利用锰矿酸浸废渣制备免蒸免烧锰渣砖的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工业废渣综合利用领域、特别是利用锰矿酸浸废渣制备免蒸免烧锰渣 砖的方法。
【背景技术】
[0002] 我国锰资源储量丰富，主要集中在广西、贵州等南方地区，其中广西的锰制品产量 位居全国之首。锰制品快速发展同时也给环境带来了一系列问题，主要表现在锰矿酸浸废 渣等固体废弃物的排放量问题日趋严重。据相关企业统计和报道，生产1吨电解金属锰排放 的废渣约8~9吨，生产1吨电解二氧化锰排放的废渣约5~6吨，生产1吨硫酸锰排放的锰矿 酸浸废渣约4吨。我国如今各种锰废渣累积量高达60亿吨。由于锰废渣处理的问题日益严 峻，目前，很多企业采取露天集中堆放的处理方式，力求降低锰废渣对环境的影响。但这种 堆放方式却容易造成锰废渣中的Mn、Cr等元素渗进土壤中，影响周边的土壤、地下水体系。
[0003] 在《锰矿渣的组成与结构》(上海建材学院学报，1992年第1期，王衍龙等)一文中指 出：电解锰渣主要由非活性矿物钙黄长石、镁黄长石及少量玻璃体组成，且其含有分布极不 均匀的MnO。在《电解金属锰废渣胶凝材料》(硅酸盐建筑制品，1995年第4期，柯国军等)的研 究结果中表明：电解锰渣密度为2.72g/cm 3,化学成分有51〇2、0&0、503、？62〇3^12〇3。在《电解 金属锰废渣的综合利用》（中国锰业，1998年第16期，刘胜利）中指出：锰渣主要含有Si〇2、 CaO、Mn元素以及极少量的有色金属元素;锰渣试样含有13种矿物，其中硅酸盐矿物相对含 量很高，位居第二;其颗粒粒度较细，81.58%粒径在38μπι以下。在《电解锰渣的理化特征及 其开发应用的研究》（中国锰业，2006年第2期，李坦平等）中得出如下结论：以湖南天雄实业 有限公司的锰渣为研究对象，发现化学成分中除Si0 2外，还有钾钠碱性氧化物;其颗粒粒度 在30μπι以下的占83.33 %。在《锰渣的基本特性及在混凝土中的研究进展》(混凝土，2012年 第2期，周代军等）中，除了分析了锰渣的化学成分、矿物成分及颗粒特征外，还特别指出电 解锰渣含有一定潜在活性。国内对电解锰渣的综合利用研究比较多，但对于锰矿酸浸废渣 的综合利用的研究还是比较少。
[0004] 锰矿酸浸废渣是锰矿通过硫酸化学湿法生产硫酸锰的过程中产生的过滤废渣，又 简称为锰矿浸渣。据不完全统计，广西区内的锰加工企业排放的锰矿浸渣累计已达数百万 吨。锰矿浸渣是一种富含硫酸盐的惰性硅铝质材料，硫酸根含量高达15 %~25 %。从世界范 围分析，锰矿浸渣可以说是属于我国的特色渣，国外由于产量少或没有，使得对其研究成果 基本为零。从产业链角度而言，锰矿浸渣的大量堆存不利于我国锰矿加工企业的发展。由于 锰矿浸渣粘度大、含水率高、无火山灰活性和硫酸盐含量高等特点，使其难以资源化有效利 用。从现有资料分析，我国对锰矿浸渣的研究还处于起步阶段。本发明经过对锰矿浸渣的物 理和化学性能研究以及探索试验，发现锰矿浸渣也可作为制作废渣砖的原料，在一定程度 上或许可以解决建筑材料资源短缺的问题。
[0005] 近年来，工业废渣砖已成为我国节能性建筑材料的一种，得到了迅速发展。它是一 种主要以承重墙体砖为主的、由各种工业废渣配以水泥与石灰等的胶凝材料，以及一些外 加剂而制成的砖体。本发明所指的免蒸免烧锰矿酸浸废渣砖即是以锰矿酸浸废渣为主要原 料、工艺过程采用免烧免蒸的方法来制备的建筑砌块。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种利用锰矿酸浸废渣制备免蒸免烧锰矿酸浸 废渣砖的方法，该方法的锰矿酸浸废渣利用率高、能耗小、工艺简便、制得的锰矿酸浸废渣 砖具有优良的力学性能。
