电解锰渣性质的研究及资源化利用

发布时间：2017-06-18 19:14

  本文关键词：电解锰渣性质的研究及资源化利用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电解锰渣是湿法冶炼金属锰的残渣,随着冶金、航空航天、化工等工业对锰这一基础材料的需求增大,加之我国锰矿石品味较低,电解锰渣的产生量正逐年增加。工业上直排的锰渣多采用露天堆放的处置方式,不仅占用大量的土地资源,其高浓度废水浸出会造成土壤重金属污染、土壤板结;浸出和雨水淋洗情况下,还会造成地表水锰和氨氮超标,并存在泥石流隐患,由此引发诸多环境问题。本文为降低电解锰渣对环境的危害并提高其在水泥产品中的掺入量,在对电解锰渣基础理化性质、重金属全量及形态、浸出毒性等性质进行测试分析的前提下,利用碱激发技术处理电解锰渣制备水泥掺合料,为处理电解锰渣开辟新的方向。通过实验,本研究得到如下结论:本实验所用电解锰渣原样为黑色粘稠状固体,密度为1.951g/cm3,含水率为27.28%,pH为6.08。电解锰渣中主要元素包括O、Si、S、Ca等。其化学组成中大部分为SiO2、SO3、CaO、Al2O3等粘土类矿物,且不具备火山灰活性。电解锰渣重金属全量测试结果表明:电解锰渣中重金属以Mn、Pb、Zn、Cu较多,其中Mn的含量高达48825mg/kg。重金属形态测试结果表明:电解锰渣中可交换态以Cd、Mn的含量最高,碳酸盐结合态中以Zn、Cd、Mn含量居多,铁-锰氧化物结合态主要为Mn、Zn,有机结合态主要为Zn、Cd、Cu,而残渣态中主要为Cr、Pb、Ni、Cu。重金属Cr除残渣态外,其余四种形态含量均低于检出限。浸出毒性实验表明:振荡方式对锰渣浸出液中同一金属离子的浸出浓度影响较大,翻转振荡较水平振荡更有利于金属离子的溶出;在液固比为5:1时,各金属浸出浓度最大,且随着液固比的增大,检出的各金属的浸出浓度总体上逐渐降低,且减小的速率先快后慢;随着浸取液pH值的增加各金属的浸出浓度总体上呈现减小的趋势,酸性环境更有利于金属离子的溶出。碱激发电解锰渣部分替代水泥制备胶凝材料实验分别研究了碱激发剂、养护条件等对碱激发电解锰渣-水泥体系抗压强度的影响,正交试验表明当水灰比为0.38、75oC下养护12h时,将15%经NaOH(Na2O当量为10%)激发的电解锰渣作为掺合料与水泥混合后制得的试件其3d、7d、28d抗压强度最大,分别可达29.03 MPa、37.14 MPa、45.08MPa。这意味着,从抗压强度方面考虑,利用电解锰渣部分替代传统硅酸盐水泥作为胶凝材料是可行的。
【关键词】：电解锰渣 碱激发 胶凝材料 资源化利用
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X757
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 电解锰渣概述9-10
• 1.2.1 电解锰生产工艺9-10
• 1.2.2 电解锰渣的危害10
• 1.3 电解锰渣研究现状10-15
• 1.3.1 电解锰渣基础研究10-11
• 1.3.2 有价金属的回收11
• 1.3.3 电解锰渣作肥料11-12
• 1.3.4 电解锰渣净化废水12
• 1.3.5 电解锰渣的资源化利用12-15
• 1.4 碱激发胶凝材料简介15-16
• 1.4.1 碱激发胶凝材料的发展历程15
• 1.4.2 碱激发胶凝材料的组成15-16
• 1.4.3 碱激发电解锰渣研究现状16
• 1.5 本课题的研究目的及研究内容16-18
• 1.5.1 研究目的16
• 1.5.2 主要研究内容16-17
• 1.5.3 技术路线17-18
• 2 实验内容与测试方法18-25
• 2.1 化学试剂与实验仪器18-19
• 2.1.1 实验原材料18
• 2.1.2 化学试剂18-19
• 2.1.3 化学仪器19
• 2.2 电解锰渣基本理化性质的测定19-21
• 2.2.1 电解锰渣pH的测试19
• 2.2.2 电解锰渣含水率的测试19-20
• 2.2.3 电解锰渣密度的测试20
• 2.2.4 电解锰渣堆积密度的测试20
• 2.2.5 X射线荧光光谱分析20
• 2.2.6 火山灰活性实验20-21
• 2.2.7 水溶性二价锰的测试21
• 2.3 电解锰渣重金属的测定21-22
• 2.3.1 重金属全量的测试21-22
• 2.3.2 重金属形态的测试22
• 2.4 电解锰渣浸出毒性实验22-23
• 2.4.1 不同振荡方式对浸出毒性的影响23
• 2.4.2 液固比对浸出毒性的影响23
• 2.4.3 pH对浸出毒性的影响23
• 2.5 碱激发电解锰渣胶凝材料的性能研究23-25
• 3 电解锰渣理化性质研究25-29
• 3.1 电解锰渣pH的测试25
• 3.2 电解锰渣含水率的测试25
• 3.3 电解锰渣密度的测试25
• 3.4 电解锰渣堆积密度的测试25-26
• 3.5 电解锰渣元素及氧化物分析26-27
• 3.6 电解锰渣火山灰活性的测试27-28
• 3.7 本章小结28-29
• 4 电解锰渣重金属测试结果29-33
• 4.1 重金属全量的测试结果29
• 4.2 重金属形态的测试结果29-32
• 4.3 本章小结32-33
• 5 浸出毒性实验结果33-39
• 5.1 不同振荡方式对浸出毒性的影响33-34
• 5.2 液固比对浸出毒性的影响34-36
• 5.3 pH对浸出毒性的影响36-38
• 5.4 本章小结38-39
• 6 碱激发电解锰渣部分替代水泥制备胶凝材料39-49
• 6.1 碱激发剂种类和掺量对电解锰渣强度影响39-41
• 6.2 碱激发电解锰渣掺量对水泥的强度影响41-43
• 6.3 水灰比对胶凝体系的影响43-44
• 6.4 养护温度对胶凝体系的影响44-45
• 6.5 养护时间对胶凝体系的影响45
• 6.6 正交试验确定最佳的实验工艺45-47
• 6.7 本章小结47-49
• 7 结论与建议49-52
• 7.1 结论49-50
• 7.2 建议50-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-58
• 附录58
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录58

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