用隧道窯裝備處理電解錳渣制取生態活性渣的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用電解錳渣制取生態活性渣的方法，具體涉及一種用隧道窯裝備處理電解錳渣制取生態活性渣的方法。
【背景技術】
[0002]我國是世界第一強的錳業大國，純錳產量占世界總量的95%以上，錳業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水淬而成的一種水淬高爐礦渣，一噸錳鐵合金可產生的錳礦渣量為2?2.5噸，其活性僅次于生鐵冶煉的高爐礦渣，優于低鈣粉煤灰，可直接用作水泥摻合材或生產渣粉。錳渣是純錳生產過程中排放的廢渣，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]當前，我國電解錳產能已逾200萬噸，每生產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渣可達10噸，年實際堆積或掩埋量達數億噸，年新增量達數千萬噸。這些酸浸廢渣顆粒細小，一般為細小黑色顆粒的泥糊狀物質，其顆粒質量分布一般為< 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 < 1%、> 100 μ m 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%、SO3 20?37%、K2O 0.8?2%、Na2 0.2?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20?37%折算為石膏(若CaO含量高時)占比45%以上，即電解錳渣實質上屬于較低品位的工業副產品化學石膏或硫酸鹽廢渣。
[0004]由于電解錳渣顆粒微細、且含大量硫酸根及一定量的重金屬有害元素，任其排放將嚴重污染地表水、地下水及土壤，嚴重的影響生態環境。為此，國內外對錳渣的處置利用進行了大量的研究和實踐。國外對錳渣的綜合利用主要集中在錳礦渣作為配料生產水泥和錳渣作為水泥生產的緩凝劑石膏的部分替代上。我國自90年代開始，開展了錳渣利用的系列研究，包括如下技術途徑:
(I)用于水泥生產:
技術途徑之一，是利用錳礦渣水淬物無定形玻璃體的較高的活性，加激發劑，作為水泥生料和水泥混合材用于生產普通硅酸鹽水泥，如江西新余鋼鐵總廠利用錳礦渣生產普通水泥。
[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制成電解錳渣生態水泥，該方法須采用大量的熟料和礦渣等，其經濟性極差，沒有工業實用性；CN102167533A公開了一種錳渣復合激活改性的礦渣水泥摻合材及其制法，是以經干燥、超細粉磨至比表面積> 13m2/g(遠高于水泥細度3?5m2/g)，再經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，其實質即是以超細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)等復合制成硫堿復合激發劑，相對成本高，較用廉價的二水石膏或硬石膏和石灰作硫堿激發劑沒有顯著技術效果優勢，經濟性差。
[0006]其技術途徑之二，是利用生產硅錳合金的硅錳渣配料在機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熟料。
[0007]其技術途徑之三，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水泥。
[0008]其技術途徑之四，是用經處理的電解錳渣替代石膏作緩凝劑，如湖南省建材研究設計院和中南大學合作研發的電解錳渣的綜合利用成果，其實質是以電解錳渣中的硫酸鹽礦物活化作為水泥生產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應用的研究，中國錳業，第24卷第2期，2006年5月)于750°C熱處理電解錳渣，可開發作為粉煤灰、高爐礦渣的硫酸鹽激發劑，也可與粉煤灰或高爐礦渣配合生產混凝土復合摻合料，或替代石膏作為水泥緩凝劑，該方法相對于用天然硬石膏或工業氟石膏而言，無顯著的技術效果，且成本高無經濟性；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量的4?10%。這種替代性緩凝劑較廉價的二水石膏或改性的廉價的磷石膏無顯著的技術效果，沒有經濟性。
[0009]其技術途徑之五，用錳礦渣制硫鋁酸鹽水泥，如湖南大學的謝建國等以錳礦渣23%、石灰石53?61%、鋁礬土 9?14%、粘土 O?7%、鐵粉O?5%、石膏O?5%于實驗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，較用廉價的二水石膏或硬石膏或工業副石膏如脫硫石膏等亦無經濟性，無顯著技術效果，工業實用性差。
[0010]顯然，上述技術方案存在煤耗或能耗高，電解錳渣消耗量小，經濟性差，實用性不好等問題。
[0011](2)用于生產磚、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灰渣磚、或加水泥生產空心砌塊；CN101767978A公開了一種錳渣——固廢混合燒結制磚的方法，是將經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%的腐植酸鈉穩定劑和25?35%清水攪勻陳化I?3天，然后擠出成型為240 X 115 X 53mm的磚塊，經120?140°C干燥8?24h，慢速升溫至950?1050°C煅燒2?6小時，制成錳渣固廢混合燒結磚，該制燒結磚的技術方案需消耗頁巖和粉煤灰，加工能耗高，無經濟性；CN101831980A公開了一種錳渣輕骨料墻體砌塊，是用水泥作為粘結劑，用錳渣作為輕骨料，用火山凝灰巖石粉作為填充料，用粉煤灰作為水泥緩凝劑，用水作調和劑制成墻體砌塊；CN104193392A公開了一種利用錳礦渣制備高強輕質建筑材料的方法，是將錳礦渣、廢玻璃、發泡劑按40?70%:20?50%:5?16%質量比例磨成細粉、高速攪勻、置于成型容器中，間歇升溫至950?1150°C燒結20?30min，自然冷卻得到高強輕質建筑材料；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、膨潤土 0.5?0.8份、硬脂酸鋅0.3?0.5份、氫氧化招0.01?0.013份、六偏