一种锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法技术

本发明专利技术公开了一种锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法。该方法包括如下步骤：(1)将锰渣、粉煤灰和石膏混合，将混合物堆积在激发场或激发池内形成渣堆；(2)采用洗液对渣堆进行循环喷淋洗涤，当洗液内的硫酸锰及硫酸铵浓度均达到规定参数时，结束洗涤，并将洗出液返回锰生产系统回用；(3)采用清水对洗涤后的渣堆进行循环喷淋洗涤，当清水中水溶性锰达到规定参数时，结束洗涤；(4)采用激发液对清水洗涤后的渣堆进行间隔喷淋激发，间隔喷淋激发结束后，将激发场或激发池内的渣堆沥干，即得免烧建材前驱体。本发明专利技术具有生产工艺简单，原料来源广泛，成本低廉，无三废产生，环境友好，在回收有价可溶盐的同时，还可制备的免烧建材前驱体。

【技术实现步骤摘要】
一种锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法
本专利技术涉及一种锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法，属于环保及废渣综合利用领域。
技术介绍
我国是全球锰系材料生产大国，电解金属锰、硫酸锰、电解二氧化锰、化学二氧化锰、四氧化三锰等产品产能及产量均居全球首位。硫酸湿法酸浸锰矿石是获取粗级硫酸锰溶液的主要方法，浸出过程将产生大量酸浸渣。根据所用矿石品位不同，生产每吨元素锰将产生酸浸渣约5-9吨，全国每年产生湿法锰酸浸渣超1200万吨。锰酸浸渣一般呈黑色或棕色，含水(液)率约27-30％，pH值5.5-6.5，各企业酸浸渣成分随原矿成分及浸出工艺存在差异，一般以二水合硫酸钙、二氧化硅、硫化亚铁、赤铁矿、针铁矿、三氧化二铝及水溶性硫酸盐等为主，微观结构较为杂乱。部分地区锰酸浸渣主要成分如下表所示：(单位：％)成分SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOMnOSO3TiO2锰渣135.435.4011.489.462.843.7931.220.38锰渣214.3814.235.2420.900.277.3025.51——锰渣318.0911.605.6321.202.301.2024.780.76目前，锰渣大多采用湿法入库堆存，不仅占用大量土地，渣库渗滤液更是引起了较为严重的下水及地表水污染。多个企业渣库调查表明，锰渣在库中长期堆存，流态化严重，具有较大的安全隐患。不仅如此，由于锰渣中含有27-30％溶液，其主要成分为高浓度硫酸锰、硫酸铵、硫酸镁等可溶性硫酸盐，直接随锰渣抛弃，不仅引起环境污染，也造成资源浪费。现有的锰渣利用技术主要分为以下几类：(1)直接应用作为水泥生料或缓凝剂。由于渣中硫酸盐含量高，作为水泥生料加入一方面影响高硫煤加入，提高生产成本，另一方面易造成炉窑结皮，影响水泥正常生产。锰渣活性较差、持水性强、锰含量高、对水泥性能影响较大，作为水泥缓凝剂添加比例较小。(2)制备烧结砖等建筑材料。烧结过程中锰渣分解出氨及硫氧化物，难以回收利用，环保代价较高，且烧结过程能耗高，建材成本难以被市场接受。(3)焙烧制酸，焙烧渣作为水泥混合材或制备建筑材料。由于渣中含有大量硫酸铵，焙烧过程中硫氧化物与氨难以分离，单纯制酸技术难度较大，如采用混合烟气还原软锰矿尚存在总锰回收率低、设备磨损大、连二硫酸锰难以控制等技术问题未能解决。高温焙烧后锰渣活性得到较大提高，可用于水泥混合材或制备建筑材料，如大量作为混合材添加，已导致水泥锰含量超标；作为建筑原材料，焙烧成本市场难以接受。(4)直接应用制备免烧建筑材料。锰酸浸渣虽然粒度较细，属湿法渣，未经高温处理，非晶态物质含量低，铝硅酸盐含量低，石英、三氧化二铝偏高，且含有大量可溶性硫酸盐，因此活性较差。即便与水泥拌和也不能获得很好的水化胶凝结构。且由于渣中含有大量可溶性硫酸盐，随着可溶性硫酸盐的析出，建筑材料强度急剧下降，采用石灰预处理排出部分氨的影响后，在建材中掺比也难以超过30％，其建材化应用难度较大。综上所述，现有技术难以解决锰渣所带来的环保及大宗消纳，锰渣污染及安全问题已成为影响锰行业健康发展的共性问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法。本专利技术具有生产工艺简单，原料来源广泛，成本低廉，无三废产生，环境友好，在回收有价可溶盐的同时，且本专利技术制备的免烧建材前驱体可制备锰渣混凝土或相关制品，应用广泛，可大规模消纳锰渣制备高锰渣掺量免烧建筑材料，可解决锰行业面临的锰渣综合利用难题的优点。本专利技术的技术方案：一种锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法，该方法包括如下步骤：(1)将锰渣、粉煤灰和石膏混合，将混合物堆积在激发场或激发池内形成渣堆；(2)采用洗液对步骤(1)中渣堆进行循环喷淋洗涤，当洗液内的硫酸锰及硫酸铵浓度均达到规定参数时，结束洗涤，并将洗出液返回锰生产系统回用；(3)采用清水对步骤(2)中洗涤后的渣堆进行循环喷淋洗涤，当清水中水溶性锰达到规定参数时，结束洗涤；(4)采用激发液对步骤(3)中用清水洗涤后的渣堆进行间隔喷淋激发，间隔喷淋激发结束后，将激发场或激发池内的渣堆沥干，即得免烧建材前驱体。前述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法中，所述步骤(1)中，是按重量份计，将锰渣80-90份、粉煤灰0-10份和石膏0-10份均匀混合。前述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法中，所述步骤(2)中，洗液中含有表面活性剂；所述表面活性剂为3-20ppm的硬脂酸钠类或/和10-20ppm的烷基苯磺酸盐类。前述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法中，所述步骤(2)中，当洗液内的硫酸锰浓度≥33g/L及硫酸铵浓度≥25g/L时，结束洗涤。前述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法中，所述步骤(3)中，当清水中水溶性锰的质量分数≥0.11％时，结束洗涤。前述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法中，所述步骤(3)中，激发液中含有按锰渣重量计的，硫酸铝0.1-2％、硫酸镁0.1-1、氢氧化钠0.5-2％、氧化钙0.5-5％、硅酸钠0.1-2％、醇胺类0.001-0.05％和磺酸类0.001-0.05％。前述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法中，所述步骤(4)中，间隔喷淋洗涤的方式为每喷淋1-2小时停3-6小时，间隔喷淋洗涤激发的时间为1-7天；渣堆沥干是自然沥干1-3天。前述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法中，所述激发场或激发池的所建场地坡度为0.5-5％，其上浇筑有混凝土或敷设有软塑板。前述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法中，所述激发场或激发池旁设有清水池、洗液池、激发液池和配液池。前述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法中，所述清水池、洗液池、激发液池和配液池均设有水泵；所述渣堆表面覆盖塑料格栅网，塑料格栅网上设有喷淋管；所述喷淋管通过干管与清水池、洗液池、激发液池和配液池的水泵相连接，干管上设有阀门。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术将锰渣、粉煤灰和石膏按照特定的比例混合再堆为渣堆，是因为锰渣的成分锰渣成分复杂，需要进行调质。其中有的锰渣需要掺加粉煤灰或石膏调质，有的只需加一种，有的需加入两种，有的可以不加。2、本专利技术用洗液对渣堆进行循环喷淋洗涤，当洗液内的硫酸锰及硫酸铵浓度均达到规定参数时，结束洗涤后，可将洗出液返回锰生产系统回用。3、本专利技术用清水对渣堆进行循环喷淋洗涤后，当清水中水溶性锰达到规定参数时，即可结束洗涤。4、本专利技术采用特定的激发液对渣堆进行间隔喷淋激发，激发完后，渣堆沥干，即得免烧建材前驱体。这时通过激发液中的碱性物质破坏锰渣中石英相、硅酸盐、铝硅酸盐相中的Si-O键，激发液中的Ca2+及Ca(OH)2与渣中硫酸盐反应生成晶须粗长的、具有一定强度的CaSO4.2H2O，相关物质激发过程中发生矿相重构，最终形成具有胶凝作用的硅酸盐、铝酸盐、铝硅酸盐类聚合物前驱体。5、本专利技术在洗液中添加有硬脂酸钠类或/和烷基苯磺酸盐类，其可作为表面活性剂提高水对锰渣中硫酸盐的溶解能力，可大大提高洗涤效率。6、本专利技术的激发液采用间隔喷淋洗涤方式进行激发，激发时间长短与最终建材所需强度及锰渣成分相关，激发时间越长，所制备的建材强度相应增加。7、本专利技术在激发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)将锰渣、粉煤灰和石膏混合，将混合物堆积在激发场或激发池内形成渣堆；(2)采用洗液对步骤(1)中渣堆进行循环喷淋洗涤，当洗液内的硫酸锰及硫酸铵浓度均达到规定参数时，结束洗涤，并将洗出液返回锰生产系统回用；(3)采用清水对步骤(2)中洗涤后的渣堆进行循环喷淋洗涤，当清水中水溶性锰达到规定参数时，结束洗涤；(4)采用激发液对步骤(3)中用清水洗涤后的渣堆进行间隔喷淋激发，间隔喷淋激发结束后，将激发场或激发池内的渣堆沥干，即得免烧建材前驱体。

