一种锰石膏的制备方法及应用与流程

本发明涉及建筑材料，尤其是涉及一种锰石膏的制备方法及应用。

背景技术：

1、相关技术中，每生产1吨金属锰可能产生8-10吨锰渣。锰渣中含有大量可溶性盐类化合物，成分复杂，处置不规范易造成较大环境风险。目前锰渣主要依靠填埋进行处置，不仅占用大量土地，处置费用较高，而且造成了严重的环境污染。赤泥是氧化铝生产过程中排出的碱性固体废弃物，其主要成分为氧化铁、二氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化钠以及二氧化钛等，此外还含有一定量的稀有元素和微量的放射性元素等。目前，每生产1吨氧化铝可能产出1.5-2吨赤泥，而大量的赤泥是采用填埋或堆存的方法来进行处置，因赤泥碱度高、量大，传统的处理方式会对周边的水体、大气、土壤造成严重的污染。

2、目前对锰渣的处理，除了填埋或直接堆放之外，大多是将其转化为水泥等建材行业的可利用资源。然而，锰渣中的杂质较多，对其最终产物的应用有一定限制；且处置过程中需要消耗药剂和电能，大批量处置会造成极大的能耗以及药剂的投入；而且步骤繁琐，具有安全风险和环保风险，易造成人力物力的浪费，由此也进一步限制了其推广应用。

3、因此，解决锰渣处理过程中能耗大、步骤繁琐以及终产物应用受限的问题，具有重要的环保意义和生产价值。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种锰石膏的制备方法及应用，旨在提供一种将锰渣直接转化成建材行业可利用资源——锰石膏的方法，解决目前锰渣处理存在的问题。

2、本发明的第一方面，提出了一种锰石膏的制备方法，包括步骤：

3、s1、按照预定比例，将锰渣、赤泥、脱硫灰、水混合均匀，并搅拌成浆料；

4、s2、将所述浆料陈化预定时间后，得到所述锰石膏。

5、根据本发明实施例的锰石膏的制备方法，至少具有以下有益效果：本发明提供的锰石膏的制备方法，在锰渣中添加碱性的固废——赤泥和脱硫灰，混合的过程中脱硫灰中的亚硫酸钙被氧化，对锰渣改性，提高了锰石膏中的硫含量和缓凝效果。本发明的制备方法简单，锰渣处置量大，能够减轻环保压力。而且，本发明的制备方法不需高温处理，也不需消耗电能，极大的节约了资源，降低了能耗，也进一步降低了成本。最终，本发明将难以处理的锰渣、赤泥、脱硫灰进行固化处理，制备出适用于水泥生产所需的缓凝剂，将锰渣转化成建材行业可直接利用的资源，实现了废弃物的资源化利用，简单实用。本发明不仅实现了锰渣的高效利用，提高水泥企业的生产效率，减轻锰行业的环保、经济压力，而且该方案经济实用，成本低廉，操作方便且安全性较高，大大降低了企业的环保风险和安全风险，能带来良好的社会经济效益。

6、在本发明的一些优选的实施方式中，所述锰渣、赤泥、脱硫灰、水的质量份数分别为：

7、

8、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述锰渣、赤泥、脱硫灰、水的质量比为7：0.5：0.5：2。例如所述锰渣、赤泥、脱硫灰、水的质量份数分别为70、5、5、20份。

9、在本发明的一些优选的实施方式中，所述锰渣选自硫酸锰渣。

10、在本发明的一些优选的实施方式中，按照质量百分比，所述脱硫灰的成分包括：65％～70％硫酸钙，5％～10％亚硫酸钙，20％～25％氢氧化钙，0～10％杂质。所述杂质选自方解石、微斜长石中的一种或者多种的混合。

11、更优选的，所述脱硫灰来自玻璃厂脱硫产生的固废，主要成分是65％硫酸钙、10％亚硫酸钙、20％氢氧化钙以及5％杂质(质量百分比)。水泥缓凝剂中发挥作用的主要成分是二水硫酸钙，本发明将玻璃厂脱硫产生的固废与硫酸锰渣以及赤泥混匀陈化后，硫酸钙转化为缓凝剂的有效成分二水硫酸钙，有益于缓凝效果的提高。不仅如此，利用脱硫灰捕集二氧化碳，还可推广利用到水泥工业，在解决建材行业面临的环保难题方面具有广阔的应用前景。

12、锰渣中含有一定量的氨氮，直接工业应用存在一定的环保隐患；而相关技术中通过阳极液高压冲刷及高压压滤的处理方法，产物产率较低，能耗消耗较大，由此限制了其大规模应用。为了克服现有技术的缺陷，本发明通过研究、分析、对比电解锰渣的特性，结合玻璃厂脱硫灰中氢氧化钙含量较高的特点，提出了克服常规处置方法导致的人力物力浪费及成本较高的一种水泥用锰石膏的制备方法：通过添加碱性的固废赤泥和高钙脱硫灰的方式，氧化脱硫灰中的亚硫酸钙并对硫酸锰渣改性，提高了锰石膏中的硫含量和缓凝效果；操作方便且安全性较高，降低了企业的环保风险和安全风险；不需高温处理，也不需消耗电能，极大的节约了资源，降低了能耗，也进一步降低了成本。本方法可实现硫酸锰渣的高效利用，提高水泥企业的生产效率，减轻锰行业的环保、经济压力，且该方案经济实用，成本低廉。

