【摘要】：電解錳渣(Electrolytic manganese residue,記為EMR,簡稱“錳渣”)是電解錳行業(yè)生產(chǎn)電解錳時產(chǎn)生的一種固體廢渣,隨著電解錳需求量的增加、錳礦品位的降低,我國錳渣總量已超過6000萬t,每年新增1000萬t。大多數(shù)企業(yè)將其直接長期露天堆放,不僅會浪費土地資源,也會嚴重污染周邊環(huán)境。因此,對錳渣進行合理的資源化利用及減量化處理具有重要的現(xiàn)實意義。我國的耕地土壤缺有效硅面積已達50%以上,對土壤有效硅的需求量日益增加,僅靠土壤硅的自然風化作用及農(nóng)作物桔梗還田等已無法維持土壤中有效硅的平衡。錳渣是一種重要的硅源,以其為原料對硅進行活化,不僅能解決有效硅資源嚴重不足問題,也是實現(xiàn)錳渣減量化處理的有效途徑。本論文通過對錳渣鈉鹽焙燒硅活化條件及焙燒過程理論進行深入系統(tǒng)的研究,具體內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)錳渣基本性質(zhì)研究通過對廣西中信大錳的錳渣化學成分、礦物組分分析表明,EMR的元素組成為Si、Ca、S、Fe、Al、Mn等,其所對應的氧化態(tài)含量為:SiO_2(24.14%)、CaO(14.96%)、SO_3(27.58%)、Fe_2O_3(8.57%)、Al_2O_3(2.46%)、MnO(1.24%),有效硅僅為0.13%。Si主要賦存于石英、薔薇輝石、鐵輝石、正長石、透長石和白云母中,且石英多以單體礦物形式產(chǎn)出。(2)硅活化條件對比研究通過對比馬弗爐焙燒活化、機械球磨及微波燒結(jié)爐焙燒活化三種不同活化方式對硅的活化效果,結(jié)果表明:單獨的機械力只能減小物料顆粒的尺寸,增大其比表面積,對有效硅含量的提高不明顯,只有在加入焙燒助劑的條件下,才能明顯的提高EMR中有效硅含量。三種活化方式中,微波燒結(jié)爐焙燒活化效果最好。在機械球磨的前提下,其經(jīng)響應面法優(yōu)化后最佳焙燒工藝條件為:球磨時間為80min、焙燒溫度為854℃、焙燒時間為43min、微波功率為2608W、EMR/Na_2CO_3=1/0.55,活化有效硅可達18.16%。(3)焙燒活化行為機理研究采用熱力學計算軟件對錳渣中加入助劑碳酸鈉后,多種物質(zhì)可發(fā)生的化學反應進行分析,確定了二氧化硅與碳酸鈉的反應及生成硅酸鹽的難易程度。根據(jù)鈉鹽焙燒EMR的焙燒動力學方程可得:化學反應控制的表觀活化能為87.77kJ·mol~(-1),擴散控制的表觀活化能為45.33 kJ·mol~(-1)�；瘜W反應控制的活化能高于擴散控制的表觀活化能,因此,化學反應控制為鈉鹽焙燒過程影響有效硅含量的主要控制步驟。XRD和FTIR分析結(jié)果表明,直接高溫焙燒電解錳渣不能活化其中的硅,只有在焙燒助劑存在的條件下,錳渣中SiO_2才能轉(zhuǎn)化為可溶性硅;利用SEM微觀形貌分析表明,錳渣中主要是柱狀、條狀和不規(guī)則的物質(zhì),另有一部分不規(guī)則的顆粒狀物質(zhì)存在于其縫隙中,一些較小的顆粒黏著在一起,形成了堆砌的結(jié)構(gòu)。經(jīng)碳酸鈉焙燒后的錳渣,其顆粒表層形成了無定形結(jié)構(gòu)和多孔膨松體,這種結(jié)構(gòu)可以增加土壤的透氣性能,為電解錳渣作為土壤有效硅資源奠定了基礎(chǔ)。
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中南民族大學碩士學位論文第 1 章 緒論1.1 錳礦的分布及錳渣的來源1.1.1 錳礦資源的分布世界錳礦資源非常豐富，據(jù)資料統(tǒng)計，至 2008 年底，世界錳礦石儲量達 57.0億 t。其中，南非的錳礦資源基礎(chǔ)儲量達 40.0 億 t，位列第一；烏克蘭緊隨其后，，錳礦基礎(chǔ)儲量為 5.2 億 t，分別占全球錳礦石儲量的 77%和 10%。；印度占 3%、澳大利亞占 3%、中國和加蓬均占 2%，另外還有 1%分布在巴西，如圖 1.1（a）所示。由此可見錳礦資源分布極度不均勻。

圖 1.2 電解錳渣的產(chǎn)生過程Fig. 1.2 Production process of electrolytic manganese residue1.1.3 電解錳渣的危害每生產(chǎn) 1t 電解錳要排 7～9t 電解錳渣[1-2]。隨著錳礦品味越來越低，電解逐年增長，且電解錳渣含有重金屬等污染物，會對人體的健康及環(huán)境造成危
【學位授予單位】：中南民族大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X781.1

【參考文獻】

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1 龐建濤;肖U

本文編號：2633929