利用錳礦酸浸廢渣制備免蒸免燒錳渣磚的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)廢渣綜合利用領域、特別是利用錳礦酸浸廢渣制備免蒸免燒錳渣 磚的方法。
【背景技術】
[0002] 我國錳資源儲量豐富，主要集中在廣西、貴州等南方地區(qū)，其中廣西的錳制品產(chǎn)量 位居全國之首。錳制品快速發(fā)展同時也給環(huán)境帶來了一系列問題，主要表現(xiàn)在錳礦酸浸廢 渣等固體廢棄物的排放量問題日趨嚴重。據(jù)相關企業(yè)統(tǒng)計和報道，生產(chǎn)1噸電解金屬錳排放 的廢渣約8~9噸，生產(chǎn)1噸電解二氧化錳排放的廢渣約5~6噸，生產(chǎn)1噸硫酸錳排放的錳礦 酸浸廢渣約4噸。我國如今各種錳廢渣累積量高達60億噸。由于錳廢渣處理的問題日益嚴 峻，目前，很多企業(yè)采取露天集中堆放的處理方式，力求降低錳廢渣對環(huán)境的影響。但這種 堆放方式卻容易造成錳廢渣中的Mn、Cr等元素滲進土壤中，影響周邊的土壤、地下水體系。
[0003] 在《錳礦渣的組成與結(jié)構(gòu)》(上海建材學院學報，1992年第1期，王衍龍等)一文中指 出：電解錳渣主要由非活性礦物鈣黃長石、鎂黃長石及少量玻璃體組成，且其含有分布極不 均勻的MnO。在《電解金屬錳廢渣膠凝材料》(硅酸鹽建筑制品，1995年第4期，柯國軍等)的研 究結(jié)果中表明：電解錳渣密度為2.72g/cm 3,化學成分有51〇2、0&0、503、？62〇3^12〇3。在《電解 金屬錳廢渣的綜合利用》（中國錳業(yè)，1998年第16期，劉勝利）中指出：錳渣主要含有Si〇2、 CaO、Mn元素以及極少量的有色金屬元素;錳渣試樣含有13種礦物，其中硅酸鹽礦物相對含 量很高，位居第二;其顆粒粒度較細，81.58%粒徑在38μπι以下。在《電解錳渣的理化特征及 其開發(fā)應用的研究》（中國錳業(yè)，2006年第2期，李坦平等）中得出如下結(jié)論：以湖南天雄實業(yè) 有限公司的錳渣為研究對象，發(fā)現(xiàn)化學成分中除Si0 2外，還有鉀鈉堿性氧化物;其顆粒粒度 在30μπι以下的占83.33 %。在《錳渣的基本特性及在混凝土中的研究進展》(混凝土，2012年 第2期，周代軍等）中，除了分析了錳渣的化學成分、礦物成分及顆粒特征外，還特別指出電 解錳渣含有一定潛在活性。國內(nèi)對電解錳渣的綜合利用研究比較多，但對于錳礦酸浸廢渣 的綜合利用的研究還是比較少。
[0004] 錳礦酸浸廢渣是錳礦通過硫酸化學濕法生產(chǎn)硫酸錳的過程中產(chǎn)生的過濾廢渣，又 簡稱為錳礦浸渣。據(jù)不完全統(tǒng)計，廣西區(qū)內(nèi)的錳加工企業(yè)排放的錳礦浸渣累計已達數(shù)百萬 噸。錳礦浸渣是一種富含硫酸鹽的惰性硅鋁質(zhì)材料，硫酸根含量高達15 %~25 %。從世界范 圍分析，錳礦浸渣可以說是屬于我國的特色渣，國外由于產(chǎn)量少或沒有，使得對其研究成果 基本為零。從產(chǎn)業(yè)鏈角度而言，錳礦浸渣的大量堆存不利于我國錳礦加工企業(yè)的發(fā)展。由于 錳礦浸渣粘度大、含水率高、無火山灰活性和硫酸鹽含量高等特點，使其難以資源化有效利 用。從現(xiàn)有資料分析，我國對錳礦浸渣的研究還處于起步階段。本發(fā)明經(jīng)過對錳礦浸渣的物 理和化學性能研究以及探索試驗，發(fā)現(xiàn)錳礦浸渣也可作為制作廢渣磚的原料，在一定程度 上或許可以解決建筑材料資源短缺的問題。
[0005] 近年來，工業(yè)廢渣磚已成為我國節(jié)能性建筑材料的一種，得到了迅速發(fā)展。它是一 種主要以承重墻體磚為主的、由各種工業(yè)廢渣配以水泥與石灰等的膠凝材料，以及一些外 加劑而制成的磚體。本發(fā)明所指的免蒸免燒錳礦酸浸廢渣磚即是以錳礦酸浸廢渣為主要原 料、工藝過程采用免燒免蒸的方法來制備的建筑砌塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種利用錳礦酸浸廢渣制備免蒸免燒錳礦酸浸 廢渣磚的方法，該方法的錳礦酸浸廢渣利用率高、能耗小、工藝簡便、制得的錳礦酸浸廢渣 磚具有優(yōu)良的力學性能。