13、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s1之前，还包括步骤：将所述锰渣破碎到粒径小于5mm。

14、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s2中，将所述浆料陈化5-10天后，得到所述锰石膏。更优选的，将所述浆料陈化7天。

15、本发明的第二方面，提出了上述锰石膏的制备方法制备得到的锰石膏。

16、在本发明的一些优选的实施方式中，所述锰石膏的原料按照质量份数包括60～70份锰渣，5～10份赤泥，5～10份脱硫灰，15～25份水。

17、更优选的，所述锰石膏按照质量份数包括70份锰渣，5份赤泥，5份脱硫灰，20份水。

18、根据本发明实施例得到的锰石膏，至少具有以下有益效果：所述锰石膏由难以处理的硫酸锰渣、赤泥、脱硫灰进行固化处理得到，适用于水泥生产所需的缓凝剂，实现了废弃物的资源化利用，能带来良好的社会经济效益；同时，通过掺入碱性的固废赤泥和高钙脱硫灰的方式氧化脱硫灰中的亚硫酸钙并对硫酸锰渣改性，提高了锰石膏中的硫含量和缓凝效果。

19、本发明的第三方面，提出了上述的锰石膏作为水泥缓凝剂的应用。

20、在水泥生产过程中，最开始是使用天然石膏作为水泥缓凝剂，然而随着对缓凝剂的需求量越来越大，天然石膏作为一种天然的不可再生资源已难以满足水泥行业的需求，因此，研究如何将污染环境的固废硫酸锰渣改性制备成锰石膏用作水泥生产所需的缓凝剂，对于减轻环保压力和降低生产成本具有重要意义。本发明制备出的产品锰石膏可用于水泥生产，一条5000t/d水泥生产线每年可消纳3万吨锰渣，前景广阔，优势巨大。

21、在本发明的一些优选的实施方式中，所述锰石膏在水泥中掺杂量的质量百分比为0.65％～5.0％。

22、更优选的，所述锰石膏在水泥中掺杂量的质量百分比约为1.8％。

23、本发明的第四方面，提出了一种水泥，所述水泥中掺杂上述的锰石膏，所述锰石膏在水泥中掺杂量的质量百分比为0.65％～5.0％。

24、根据本发明实施例得到的水泥，至少具有以下有益效果：所述水泥中掺杂有固废硫酸锰渣改性制备成的锰石膏，其可以作为缓凝剂发挥作用，能有效降低水泥生产成本，减轻环保压力。

技术特征：

1.一种锰石膏的制备方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的锰石膏的制备方法，其特征在于，所述锰渣、赤泥、脱硫灰、水的质量份数分别为：

3.根据权利要求1所述的锰石膏的制备方法，其特征在于，所述锰渣选自硫酸锰渣。

4.根据权利要求1所述的锰石膏的制备方法，其特征在于，按照质量百分比，所述脱硫灰的成分包括：65％～70％硫酸钙，5％～10％亚硫酸钙，20％～25％氢氧化钙，0～10％杂质。

5.根据权利要求1所述的锰石膏的制备方法，其特征在于，将锰渣、赤泥、脱硫灰、水混合均匀之前，还包括步骤：将所述锰渣破碎到粒径小于5mm。

6.根据权利要求1所述的锰石膏的制备方法，其特征在于，将所述浆料陈化5-10天后，得到所述锰石膏。

7.一种如权利要求1-6任一所述的锰石膏的制备方法制备得到的锰石膏。

8.一种如权利要求7所述的锰石膏作为水泥缓凝剂的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述锰石膏在水泥中掺杂量的质量百分比为0.65％～5.0％。

10.一种水泥，其特征在于，所述水泥中掺杂如权利要求7所述的锰石膏，所述锰石膏在水泥中掺杂量的质量百分比为0.65％～5.0％。

技术总结
本发明公开了一种锰石膏的制备方法及应用，所述方法通过将硫酸锰渣、赤泥、脱硫灰、水混合均匀后搅拌成浆料，陈化一段时间后得到产物锰石膏，可用作水泥缓凝剂。本发明在锰渣中添加碱性的固废赤泥和脱硫灰，混合的过程中脱硫灰中的亚硫酸钙被氧化，对锰渣改性，提高了锰石膏中的硫含量和缓凝效果。本发明的制备方法简单，锰渣处置量大，创新性的把锰渣制备成水泥生产所需的缓凝剂；而且不需高温处理，也不需消耗电能，降低了能耗。最终，本发明将难以处理的锰渣、赤泥、脱硫灰进行固化处理，制备出适用于水泥生产所需的缓凝剂，将锰渣转化成建材行业可直接利用的资源，实现了废弃物的资源化利用，简单实用，达到了降本增效的目的。

技术研发人员：钟煜,曾荣,陶从喜,韦怀珺,吴有武,劳里林,宋洋,何辉
受保护的技术使用者：华润水泥技术研发（广西）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24