论文部分内容阅读
电解锰渣是电解锰工艺的副产品,对生态环境具有较大的潜在危害。目前,电解锰行业急需解决的问题就是如何有效处理和资源化利用电解锰渣。本文对电解锰渣制备微晶玻璃的关键因素和相关机理进行了系统研究,进而提出针对性的处理方法,以期实现利用电解锰渣制备微晶玻璃的高值化资源化利用。本研究工作的主要内容包括:1、电解锰渣浮选脱除石膏。以电解锰渣为原料,研究电解锰渣浮选石膏的工艺流程和浮选药剂及用量。2、电解锰渣制备微晶玻璃。采用烧结法,以电解锰渣及电解锰渣浮选尾矿为原料制备微晶玻璃,研究电解锰渣微晶玻璃的析晶动力学和晶体生长指数,研究不同条件制备的微晶玻璃的晶粒大小、结晶度、物理性能和微晶玻璃中锰的赋存形态。3、以煤矸石为组分配伍,制备电解锰渣-煤矸石微晶玻璃,以期实现以废治废。本论文取得的主要成果和主要结论如下:(1)电解锰渣浮选石膏的最佳工艺流程为先加入起泡剂甲基异丁基甲醇(MIBC),用量150 g/t,反应2分钟后,充气刮泡5分钟,预先去除矿浆中极细小的颗粒,再调节矿浆pH为5~6,加入抑制剂硅酸钠,用量600 g/t,反应2分钟后再加入捕收剂十二胺,用量300 g/t,反应3分钟,充气刮泡5分钟,浮选泡沫即为石膏浮选精矿。浮选精矿中二水石膏的含量为87.41%,产率为19.37%,回收率为28.02%。(2)电解锰渣微晶玻璃以透辉石(含铁)为主晶相,以普通辉石和锰辉石为次晶相。利用Ozawa法和Kissinger法对电解锰渣玻璃粉析晶活化能进行计算,结果分别为198.06 KJ/mol和178.16 KJ/mol,在升温速率为10℃/min时,以Ozawa法和Kissinger法结果计算晶体生长指数n分别为1.02和1.13,析晶机理为表面析晶。最佳条件下,电解锰渣微晶玻璃在透辉石(含铁)((?)21)晶面的晶粒尺寸为58.05 nm,结晶度为33.95%,密度为2.58 g/cm~3,吸水率为0.005%,耐酸性K值为0.11%,耐碱性K值为0.16%。电解锰渣微晶玻璃中的锰在核化温度较低时主要进入玻璃相中,随着核化温度的增加,锰参与结晶,形成了锰辉石,少部分锰进入了玻璃相中。(3)在电解锰渣:煤矸石比例为9:1时,制得的微晶玻璃以透辉石(含铁)为主晶相,以钙长石为次晶相。随着煤矸石比例的增加,微晶玻璃主晶相变为钙长石,次晶相变为透辉石(含铁)和赤铁矿。利用Ozawa法和Kissinger法计算电解锰渣与煤矸石比例分别为9:1、8:2、7:3、6:4和5:5时玻璃粉的析晶活化能,Ozawa法计算结果分别为311.54 KJ/mol、353.78 KJ/mol、410.65 KJ/mol、430.19 KJ/mol和467.02 KJ/mol,Kissinger法计算结果分别为292.58 KJ/mol、334.24 KJ/mol、392.77 KJ/mol、409.57 KJ/mol和446.40 KJ/mol。在升温速率为10℃/min时,电解锰渣-煤矸石玻璃粉的晶体生成指数n都小于3,析晶机理为表面析晶。电解锰渣-煤矸石微晶玻璃的耐碱性优于耐酸性。电解锰渣-煤矸石微晶玻璃中的锰大部分在参与结晶,形成锰辉石,其余的锰进入了玻璃相中。(4)电解锰渣微晶玻璃和电解锰渣-煤矸石微晶玻璃浸出毒性结果显示电解锰渣微晶玻璃锰浸出浓度最高为0.015 mg/L,电解锰渣-煤矸石微晶玻璃锰浸出浓度最高为0.026 mg/L,锰的浸出浓度均低于国家污水排放阈值2 mg/L。电解锰渣微晶玻璃和电解锰渣-煤矸石微晶玻璃对锰固化效果优异。