[0007] 本發(fā)明以如下技術方案解決上述技術問題：
[0008] 一種利用錳礦酸浸廢渣制備免蒸免燒錳渣磚的方法，將各制磚原料預處理后按設 定比例稱量、加水、混料，裝模、加壓成型，其特征是工藝步驟為：
[0009] (1)原料預處理:將大塊錳礦酸浸廢渣進行晾曬、破碎、烘干、粉磨；
[0010] (2)混料:將經(jīng)預處理的錳礦酸浸廢渣粉、水泥、熟石灰和粉煤灰分別以重量份為 55-80份、20-36份、6-8份、0-18份稱量并混合均勻；以水固比為0.15-0.20計算用水量，采用 等量多次的方式加水拌合成半干料；
[0011] (3)將半干料裝入模具，在一定壓力下壓制成型，養(yǎng)護28d以上即可制得成品。
[0012] 預處理中的晾曬，是將出廠的大塊錳礦酸浸廢渣置于室外干凈通風空地晾曬5-7 天。
[0013]預處理中的破碎，是將晾曬過后的大塊錳礦酸浸廢渣破碎成S 10cm小塊。
[0014]預處理中的烘干，是將破碎后的廢渣置于烘干機中烘干至水分<3%。
[0015]預處理中的粉磨是將烘干后的廢渣置于球磨機中粉磨至100~150目。
[0016] 混料是將預處理后的錳礦酸浸廢渣粉、水泥、熟石灰和粉煤灰分別按重量份倒入 混料機中，采用等量多次的加水方式，將水分為4-6次逐次噴撒到干混合料中，在加水過程 中不斷攪拌使水分散均勻，拌合成半干料。
[0017] 壓制成型是將拌合均勻的半干料置于成型模具中，逐漸加壓到15-20MPa，并在保 持壓力約5min后脫模。
[0018] 養(yǎng)護是將脫模后的制品置于標準條件下養(yǎng)護。（條件為溫度20°C±2°C、相對濕度 95%RH 以上）。
[0019] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0020] 1.使用本發(fā)明的技術制備免蒸免燒錳礦酸浸廢渣磚，錳礦酸浸廢渣摻量可達55-80%，大大提高了錳礦酸浸廢渣的利用率，符合循環(huán)經(jīng)濟的要求。
[0021] 2.使用免燒免蒸的方式制備免蒸免燒錳廢渣磚，降低了能耗，符合國家節(jié)能減排 的要求。
[0022] 3.所制產(chǎn)品的力學性能優(yōu)良，28d抗壓強度值高達25-40MPa、抗折強度達3-4MPa， 符合《粉煤灰磚》(JC239-2001)MU20強度等級的響應指標要求。且工藝方法簡單，產(chǎn)品質(zhì)量 高，具有良好的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。
【具體實施方式】
[0023] 本發(fā)明是以廣西遠辰錳業(yè)濕法生產(chǎn)硫酸錳的酸浸廢渣為主要原料制造免蒸免燒 磚，是對含硫錳礦酸浸廢渣綜合治理和利用的有益嘗試。按照國家相關規(guī)范的要求，本發(fā)明 利用錳礦浸渣生產(chǎn)免蒸免燒磚產(chǎn)品，錳礦浸渣消耗量大，對于解決錳礦浸渣帶來的嚴重的 環(huán)境污染問題、變廢為寶將起到很好的帶動作用，從而對于我國錳礦加工企業(yè)的可持續(xù)、健 康發(fā)展具有極大的推動作用。
[0024] 堆場上的錳礦酸浸廢渣，相當部分呈30-60cm大塊狀，灰黑色，密度為2.79g/cm3， 含水率為29.7%左右。所用的水泥為扶綏海螺水泥有限責任公司生產(chǎn)的P.0 42.5水泥。所 用的粉煤灰為廣西來賓發(fā)電廠經(jīng)細磨后的m級灰。
[0025] 本發(fā)明所用主要原料的化學組成如表1所示：
[0026] 表1原料化學組成
[0027]
[
[0029] 制備工藝步驟為：
[0030] 1.原料預處理
[0031] 將大塊錳礦酸浸廢渣置于室外干凈通風處晾曬5-7天;將晾曬過后的大塊錳礦酸 浸廢渣破碎成小于l〇cm的小塊;然后將破碎后的小塊錳礦酸浸廢渣置于烘干機中烘干(至 水分$3% );再將烘干后的錳礦酸浸廢渣粉磨至100~150目的細粉。
[0032] 2.混料
