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电解锰渣制备alc板材 acc板材研究


本次试验研究我们选取了位于宁波地区碧江区灯塔工业园内的宁波铭德物流排放的电解锰渣进行全面分析,结果如下。
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1.1.1化学分析


1.1.2质量系数及碱性系数

依据国标GB/T203-2008《用于水泥中的粒化高炉矿渣》的规定,根据表1电解锰渣化学成分分析,计算电解锰渣质量系数及碱性系数见表2。


从表1、2可见,电解锰渣的SiO2含量较我们常用来生产加气混凝土的粉煤灰及硅砂低很多,加之电解锰渣的质量系数参照GB/T203-2008《用于水泥中的粒化高炉矿渣》计算仅为0.48,远低于1.2,可见其质量活性很差,且为酸性渣,这就是导致电解锰渣难于利用的主要原因。

1.1.3x射线衍射(XRD)分析

研究探讨至400℃之间出现3次吸热峰,这与CaSO4·2H2O脱水变成CaSO4·1/2H2O及CaSO4(Ⅲ)和CaSO4(Ⅱ)有关,在800℃左右,吸热峰再次出现,此时,CaSO4开始分解变成CaO及SO3。


1.1.5物理性能(见表3)


从表3可见,电解锰渣的细度较细,含水率较高,

放射性满足要求。

1.1.6颗粒粒径分布

由表3、4可见,电解锰渣<80μm的颗粒占97%,45μm方孔筛筛余(%)为6.2%,比表面积达542m2/kg,

图1锰渣XRD因而就其细度而言,不需要粉磨就可以用于生产加气混凝土砌块

从电解锰渣的XRD分析可见(图1),其主要含石混凝土。石英(SiO2)、二水石膏(CaSO42H2O)、黄铁矿(FeS2)、水钠锰1.1.7浸出毒性检测矿(K0.46Mn1.54Mn0.46O4(H2O)1.4)等稳定化合物。我们依据GB5085.3-2007《危险废弃物鉴别标准1.1.4差热(DTA)分析浸出毒性检测》对电解锰渣进行浸出毒性检测,检测从电解锰渣的DTA曲线(图2)可以看出,在常温结果见表5。
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电解锰渣的重金属浸出毒性检测可以看出,电解锰渣的浸出毒性并未超标,利用电解锰渣生产加气混凝土,由于形成新的水化产物,对现有重金属会有进一步的固化作用。

1.3水泥

采用贵州某水泥厂生产的42.5级普硅水泥。其

强度指标见表7。

表7强度指标

1.4生石灰

生石灰采用的是贵州长泰源纳米钙业科技有限公司机立窑煅烧生产的中速石灰,生石灰基本性质见


1.5脱硫石膏

脱硫石膏采用的是电厂企业的脱硫石膏,SO3含量为43.27%。

2电解锰渣alc板材 acc板材的研究

考虑到电解锰渣中毕竟含有35%左右的SiO2及10%左右的Al2O3和CaO,且电解锰渣中<80μm的颗粒占97%,含水率又高,就其细度及含水率而言很适合用于生产加气混凝土,但由于电解锰渣中SiO2含量远低于粉煤灰和硅砂,故本项目拟利用电解锰渣辅与一定硅砂,研究生产加气混凝土,从而解决电解锰渣至今“无人利用、无法利用”的局面,同时减少电解锰渣堆积对耕地的占用及对环境的污染。

2.1电解锰渣alc板材 acc板材试验方案

我们将硅砂和生石灰磨细至细度4900孔筛筛余≤15%,按图3所示工艺方案进行电解锰渣加气混凝土试验研究。

2.2电解锰渣alc板材 acc板材试验配方研究见表9

表9可以看出,在电解锰渣掺量达到40%的情况下,辅一定量的硅质材料和钙质材料,仍然可以产生出抗压强度和干密度均符合GB11968-2006《图3电解锰渣生产alc板材 acc板材的实验工艺过程表9电解锰渣alc板材 acc板材试验配比及结果

3电解锰渣制备alc板材 acc板材工艺参数的研究

在加气混凝土生产过程中,其水料比、预养时间、预养室温度、蒸压养护制度等工艺参数的选择和控制非常重要,关系到加气混凝土能否正常发气以及最终的产品质量。电解锰渣生产加气混凝土生产过程中,同样需要对这几个重要参数加以严格控制,以确保电解锰渣加气混凝土的产品质量。
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3.1水料比

水料比是指电解锰渣加气混凝土原料料浆中水和全部干基物料的质量比,水料比的控制关系到料浆能否正常发气,不出现塌模和憋气等现象,也是影响砌块质量的一个重要因素,因此必须对水料比进行精确控制,通常精确至0.01。

