锰渣资源化利用试验研究

论文摘要

锰渣是企业加工提炼金属锰等产品所排放的固体废弃物。当前贵州遵义等地区锰渣排量巨大,每生产1t锰要排放8-10t以上的锰渣。而到目前为止,遵义地区锰渣还没有得到很好地利用,所排放的大量锰渣堆积占用大片土地,对环境造成严重污染,危害人类健康,破坏生态平衡。因此,锰渣资源化利用已成为锰业可持续发展的关键。论文阐述了锰渣国内外综合利用现状,开展了遵义锰渣理化性质研究,锰渣酸法浸出锰最佳条件试验,锰渣制备建筑陶瓷砖及工艺陶瓷试验研究。在查阅大量文献资料的基础上,发现利用锰渣制备陶瓷为一较新颖的课题,在国内锰渣综合利用研究中尚属空白,故而本研究应有重要的理论研究意义及开发利用经济价值。论文以遵义锰渣为试验研究对象,通过化学全分析、红外光谱分析、热分析及X射线衍射分析等现代测试分析手段,分析了锰渣矿物组成、化学组成等理化特性,研究了矿物的性质及矿物材料基本性能。以锰渣为原料,硫酸作浸取剂,采用冷法浸出锰工艺,研究了硫酸用量、液固比、反应时间、搅拌强度等因素对锰浸出率的影响,确定了适宜的酸浸条件为:锰渣与浓硫酸的比例10（g）∶5（mL）,液固比为3∶1,反应时间2h,搅拌速度为150r/min时,锰的浸出率可达到86.53%。采用CaO—Al2O3—SiO2三元系统相图从理论上确定锰渣陶瓷砖坯体原料配方,通过半干压成型、干燥、烧结等工艺制得锰渣陶瓷砖。论文利用XRD、EPMA等现代测试技术对锰渣陶瓷砖微观结构及物理化学性能进行了测试分析,试验表明锰渣陶瓷砖某些物理性能均能达到陶瓷砖国标要求,锰渣制备建筑陶瓷砖是可行的。论文从工艺陶瓷配料、成型、烧成等工艺方面初步探索了锰渣制备工艺陶瓷的可行性,试验表明锰渣可塑性较差,加入一定量可塑性较好的粘结原料后坯体成型较好,烧成工艺陶瓷品质优良,试验证明利用锰渣来制备工艺陶瓷是可行的。论文提出了锰渣酸浸二次回收锰资源、锰渣制备建筑陶瓷砖及工艺陶瓷等锰渣综合利用途径,为遵义锰渣资源化利用提供了可靠的理论依据,也将为贵州省锰工业的可持续发展和环境保护带来较大的经济效益和社会效益。该研究成果证明锰渣具有综合利用、开展循环经济的潜在价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 锰渣国内外研究现状
• 1.3 遵义地区锰渣资源及性质
• 1.3.1 遵义锰渣资源
• 1.3.2 锰渣化学组成分析
• 1.3.3 锰渣XRD分析
• 1.3.4 锰渣红外分析
• 1.3.5 锰渣热重分析
• 1.4 研究目的及意义
• 1.5 研究的内容方法及技术路线
• 1.5.1 本文研究的主要内容
• 1.5.2 本文研究拟采取的技术路线
• 1.6 论文完成工作量
• 第2章 锰渣酸浸试验
• 2.1 锰及锰化学加工
• 2.1.1 锰及锰的通性
• 2.1.2 锰矿化学加工
• 2.2 试验原理及目的
• 2.2.1 锰渣的浸取过程原理
• 2.2.2 酸浸试验目的
• 2.3 试验部分
• 2.3.1 试验原料准备
• 2.3.2 主要试验设备和仪器
• 2.3.3 试验内容及方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 单因素试验结果分析
• 2.4.3 正交试验结果分析
• 2.5 经济效益初步估算
• 2.6 本章小结
• 第3章 锰渣烧制陶瓷砖试验
• 3.1 陶瓷砖
• 3.1.1 釉面内墙砖
• 3.1.2 外墙砖
• 3.1.3 地砖
• 3.1.4 利用锰渣研制陶瓷砖的前景
• 3.2 原料的选择和配方设计
• 3.2.1 原料分析
• 3.2.2 陶瓷砖原料制备
• 3.2.3 配方设计
• 3.3 锰渣陶瓷砖制备工艺
• 3.3.1 工艺流程
• 3.3.2 坯体成型
• 3.3.3 坯体干燥
• 3.3.4 烧结
• 3.4 性能检测分析方法
• 3.4.1 吸水率测试
• 3.4.2 收缩率测试
• 3.4.3 抗折强度测试
• 3.4.4 陶瓷砖的微观结构分析
• 3.4.5 X-射线衍射分析
• 3.5 陶瓷砖性能分析
• 3.5.1 焙烧后陶瓷砖表观质量
• 3.5.2 物理性能
• 3.5.3 微观结构观察分析
• 3.5.4 XRD分析
• 3.6 经济效益简要分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 锰渣烧制工艺陶瓷初步试验
• 4.1 工艺陶瓷
• 4.2 原料的选择和配方设计
• 4.2.1 原料分析
• 4.2.2 原料制备
• 4.2.3 配方设计
• 4.3 锰渣工艺陶瓷砖制备工艺
• 4.3.1 工艺流程
• 4.3.2 拉坯成型
• 4.3.3 坯体干燥
• 4.3.4 烧成
• 4.4 试验结果分析
• 4.5 经济效益简要分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 存在问题及建议
• 5.3 对研究成果的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录