酸浸废渣量为5～7吨，较低品味原料每吨电解锰产渣可达10吨，年实际堆积或掩埋量达数亿吨，年新增量达数千万吨。这些酸浸废渣颗粒细小，一般为细小黑色颗粒的泥糊状物质，其颗粒质量分布一般为＜15μm占31～36%、15～30μm占 45～50%、30～45μm 占4～6%、45～60μm 占1.5～3%、60～80μm占3.5～6%、80～100μm占＜1%、＞100μm占 4～8%，其平均粒径小于水泥生料粉，保水性好，含水量高，烘干脱水困难；电解锰渣的化学成分主要为烧失量9～14%、SiO₂ 22～35%、Al₂O₃ 6～12%、Fe₂O₃ 5～12%、CaO 6～18%、MgO 1～4%、MnO 2～5%、SO₃ 20～37%、K₂O 0.8～2%、Na₂ 0.2～1%及少量铅、锌、镉、钴等；主要矿物成份为硫酸盐（以二水石膏为主）和SiO₂ （石英）、2CaO·SiO₂·2H₂O（C₂SH₂）和Fe₂O₃ 等，其中SO₃ 达20～37%折算为石膏（若CaO含量高时）占比45%以上，即电解锰渣实质上属于较低品位的工业副产品化学石膏或硫酸盐废渣。

由于电解锰渣颗粒微细、且含大量硫酸根及一定量的重金属有害元素，任其排放将严重污染地表水、地下水及土壤，严重的影响生态环境。为此，国内外对锰渣的处置利用进行了大量的研究和实践。国外对锰渣的综合利用主要集中在锰矿渣作为配料生产水泥和锰渣作为水泥生产的缓凝剂石膏的部分替代上。我国自90年代开始，开展了锰渣利用的系列研究，包括如下技术途径：

（1）用于水泥生产：

技术途径之一，是利用锰矿渣水淬物无定形玻璃体的较高的活性，加激发剂，作为水泥生料和水泥混合材用于生产普通硅酸盐水泥，如江西新余钢铁总厂利用锰矿渣生产普通水泥。

另外，CN103880307A公开了一种活性锰渣微粉的制备方法，是利用锰铁合金产生的锰矿渣70～90%、赤泥4～16%、水泥熟料5～20%粉磨至比表面积为380～450m²/kg作为活性锰渣微粉；CN1837120A公开了一种利用电解锰渣生产水泥的方法，是利用石灰石63～63.5%、电解锰渣19～19.5%、铁粉1.5～2%、萤石1.3～1.8%、无烟煤13.2～13.7%混合粉磨为生料、成球焙烧为熟料，其配料为正常的普通硅酸盐熟料生产配料，电解锰渣耗量小，煤耗高，成本高；CN101948254A公开了一种电解锰渣生态水泥的制备方法，是在500～900℃煅烧后的电解锰渣10～50%、炼铁高炉矿渣10～50%、熟料10～50%、粉煤灰或钢渣0～20%、石膏3～7%、添加剂（碳酸钾、氯化钠、氯化钙、硫酸钠等）粉磨至比表面积为360～580m²/kg制成电解锰渣生态水泥，该方法须采用大量的熟料和矿渣等，其经济性极差，没有工业实用性；CN102167533A公开了一种锰渣复合激活改性的矿渣水泥掺合材及其制法，是以经干燥、超细粉磨至比表面积＞13m²/g（远高于水泥细度3～5m²/g），再经350℃～450℃焙烧活化的改性电解锰渣78～82%、熟石灰（Ca(OH)₂） 0～18%和熟料粉 0～22%混合均匀，制成矿渣水泥掺和料，其实质即是以超细粉磨后的硫酸盐废渣低温焙烧活化为可溶性的无水硫酸钙再加碱（Ca(OH)₂）等复合制成硫碱复合激发剂，相对成本高，较用廉价的二水石膏或硬石膏和石灰作硫碱激发剂没有显著技术效果优势，经济性差。