一种电解锰渣砖及其制备方法 技术领域：
本发明涉及一种电解锰渣砖及其制备方法，属于废渣利用技术领域。
背景技术：
电解锰渣是用硫酸溶液处理碳酸锰矿粉、电解生产二氧化锰时所排放的工业废渣；其外观为黑色细小颗粒，含水率为30～40％，沉淀后为板结块状；其矿物成分主要为二水石膏、石英、水化硅酸二钙等。目前我国的电解锰年产能力已超过60万吨，废渣年排放量超过200万吨，由于电解锰渣地排放量大，且含有一定量的有害元素，会对环境造成污染，故对其加以综合利用，是促进我国循环经济的大势所趋。
电解锰渣的化学成份如下：
根据国标GB/T203-1994的规定，参照矿渣质量系数来计算锰渣质量系数，其结果为：
a.锰渣的质量系数K＝(CaO+MgO+Al2O3)/(SiO2+MnO+TiO2)
＝16.88/35.86
＝0.48＜1.2(不合格)
b.锰渣的碱性系数M0＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)
＝11.5/36
＝0.32＜1为酸性渣
可见，由于电解锰渣的活性很差，故而电解锰渣的综合利用对广大科技工作者来说都是一个难题。
电解锰渣的主要成份为硫酸钙，因而现有技术中大多利用电解锰渣来代替石膏作水泥缓凝剂用。也有将电解锰渣烘干后在700～800℃下煅烧后与粉煤灰复合作为水泥混合材料的，但成本太高，技术上可行，经济上不可行。此外，还有利用电解锰渣提炼锰、利用电解锰渣生产肥料、生产水泥等报道。
发明内容：
本发明的目的在于：提供一种电解锰渣砖及其制备方法。本发明以电解锰渣为主要原料，添加一定量的水泥、硅质材料、生石灰以及少量表面活性剂，可制得28天强度为20～30MPa的锰渣砖。
本发明是这样构成的：一种电解锰渣砖，按照重量百分比计算，它是以电解锰渣60％～70％、生石灰5％～10％、水泥10％～20％、硅质材料10％～20％和表面活性剂0.5％～1％为原料，加入适量水混合制成的。
按照重量百分比计算，优选的电解锰渣砖是以电解锰渣65％、生石灰5％、水泥14％、硅质材料15％和表面活性剂1％为原料，加入适量水混合制成的。
硅质材料是以SiO2为主要成份的材料，前述硅质材料中SiO2含量≥80％，越高越好。常用的硅质材料为石英砂或砂岩细集料等。
表面活性剂是指含有憎水基团的极性分子材料，可降低拌合用水量，提高强度。前述表面活性剂为聚羧酸类材料或萘磺酸甲醛缩合物等。
所加入的水量与原料的总重量之比(水料比)为0.038～0.14∶1。
本发明所述电解锰渣砖的制备方法为：先将生石灰磨细至比表面积320～350m2/kg(即4900孔筛筛余≤10％)，再按比例称取电解锰渣、磨细生石灰、水泥、硅质材料、表面活性剂，和水一起加入强制式搅拌机中搅拌2～3分钟，将拌合好的制砖料放入制砖模具内，采用振动成型工艺成型即可。
成型之后的电解锰渣砖采用蒸压养护或自然养护。
所述的蒸压养护是在8～12个大气压下的蒸压养护，养护时间8～12小时，养护周期较短。
所述的自然养护是放在空气中养护，成型24小时之后可适当浇水，养护时间28天(周期较长)，即达到设计标号。
本发明以电解锰渣为主要原料，按上述配比添加一定量的水泥、硅质材料、磨细生石灰以及少量表面活性剂；采用强制式搅拌机搅拌，振动成型工艺成型，蒸压养护或自然养护，所制得的锰渣砖28天抗压强度在20～30MPa，抗折强度4.5～6.5Mpa，容重1500～1700kg/m3。
本发明所制得的电解锰渣砖比普通的粘砖强度高，容重小，符合JC239-2001粉煤灰砖的技术要求，且比粉煤灰砖容重小，其强度相当于MU15～MU30粉煤灰砖。
JC239-2001粉煤灰砖的强度指标：
本发明电解锰渣砖与粉煤灰砖的比较：
名称 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 容重(kg/块) 本发明电解锰渣砖 26.6 5.94 2.3 MU25粉煤灰砖 25.0 5.0 3
采用本发明所述的技术方案，其锰渣吃渣量在60％以上，不仅有效利用了工业固体废弃物电解锰渣，减少了对环境的污染，而且不需烘干锰渣，可节省大量能耗(在含水率为30～40％的情况下，锰渣烘干费用大约为70～80元/吨左右)。
具体实施方式：
本发明的实施例1：电解锰渣砖的制备：
将生石灰磨细至比表面积330～350m2/kg(由于粗颗粒状生石灰反应速度慢，且易引起局部体积膨胀，导致安定性破坏问题，故须先将生石灰磨细)，称取电解锰渣(含水率32％)65kg、磨细生石灰5kg、水泥14kg、石英砂15kg、萘磺酸甲醛缩合物1kg，和7.6kg水一起加入强制式搅拌机中搅拌2～3分钟，将拌合好的制砖料放入制砖模具内，采用常规振动成型工艺振动密实并成型；将成型之后的砖进行蒸压养护：即在8～12个大气压下的蒸压养护，养护时间10小时，即得成品砖。
本发明的实施例2：将生石灰磨细至比表面积320～340m2/kg，称取电解锰渣(含水率32％)60kg、磨细生石灰9.5kg、水泥20kg、砂岩细集料(SiO2含量≥85％)10kg、聚羧酸类材料0.5kg，和8.9kg水一起加入强制式搅拌机中搅拌2～3分钟，将拌合好的制砖料放入制砖模具内，采用振动成型工艺振动密实并成型；将成型之后的砖进行自然养护：即放在空气中养护，成型24小时内不能淋雨，之后可适当浇水，养护时间28天，即得电解锰渣砖。
本发明的实施例3：将生石灰磨细至4900孔筛筛余≤10％，称取电解锰渣(含水率32％)63kg、磨细生石灰6kg、水泥10kg、石英砂20kg、萘磺酸甲醛缩合物1kg，和9.3kg水一起加入强制式搅拌机中搅拌2～3分钟，将拌合好的制砖料放入制砖模具内，采用常规振动成型工艺成型；将成型之后的砖进行蒸压养护：即在8～12个大气压下的蒸压养护，养护时间12小时，即得电解锰渣砖。
本发明的实施例4：将生石灰磨细至比表面积320～350m2/kg，称取电解锰渣(含水率32％)70kg、磨细生石灰8kg、水泥10kg、砂岩细集料(SiO2含量≥82％)11.2kg、聚羧酸类材料0.8kg，和3.8kg水一起加入强制式搅拌机中搅拌2～3分钟，将拌合好的制砖料放入制砖模具内，采用振动成型工艺振动密实并成型；将成型之后的砖进行自然养护：即放在空气中养护，成型24小时内不能淋雨，之后可适当浇水，养护时间28天，即得电解锰渣砖。
本发明的实施例5：将生石灰磨细至4900孔筛筛余≤10％，称取电解锰渣(含水率32％)61.5kg、磨细生石灰10kg、水泥16kg、硅质材料(SiO2含量≥80％)12kg、表面活性剂0.5kg，和14kg水一起加入强制式搅拌机中搅拌2～3分钟，将拌合好的制砖料放入制砖模具内，采用振动成型工艺成型；将成型之后的砖进行蒸压养护：即在8～12个大气压下的蒸汽压养护，养护时间8小时，即得电解锰渣砖。