此外,在料浆浇注阶段,还要对料浆稠度进行控制,电解锰渣加气混凝土的料浆稠度应控制在160mm~200mm,超过200mm易引起塌模,低于160mm则发气困难。

3.2预养温度与预养时间

通过预养或静停,可以使电解锰渣加气混凝土坯体获得一定的强度,避免坯体进入高压釜蒸养时因升温速度快而产生开裂,缩短升温时间,确保电解锰渣加气混凝土产品质量。

预养时间一般取决于预养室的温度、石灰的细度、消化时间等,通常普通加气混凝土的预养室温为50℃~70℃,预养时间为1.5h~2h,电解锰渣加气混凝土的预养温度可控制在40℃~45℃,预养护时间控制在1h~1.5h。

3.3蒸压养护制度

电解锰渣加气混凝土蒸压养护时间一般控制8h~12h,其中升温和降温阶段分别需要1.5h和2.0h,在蒸汽压力1.3MPa下养护,至少需要蒸养7h~8h。

4电解锰渣氨气回收及回收工艺研究

由于电解锰渣是用硫酸溶液处理碳酸锰矿粉电解生产金属锰的工业固体废弃物,故电解锰渣中氨氮含量较高,每千克电解锰渣干渣中可溶性氨氮含量为6147mg,在试验研究过程中,我们发现电解锰渣本身是无异味的,但只要在电解锰渣中加入碱性物质,如水泥、生石灰等,即会释放出刺鼻的氨气味,究其原因,主要是电解锰渣中硫酸铵与水泥水化的氢氧化钙或生石灰水化形成的氢氧化钙反应释放出氨气,如下列化学反应所示。

(NH4)2SO4+Ca(OH)2→CaSO4+2NH3+2H2O

该化学反应即是电解锰渣加气混凝土生产过程中遇碱性物质时反应放出氨气,导致异味产生的原因。考虑周到职业健康安全管理的需要,为改善生产工人的工作环境,避免氨气对生产环境和大气造成污染,经反复研究后决定在电解锰渣料浆池中投入约3%~5%的生石灰,在电解锰渣进入车间生产加气混凝土前,提前让电解锰渣中硫酸铵与碱性物质反应,使得铵根大部分转化为氨气,释放氨气以改善生产车间工作环境,同时,通过对回收氨气的洗涤、利用硫酸吸收后浓缩结晶并进行干燥处理,最后得到硫酸铵产品。

5电解锰渣alc板材 acc板材的性能研究

我们按照表10配方在中试线生产电解锰渣加气混凝土,并在电解锰渣alc板材 acc板材中式线进行蒸压养护,最后送到检测公司按照GB11968-2006《alc板材 acc板材砌块》的技术要求进一步对电解锰渣加气混凝土的相关性能指标进行检测,其检测结果见表

表10电解锰渣alc板材 acc板材中试生产配方按照GB5085.3-2007《危险废弃物鉴别标准浸出毒性检测》对电解锰渣alc板材 acc板材砌块进行浸出毒性检测,

电解锰渣alc板材 acc板材砌块进行浸出毒性检测完全合格,由于电解锰渣alc板材 acc板材水化产物对电解锰渣重金属有一定的固化作用,加之电解锰渣掺量不算高,故砌块重金属含量较电解锰渣有较大幅度降低。

6结语

我们通过对电解锰渣理化性能及矿物组成测试分析,检测到电解锰渣中放射性并不超标,且其SiO2含量在35%左右,并含有一定量的Al2O3和CaO,另,电解锰渣中<80μm的颗粒占97%,含水率又高,就其细度及含水率而言很适合用于生产加气混凝土,但由于

电解锰渣中SiO2含量远低于粉煤灰和硅砂,属于低硅、低活性酸性废渣,直接利用有一定的技术难度,故在利用电解锰渣研究生产加气混凝土时,我们通过辅与一定硅砂和其他材料,成功解决了利用低硅、低活性酸性电解锰渣制备alc板材 acc板材砌块的关键技术,在全国范围内首次利用电解锰渣成功研制出符合GB11968-2006《alc板材 acc板材砌块》的技术要求电解锰渣alc板材 acc板材砌块,改变了电解锰渣在全国范围的至今“无人利用和无法利用”的局面,并合作共建了一条30万m3/年电解锰渣加气混凝土砌块生产示电解锰渣的资源化利用,提高电解锰渣的资源综合利范线,减少电解锰渣堆积对耕地的占用及对环境的污用率,促进新型墙体材料技术进步,促进循环经济建染,同时可以消化掉大量的电解锰渣,降低企业生产设的发展,该技术具有良好的经济效益、社会效益和成本,推动电解锰渣的资源化利用环境效益。