[0033]將預處理后的錳礦酸浸廢渣粉、水泥、熟石灰和粉煤灰分別以重量份為55-80份、 20-36份、6-8份、0-18份稱量倒入混料機中，混合均勻后，按水固比為0.15-0.20計算用水 量，并將水等量分為4-6份，逐次將水噴撒到以上混合干料中，并在加水過程中繼續(xù)攪拌使 水分散均勻，制得混合均勻的半干料。若加水次數(shù)少，容易造成干料粘結(jié)成塊，達不到物料 充分均勻拌濕的效果。
[0034] 3.成型及養(yǎng)護
[0035]將拌合均勻的半干料置于成型模具中，逐漸加壓到15-20MPa，并保持壓力5min后 脫模。保壓時間太短，脫模后容易造成試塊的破損。脫模后的制品置于標準條件下養(yǎng)護(條 件為溫度201：±2°(：、相對濕度95%1^以上)至28(1即得免蒸免燒廢渣磚。
[0036]本發(fā)明實施例的具體方案及所得產(chǎn)品的抗壓強度如表2所示：
[0037]表2實施例具體方案及制品28d的抗壓強度
[0038]
【主權(quán)項】
1. 一種利用錳礦酸浸廢渣制備免蒸免燒錳渣磚的方法，利用錳礦酸浸廢渣為主要原 料，對各制磚原料經(jīng)過預處理后按設定比例稱量、混料、加壓成型和養(yǎng)護；其特征是其工藝 步驟為： (1) 原料預處理:將大塊錳礦酸浸廢渣進行晾曬、破碎、烘干、粉磨處理； (2) 混料:將經(jīng)預處理的錳礦酸浸廢渣粉、水泥、熟石灰和粉煤灰分別以重量份為55-80 份、20-36份、6-8份、0-18份稱量并混合均勻；以水固比為0.15-0.20計算用水量，采用等量 多次的方式加水拌合成半干料； (3) 將半干料在一定壓力下壓制成型，養(yǎng)護28d以上即可制得成品。2. 如權(quán)利要求1所述的利用錳礦酸浸廢渣制備免蒸免燒錳渣磚的方法，其特征是預處 理中的晾曬是將出廠的大塊錳礦酸浸廢渣置于室外干凈通風空地晾曬5-7天。3. 如權(quán)利要求1所述的利用錳礦酸浸廢渣制備免蒸免燒錳渣磚的方法，其特征是預處 理中的破碎是將晾曬過后的大塊錳礦酸浸廢渣破碎成S l〇cm小塊。4. 如權(quán)利要求1所述的利用錳礦酸浸廢渣制備免蒸免燒錳渣磚的方法，其特征是預處 理中的烘干是將破碎后的廢渣置于烘干機中烘干至水分< 3%。5. 如權(quán)利要求1所述的利用錳礦酸浸廢渣制備免蒸免燒錳渣磚的方法，其特征是預處 理中的粉磨是將烘干后的廢渣置于球磨機中粉磨至100~150目。6. 如權(quán)利要求1所述的利用錳礦酸浸廢渣制備免蒸免燒錳渣磚的方法，其特征是混料 是將預處理后的錳礦酸浸廢渣粉、水泥、熟石灰和粉煤灰分別按重量份倒入混料機中混合 均勻，然后采用等量多次的加水方式，將水分為4-6次逐次噴撒到干混合料中，在加水過程 中仍需不斷攪拌使水分散均勻，制成半干料。7. 如權(quán)利要求1所述的利用錳礦酸浸廢渣制備免蒸免燒錳渣磚的方法，其特征是壓制 成型是將拌合均勻的半干料置于成型模具中，逐漸加壓到15-20MPa，并在保持壓力5min后 脫模。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用錳礦酸浸廢渣制備免蒸免燒錳渣磚的方法，包括如下步驟：(1)預處理：將大塊錳礦酸浸廢渣進行晾曬、破碎、烘干、粉磨和篩分處理；(2)混料：將經(jīng)過處理的錳礦酸浸廢渣粉、水泥、熟石灰和粉煤灰按重量份分別為55-80份、20-36份、6-8份、0-18份稱量并混合均勻；水固比為0.15-0.20，采用等量多次的方式將水加入混合料中，拌合成半干料；(3)將半干料在一定壓力下壓制成型，養(yǎng)護28d以上即可制得抗壓強度為25～40MPa的試塊。本發(fā)明方法的錳礦酸浸廢渣利用率高、免燒、免蒸，制得的產(chǎn)品具有優(yōu)良的力學性能。
【IPC分類】B28B11/24, B28B3/02, C04B28/10
【公開號】CN105599110
【申請?zhí)枴緾N201510979893
【發(fā)明人】邱樹恒, 粟海鋒, 孫保玉, 曾思成, 葛特, 錢國權(quán), 鄧麗娟
【申請人】廣西大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月23日