用隧道窑装备处理电解锰渣制取生态活性渣的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用电解锰渣制取生态活性渣的方法，具体涉及一种用隧道窑装备处理电解锰渣制取生态活性渣的方法。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]当前，我国电解锰产能已逾200万吨，每生产I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< 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%^ 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%及少量铅、锌、镉、钴等；主要矿物成份为硫酸盐(以二水石膏为主)和S12 (石英)、2Ca0.S12.2H20 (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。
[0004]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:
(I)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。
[0005]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 °C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O?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°C?450°C焙烧活化的改性电解锰渣78?82%、熟石灰(Ca (OH)2) O?18%和熟料粉O?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。
[0006]其技术途径之二，是利用生产硅锰合金的硅锰渣配料在机立窑上烧制普通硅酸盐熟料，有研究者综合利用硅锰渣、镍渣、煤矸石、粉煤灰等固体废渣配料生产熟料。
[0007]其技术途径之三，是利用锰矿渣代替熟料晶种配料，如湖南益阳裕民水泥有限公司用锰矿渣代替熟料晶种配料生产水泥。
[0008]其技术途径之四，是用经处理的电解锰渣替代石膏作缓凝剂，如湖南省建材研究设计院和中南大学合作研发的电解锰渣的综合利用成果，其实质是以电解锰渣中的硫酸盐矿物活化作为水泥生产的活化剂和替代石膏的缓凝剂；李坦平等(电解锰渣的理化特征及其开发应用的研究，中国锰业，第24卷第2期，2006年5月)于750°C热处理电解锰渣，可开发作为粉煤灰、高炉矿渣的硫酸盐激发剂，也可与粉煤灰或高炉矿渣配合生产混凝土复合掺合料，或替代石膏作为水泥缓凝剂，该方法相对于用天然硬石膏或工业氟石膏而言，无显著的技术效果，且成本高无经济性；CN103553378A公开了一种利用电解锰渣作缓凝剂制备水泥的方法，是以电解锰渣加碱性改性剂(生石灰CaO)和水按8:1:1比例配料搅拌改性，制成水泥缓凝剂，水泥中用量为熟料产量的4?10%。这种替代性缓凝剂较廉价的二水石膏或改性的廉价的磷石膏无显著的技术效果，没有经济性。
[0009]其技术途径之五，用锰矿渣制硫铝酸盐水泥，如湖南大学的谢建国等以锰矿渣23%、石灰石53?61%、铝矾土 9?14%、粘土 O?7%、铁粉O?5%、石膏O?5%于实验室配料粉磨煅烧硫铝酸盐快硬水泥。该方法用的是锰矿渣而非电解锰渣，且需消耗大量石灰石及铝矾土，若利用电解锰渣，较用廉价的二水石膏或硬石膏或工业副石膏如脱硫石膏等亦无经济性，无显著技术效果，工业实用性差。
[0010]显然，上述技术方案存在煤耗或能耗高，电解锰渣消耗量小，经济性差，实用性不好等问题。
[0011](2)用于生产砖、砌块制品:
江西新余钢铁厂、辽宁铁合金厂等利用水淬锰矿渣等废渣生产灰渣砖、或加水泥生产空心砌块；CN101767978A公开了一种锰渣——固废混合烧结制砖的方法，是将经95?125°C干燥恒重的锰渣20?70%、页岩27?73%、和粉煤灰3?7% —起粉磨，或分别粉磨再混合为粉料，然后加入3?5%的腐植酸钠稳定剂和25?35%清水搅匀陈化I?3天，然后挤出成型为240 X 115 X 53mm的砖块，经120?140°C干燥8?24h，慢速升温至950?1050°C煅烧2?6小时，制成锰渣固废混合烧结砖，该制烧结砖的技术方案需消耗页岩和粉煤灰，加工能耗高，无经济性；CN101831980A公开了一种锰渣轻骨料墙体砌块，是用水泥作为粘结剂，用锰渣作为轻骨料，用火山凝灰岩石粉作为填充料，用粉煤灰作为水泥缓凝剂，用水作调和剂制成墙体砌块；CN104193392A公开了一种利用锰矿渣制备高强轻质建筑材料的方法，是将锰矿渣、废玻璃、发泡剂按40?70%:20?50%:5?16%质量比例磨成细粉、高速搅匀、置于成型容器中，间歇升温至950?1150°C烧结20?30min，自然冷却得到高强轻质建筑材料；CN103342509A公开了一种锰矿渣加气混凝土砌块，是以锰矿渣(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、铝粉0.05?0.1份、脂肪醇聚乙烯醚0.002?0.008份、氧化石蜡皂0、03?0.08份、纯碱0.3?0.5份、膨润土 0.5?0.8份、硬脂酸锌0.3?0.5份、氢氧化招0.01?0.013份、六偏