[0007] 本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
[0008] 一种利用锰矿酸浸废渣制备免蒸免烧锰渣砖的方法，将各制砖原料预处理后按设 定比例称量、加水、混料，装模、加压成型，其特征是工艺步骤为：
[0009] (1)原料预处理:将大块锰矿酸浸废渣进行晾晒、破碎、烘干、粉磨；
[0010] (2)混料:将经预处理的锰矿酸浸废渣粉、水泥、熟石灰和粉煤灰分别以重量份为 55-80份、20-36份、6-8份、0-18份称量并混合均匀；以水固比为0.15-0.20计算用水量，采用 等量多次的方式加水拌合成半干料；
[0011] (3)将半干料装入模具，在一定压力下压制成型，养护28d以上即可制得成品。
[0012] 预处理中的晾晒，是将出厂的大块锰矿酸浸废渣置于室外干净通风空地晾晒5-7 天。
[0013]预处理中的破碎，是将晾晒过后的大块锰矿酸浸废渣破碎成S 10cm小块。
[0014]预处理中的烘干，是将破碎后的废渣置于烘干机中烘干至水分<3%。
[0015]预处理中的粉磨是将烘干后的废渣置于球磨机中粉磨至100~150目。
[0016] 混料是将预处理后的锰矿酸浸废渣粉、水泥、熟石灰和粉煤灰分别按重量份倒入 混料机中，采用等量多次的加水方式，将水分为4-6次逐次喷撒到干混合料中，在加水过程 中不断搅拌使水分散均匀，拌合成半干料。
[0017] 压制成型是将拌合均匀的半干料置于成型模具中，逐渐加压到15-20MPa，并在保 持压力约5min后脱模。
[0018] 养护是将脱模后的制品置于标准条件下养护。（条件为温度20°C±2°C、相对湿度 95%RH 以上）。
[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0020] 1.使用本发明的技术制备免蒸免烧锰矿酸浸废渣砖，锰矿酸浸废渣掺量可达55-80%，大大提高了锰矿酸浸废渣的利用率，符合循环经济的要求。
[0021] 2.使用免烧免蒸的方式制备免蒸免烧锰废渣砖，降低了能耗，符合国家节能减排 的要求。
[0022] 3.所制产品的力学性能优良，28d抗压强度值高达25-40MPa、抗折强度达3-4MPa， 符合《粉煤灰砖》(JC239-2001)MU20强度等级的响应指标要求。且工艺方法简单，产品质量 高，具有良好的社会、经济和环境效益。
【具体实施方式】
[0023] 本发明是以广西远辰锰业湿法生产硫酸锰的酸浸废渣为主要原料制造免蒸免烧 砖，是对含硫锰矿酸浸废渣综合治理和利用的有益尝试。按照国家相关规范的要求，本发明 利用锰矿浸渣生产免蒸免烧砖产品，锰矿浸渣消耗量大，对于解决锰矿浸渣带来的严重的 环境污染问题、变废为宝将起到很好的带动作用，从而对于我国锰矿加工企业的可持续、健 康发展具有极大的推动作用。
[0024] 堆场上的锰矿酸浸废渣，相当部分呈30-60cm大块状，灰黑色，密度为2.79g/cm3， 含水率为29.7%左右。所用的水泥为扶绥海螺水泥有限责任公司生产的P.0 42.5水泥。所 用的粉煤灰为广西来宾发电厂经细磨后的m级灰。
[0025] 本发明所用主要原料的化学组成如表1所示：
[0026] 表1原料化学组成
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[0029] 制备工艺步骤为：
[0030] 1.原料预处理
[0031] 将大块锰矿酸浸废渣置于室外干净通风处晾晒5-7天;将晾晒过后的大块锰矿酸 浸废渣破碎成小于l〇cm的小块;然后将破碎后的小块锰矿酸浸废渣置于烘干机中烘干(至 水分$3% );再将烘干后的锰矿酸浸废渣粉磨至100~150目的细粉。
[0032] 2.混料