【技术特征摘要】
1.一种锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)将锰渣、粉煤灰和石膏混合，将混合物堆积在激发场或激发池内形成渣堆；(2)采用洗液对步骤(1)中渣堆进行循环喷淋洗涤，当洗液内的硫酸锰及硫酸铵浓度均达到规定参数时，结束洗涤，并将洗出液返回锰生产系统回用；(3)采用清水对步骤(2)中洗涤后的渣堆进行循环喷淋洗涤，当清水中水溶性锰达到规定参数时，结束洗涤；(4)采用激发液对步骤(3)中用清水洗涤后的渣堆进行间隔喷淋激发，间隔喷淋激发结束后，将激发场或激发池内的渣堆沥干，即得免烧建材前驱体。2.根据权利要求1所述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，是按重量份计，将锰渣80-90份、粉煤灰0-10份和石膏0-10份均匀混合。3.根据权利要求1所述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，洗液中含有表面活性剂；所述表面活性剂为3-20ppm的硬脂酸钠类或/和10-20ppm的烷基苯磺酸盐类。4.根据权利要求1所述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，当洗液内的硫酸锰浓度≥33g/L及硫酸铵浓度≥25g/L时，结束洗涤。5.根据权利要求1所述的锰渣堆积淋洗激发制备免烧建材前驱体的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海峰，王家伟，赵平源，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52