【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料，具体涉及一种电解锰渣协同处置磷石膏制备人造轻集料的方法。
技术介绍
1、我国是全球最大的电解锰生产、消费及出口国，但电解锰工业属于高能耗、重污染的行业，电解金属锰生产过程中会产生大量电解锰渣，是电解锰行业的重点污废，其有害成分主要为可溶性重金属和氨氮。据统计，每生产1吨金属锰约产生10吨电解锰渣，未资源化利用的电解锰渣每年新增约1000万吨，2023年国内已累积超过8000万吨。目前，企业尚未找到妥善处理电解锰渣的方法，一般将电解锰渣进行露天堆放，随着雨水冲刷和日晒风蚀，会造成土壤、水、大气污染，对生态环境造成破坏。
2、磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其综合治理是世界性难题，也是制约磷化工及新能源材料产业发展的最大障碍。目前，我国磷石膏堆存量为8亿多吨，年产量约7700万吨，磷石膏的存量大、组成复杂、低附加值、技术不成熟等多因素成为导致磷石膏利用困难的重要原因。
3、人造轻集料具有密度低、筒压强度高、保温隔热、低吸水率、抗渗、抗冻、抗碱集料反应等优异性能，可用于建材、化工、污水处理、花卉养殖等多个领域，有着广泛的应用前景和良好的经济效益。已有一些科研人员对电解锰渣的资源化利用进行了研究，如中国专利技术专利申请cn104446363a“一种碳酸锰渣制备陶粒的方法”和cn104446364a“一种电解硫酸锰渣制备陶粒的方法”，配料中均使用了粉煤灰，而粉煤灰、矿渣、硅灰等固废的价格较高，用途广泛，在市场上早已不属于经济型固废的范畴，会增加处理电解锰渣的成本，且所制陶粒并未展示其
4、能否将工业固废电解锰渣和磷石膏协同处置并大量用于制备人造轻集料，降低成本和能耗，使产品中硫含量尽可能低，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种电解锰渣协同处置磷石膏并制备人造轻集料的方法，将电解锰渣中的还原组分用于磷石膏的分解，不需要额外加入碳质原料营造还原气氛，实现工业固废电解锰渣和磷石膏的有效协同利用并节约能源、降低成本，同步制得人造轻集料，且制备方法更适用于工业的推广和应用。
2、为达到上述目的，采用技术方案如下：
3、一种电解锰渣协同处置磷石膏制备人造轻集料的方法，包括以下步骤：
4、(1)按重量份数计电解锰渣60-80份，磷石膏20-40份，矿山剥离土1-20份，干燥、破碎、混合粉磨；
5、(2)所得混合料加水制成料球，干燥；
6、(3)将干燥后的料球在缺氧或无氧的环境下煅烧，煅烧完成后冷却得到人造轻集料。
7、按上述方案，步骤(1)中所述电解锰渣的主要化学成分按质量百分数计包括sio2：30-45％；al2o3：2-10％；fe2o3：2-10％；cao：5-15％；mgo：0-5％；mno：0-10％；so3：15-25％；烧失量20-25％。
8、按上述方案，步骤(1)中所述磷石膏的主要化学成分按质量百分数计包括sio2：0-10％；al2o3：0-1％；fe2o3：0-1％；cao：25-35％；mgo：0-1％；so3：40-45％；烧失量15-25％。
9、按上述方案，步骤(1)中所述矿山剥离土的主要化学成分按质量百分数计包括sio2：40-60％；al2o3：10-25％；fe2o3：5-15％；cao：0-3％；mgo：0-3％；so3：0-1％；烧失量：4-10％。
10、按上述方案，步骤(2)中所述料球的直径为1-3cm。
11、按上述方案，步骤(3)中所述煅烧的温度为1050-1150℃，煅烧时间为5-30min，煅烧环境的o2浓度为0-10％。
12、按上述方案，步骤(3)所得人造轻集料为cas2、cms2、sio2、玻璃相的复合体系，so3含量≤1wt％。
13、相对于现有技术，本专利技术有益效果如下：