[0033]将预处理后的锰矿酸浸废渣粉、水泥、熟石灰和粉煤灰分别以重量份为55-80份、 20-36份、6-8份、0-18份称量倒入混料机中，混合均匀后，按水固比为0.15-0.20计算用水 量，并将水等量分为4-6份，逐次将水喷撒到以上混合干料中，并在加水过程中继续搅拌使 水分散均匀，制得混合均匀的半干料。若加水次数少，容易造成干料粘结成块，达不到物料 充分均匀拌湿的效果。
[0034] 3.成型及养护
[0035]将拌合均匀的半干料置于成型模具中，逐渐加压到15-20MPa，并保持压力5min后 脱模。保压时间太短，脱模后容易造成试块的破损。脱模后的制品置于标准条件下养护(条 件为温度201：±2°(：、相对湿度95%1^以上)至28(1即得免蒸免烧废渣砖。
[0036]本发明实施例的具体方案及所得产品的抗压强度如表2所示：
[0037]表2实施例具体方案及制品28d的抗压强度
[0038]
【主权项】
1. 一种利用锰矿酸浸废渣制备免蒸免烧锰渣砖的方法，利用锰矿酸浸废渣为主要原 料，对各制砖原料经过预处理后按设定比例称量、混料、加压成型和养护；其特征是其工艺 步骤为： (1) 原料预处理:将大块锰矿酸浸废渣进行晾晒、破碎、烘干、粉磨处理； (2) 混料:将经预处理的锰矿酸浸废渣粉、水泥、熟石灰和粉煤灰分别以重量份为55-80 份、20-36份、6-8份、0-18份称量并混合均匀；以水固比为0.15-0.20计算用水量，采用等量 多次的方式加水拌合成半干料； (3) 将半干料在一定压力下压制成型，养护28d以上即可制得成品。2. 如权利要求1所述的利用锰矿酸浸废渣制备免蒸免烧锰渣砖的方法，其特征是预处 理中的晾晒是将出厂的大块锰矿酸浸废渣置于室外干净通风空地晾晒5-7天。3. 如权利要求1所述的利用锰矿酸浸废渣制备免蒸免烧锰渣砖的方法，其特征是预处 理中的破碎是将晾晒过后的大块锰矿酸浸废渣破碎成S l〇cm小块。4. 如权利要求1所述的利用锰矿酸浸废渣制备免蒸免烧锰渣砖的方法，其特征是预处 理中的烘干是将破碎后的废渣置于烘干机中烘干至水分< 3%。5. 如权利要求1所述的利用锰矿酸浸废渣制备免蒸免烧锰渣砖的方法，其特征是预处 理中的粉磨是将烘干后的废渣置于球磨机中粉磨至100~150目。6. 如权利要求1所述的利用锰矿酸浸废渣制备免蒸免烧锰渣砖的方法，其特征是混料 是将预处理后的锰矿酸浸废渣粉、水泥、熟石灰和粉煤灰分别按重量份倒入混料机中混合 均匀，然后采用等量多次的加水方式，将水分为4-6次逐次喷撒到干混合料中，在加水过程 中仍需不断搅拌使水分散均匀，制成半干料。7. 如权利要求1所述的利用锰矿酸浸废渣制备免蒸免烧锰渣砖的方法，其特征是压制 成型是将拌合均匀的半干料置于成型模具中，逐渐加压到15-20MPa，并在保持压力5min后 脱模。
【专利摘要】本发明公开了一种利用锰矿酸浸废渣制备免蒸免烧锰渣砖的方法，包括如下步骤：(1)预处理：将大块锰矿酸浸废渣进行晾晒、破碎、烘干、粉磨和筛分处理；(2)混料：将经过处理的锰矿酸浸废渣粉、水泥、熟石灰和粉煤灰按重量份分别为55-80份、20-36份、6-8份、0-18份称量并混合均匀；水固比为0.15-0.20，采用等量多次的方式将水加入混合料中，拌合成半干料；(3)将半干料在一定压力下压制成型，养护28d以上即可制得抗压强度为25～40MPa的试块。本发明方法的锰矿酸浸废渣利用率高、免烧、免蒸，制得的产品具有优良的力学性能。
【IPC分类】B28B11/24, B28B3/02, C04B28/10
【公开号】CN105599110
【申请号】CN201510979893
【发明人】邱树恒, 粟海锋, 孙保玉, 曾思成, 葛特, 钱国权, 邓丽娟
【申请人】广西大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月23日