[发明专利]一种改性锰渣水泥掺合料制备复合硅酸盐水泥的方法

说明书

技术领域

本发明属于工业固体废物资源化利用技术领域，是一种对电解二氧化锰生产过程中的压滤渣（下文中简称“锰渣”）进行预处理改性后制成改性锰渣水泥掺合料，再与硅酸盐水泥熟料、粉煤灰及石灰石混合球磨生产复合硅酸盐水泥的技术方法。

背景技术

目前我国为世界上最大的水泥生产国和消费国，水泥年产量超过10亿吨，其中大部分为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥在生产过程中需要消耗大量的石灰石及粘土，产生大量的温室气体CO₂。与此同时，我国每年工业生产产生大量的工业废渣，这些工业废渣的大宗资源化利用成为当前工业固体废物处理的主攻方向，其中资源化利用在建材行业特别是水泥生产行业,减少硅酸盐水泥熟料的使用是一种有效的途径，也是促进水泥行业节能降耗、实现可持续发展的需要。

电解二氧化锰作为一种重要的电极材料，其生产的主流工艺为酸浸-除杂-电解工艺。该生产工艺产生大量的酸浸压滤渣，据统计每生产1吨电解二氧化锰，排放约5吨的废渣。我国作为世界上最大的电解二氧化锰生产大国，每年排放的锰渣超过500万吨。历年的累计堆存量更是数量巨大。这种废渣目前国内缺乏有效的利用途径，其堆存量日益增加，不仅占用土地、污染土壤、制约企业的可持续发展，而且已成为当地环境水体的主要污染源之一。

锰渣的主要成分是CaSO₄和SiO₂，两者的含量约占锰渣质量的80-85%，此外还含有少量Al₂O₃、Fe₂O₃及MnO₂等其他物质，是一种具有潜在水硬性类及工业废石膏类的工业固废。压滤后所得的锰渣含水25-30%，其中约18-20%为游离水，余下的则是与CaSO₄结合成CaSO₄·2H₂O的结合水存在，因此难以直接应用于水泥生产。锰渣中的硫酸钙以CaSO₄·2H₂O的形态存在，活性不高，目前国内利用锰渣制备水泥建材的研究主要有：将锰渣、石灰石、无烟煤等按“两磨一烧”传统工艺配料，经高温（1200-1400℃）煅烧成类硫铝酸盐水泥熟料；将经500-900℃煅烧锰渣加入到混凝土中取代部分水泥做成空心砌块或蒸养砖等。本发明技术在掌握锰渣物化特性的基础上，利用自然能脱除其中的大部分游离水，再经250℃-350℃的低温煅烧活化处理，在去除锰渣中的化学结合水的同时活化其中的硫酸钙，使得制成的改性锰渣水泥掺合料能大规模的用于复合硅酸盐水泥的生产，此发明技术国内尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性锰渣水泥掺合料制备复合硅酸盐水泥的方法。该方法不仅操作简单，还使得锰渣及粉煤灰等工业废渣得到了最大程度的资源化利用，避免了环境污染，实现了节能降耗的清洁生产；制成的复合硅酸盐水泥各项指标达到或优于国标的标准，具有较强的实用价值。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种改性锰渣水泥掺合料制备复合硅酸盐水泥的方法，包括以下步骤：

（1）制备改性锰渣水泥掺合料：锰渣经晾晒或风干使其中的游离水充分蒸发，然后在低温下进行煅烧处理，使得锰渣中的CaSO₄·2H₂O脱除结晶水；

（2）步骤（1）得到的改性锰渣水泥掺合料与硅酸盐水泥熟料（传统“两磨一烧”工艺制得）、粉煤灰及石灰石混合球磨后制得复合硅酸盐水泥。

步骤（1）中所述的锰渣为电解二氧化锰过程中产生的酸浸压滤渣。

步骤（1）中将锰渣经晾晒或风干使其脱水至含水率<15%。

步骤（1）中将晾晒或风干后的锰渣在250-350℃进行煅烧处理1-22h，出窑后慢冷至室温。

步骤（2）中复合硅酸盐水泥各组分配比为：改性锰渣水泥掺合料10-15%、硅酸盐水泥熟料57-70%、粉煤灰15-20%、石灰石5-8%。

步骤（2）中混合球磨后的细度需达到过80μm筛，筛余≤10%，符合《GB-175-2007通用硅酸盐水泥标准》的要求。