14、(1)电解锰渣中的硫并不是全部以难脱硫的水合caso4的形式存在，还含有mnso4、(nh4)2so4等容易分解脱硫的硫酸盐，以及能与caso4发生反应并脱硫的s-，许多电解锰渣以粉状的形式就可以在1000-1100℃缺氧或无氧条件下分解并脱硫。工艺上由于煤需要充分燃烧来提供热量，不可能创造出完全无氧的煅烧条件，本专利技术中采用成球法将电解锰渣中的潜在还原成分s-、nh4+、mn2+封闭在球体内部，使其不易在煅烧中接触空气中的o2而被氧化，此时还原组分是过量的，配入磷石膏后，能充分利用该过量的还原组分来使磷石膏分解并脱硫，配料中电解锰渣的利用率≥60％、磷石膏的利用率≥20％，总利用率≥80％，实现工业固废电解锰渣和磷石膏的有效协同利用并节约了能源、降低了成本，同步制得人造轻集料，而人造轻集料的制备适合成球煅烧工艺。
15、(2)本专利技术制得的人造轻集料的so3含量≤1％，在应用过程中不会因为硫含量过高而导致s-与水接触后释放有毒、有臭鸡蛋气味的h2s或在混凝土中so42-造成硫酸盐侵蚀破坏的问题。
16、(3)本专利技术制得的人造轻集料为cas2、cms2、sio2、玻璃相的复合体系，烧成温度低，筒压强度高。
17、(4)化学成分中cao虽然有助熔作用，但会导致烧成范围窄，因此采用cao含量低的矿山剥离土进行调整，更利于应用。
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1.一种电解锰渣协同处置磷石膏制备人造轻集料的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述电解锰渣协同处置磷石膏制备人造轻集料的方法，其特征在于步骤(1)中所述电解锰渣的主要化学成分按质量百分数计包括SiO2：30-45％；Al2O3：2-10％；Fe2O3：2-10％；CaO：5-15％；MgO：0-5％；MnO：0-10％；SO3：15-25％；烧失量20-25％。
3.如权利要求1所述电解锰渣协同处置磷石膏制备人造轻集料的方法，其特征在于步骤(1)中所述磷石膏的主要化学成分按质量百分数计包括SiO2：0-10％；Al2O3：0-1％；Fe2O3：0-1％；CaO：25-35％；MgO：0-1％；SO3：40-45％；烧失量15-25％。
4.如权利要求1所述电解锰渣协同处置磷石膏制备人造轻集料的方法，其特征在于步骤(1)中所述矿山剥离土的主要化学成分按质量百分数计包括SiO2：40-60％；Al2O3：10-25％；Fe2O3：5-15％；CaO：0-3％；MgO：0-3％；SO3：0-1％；烧失量：4-10％。
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6.如权利要求1所述电解锰渣协同处置磷石膏制备人造轻集料的方法，其特征在于步骤(3)中所述煅烧的温度为1050-1150℃，煅烧时间为5-30min，煅烧环境的O2浓度为0-10％。
7.如权利要求1所述电解锰渣协同处置磷石膏制备人造轻集料的方法，其特征在于步骤(3)所得人造轻集料为CAS2、CMS2、SiO2、玻璃相的复合体系，SO3含量≤1wt％。
...【技术特征摘要】
1.一种电解锰渣协同处置磷石膏制备人造轻集料的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述电解锰渣协同处置磷石膏制备人造轻集料的方法，其特征在于步骤(1)中所述电解锰渣的主要化学成分按质量百分数计包括sio2：30-45％；al2o3：2-10％；fe2o3：2-10％；cao：5-15％；mgo：0-5％；mno：0-10％；so3：15-25％；烧失量20-25％。
3.如权利要求1所述电解锰渣协同处置磷石膏制备人造轻集料的方法，其特征在于步骤(1)中所述磷石膏的主要化学成分按质量百分数计包括sio2：0-10％；al2o3：0-1％；fe2o3：0-1％；cao：25-35％；mgo：0-1％；so3：40-45％；烧失量15-25％。
4.如权利要求1所述电解锰渣协同处置磷石膏制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：李叶青，张克昌，孙航，余松柏，胡东甫，卢嘉砾，刘跃华，
申请(专利权)人：华新水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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