电解锰渣的物相成分与烧结特性研究

锰渣是电解锰时产生的酸性固体滤渣,含大量有害物质而污染环境。采用XRD、XRF、材料测试机和SEM,研究了锰渣的物相成分和烧结特性。锰渣主要含石英(SiO_2)和石膏(CaSO_4·2H_2O),成分主要是Al_2O_3、Fe_2O_3、MgO、MnO等氧化物。在960~1020℃内样品吸水率、气孔率随温度升高而增大,而密度和强度减小。在1020~1060℃内样品吸水率、气孔率减小,密度和强度急剧增大,最高达1.479 g/cm~3密度和9.6 MPa抗折强度。超过1040℃时因部分液相出现致样品收缩开裂而不适合继续烧结。     

电解锰渣中Mn2+的固化及动力学研究

电解锰渣(EMR)中大量可溶性锰会带来严重的环境问题,需要对其进行固化处理。本文利用CaO固化电解锰渣中Mn²⁺及其动力学机制,系统考察了CaO添加量、液固比、温度和反应时间对Mn²⁺固化率的影响。通过XRD、SEM-EDS对原EMR和预处理EMR的物相组成、表面形貌检测分析,探讨固化反应机理。结果表明,在CaO与EMR质量比6:100、液固比4:1、温度55 ℃、反应时间150 min条件下,Mn²⁺固化率为99.72%。机理研究表明,电解锰渣中Mn²⁺以MnO₂和MnOOH的形式固化。动力学分析结果表明,氧化钙固化Mn²⁺过程受化学反应和残留固体膜层扩散混合控制,反应表观活化能为11.713 5 kJ/mol。本研究提供了一种简单有效的改性锰渣方法,可用于指导锰渣可持续利用。     

不同堆存时间电解锰渣的理化特性分析

渣场堆存的电解锰渣中含有大量易迁移的锰和氨氮,极易污染周边环境。本文系统研究了不同堆存时间（3个月~10年）电解锰渣的pH、含水率、电导率、金属总量、浸出毒性和化学形态等理化特性,采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）以及X射线光电子能谱（XPS）等分析手段,探察电解锰渣在不同堆存时间下的物相组成、微观形貌、表面电子价态等变化规律。研究结果表明,随着堆存时间增加,锰渣的pH、含水率和电导率下降,可溶性Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Se⁴⁺和NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N浓度降低,其中可交换态和碳酸盐结合态的Mn是Mn元素流失的主要形态。同时,堆存10年的电解锰渣仍存在较大的环境污染风险,其中电解锰渣中的Cu、Cr、Cd、Pb、Zn等金属总量远超广西土壤背景值,Se⁴⁺的浸出浓度是《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB 5085.3—2007）中浓度限值的11倍,Mn²⁺和NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N的浸出浓度是《污水综合排放标准》（GB/T 8978—1996）一级标准限值的102倍和45倍。不同堆存时间的电解锰渣中锰和氨氮主要以(NH₄)(Mn,Ca,Mg)PO₄·H₂O、(NH₄)₂SO₄、MnSO₄·H₂O、MnCO₃、Mn₂O₃、MnO₂等物相存在,含铁物相主要包括FeS₂、FeOOH、Fe₃O₄和Fe₂O₃等,且电解锰渣中还含有Al₄(OH)₈(Si₄O₁₀)、Al₂Mg₄(OH)₁₂(CO₃)·3H₂O和KAl(SO₄)₂·12H₂O等黏土矿物。此外,随着堆存时间的增加,电解锰渣的平均孔径减小,块状、柱状和绒球形的电解锰渣颗粒交错包裹现象增加,同时Fe(OH)₃胶体颗粒也逐渐转变成FeOOH、Fe₂O₃等含铁物相。本研究成果为电解锰渣无害化处理与资源化利用提供了基础理论支持。     

氟化铵置换—EDTA配位滴定法测定锰矿渣中的三氧化二铝

<正>锰矿渣是在锰矿石冶炼生铁过程中排出的熔渣,在高温熔融状态下经水淬急冷后形成,具有较高的SiO_2、Al_2O_3、MnO成分,较低的CaO含量,且含有大量不稳定的游离CaO、MgO和Fe_2O_3等。对锰矿渣而言,其化学组成对其用途具有重要作用,如作为水泥原料,需要检测硅、铁、铝、钙、镁、锰等主要化学成分进行生料的配料。     

广西某电解锰渣的矿物学性质研究

电解锰渣已成为我国的特色工业固废,利用电解锰渣制备肥料是实现该固废资源化利用的重要途径之一.本研究通过矿物学参数自动分析仪(MLA)、热重(TG)分析仪、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对广西某电解锰渣的元素组成、矿物组成、矿物粒度分布特征、连生关系与解离度、矿物特性、微观形貌特征等矿物学性质进行综合分析,为活化处理电解锰渣制备硅锰肥料提供了理论依据和建议.     

铵盐体系电解锰渣中石膏的转变规律

电解锰渣已成为阻碍电解锰行业发展的瓶颈,其中锰渣含有的大量石膏是限制其资源化利用的关键。针对锰渣中石膏浸出问题,本文研究了NH₄HCO₃和NH₄Cl用量、浸出初始pH、浸出时间、浸出温度对锰渣中石膏转变规律的影响。研究结果表明,当锰渣与NH₄HCO₃和NH₄Cl之间的质量比为20∶8∶1.5、固液比为1∶5、浸出初始pH为7.5、浸出温度为70℃、浸出时间为120min时,石膏的浸出率达到90.0%;浸出锰渣主要物相含有CaCO₃、SiO₂、Ca₂Mn₂(OH)₄Si₄O₁₁·2H₂O、Mg_5.0Al₆Fe₄Si_2.5Al_1.5O₁₀(OH)₈以及KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂等,其中浸出锰渣中MnO含量由未浸出前的7.45%提高到14.71%。转变规律表明,NH₄HCO₃与锰渣中的石膏反应转变成(NH₄)₂SO₄和CaCO₃,而NH₄Cl作为盐试剂可进一步促进石膏的溶解,从而提高石膏的浸出率。     

以粉煤灰和赤泥为原料烧结陶瓷工艺与性能研究

本文研究了在1050 ℃至1200 ℃之间温度对以粉煤灰赤泥为原料烧结陶瓷的物相和烧结性能的影响.结果表明:实验用粉煤灰原料的主要矿相组成为石英(SiO_2)和莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2),赤泥原料的主要矿相组成有钙铝黄长石(Ca_2Al_2SiO_7)、石英(SiO_2)、钙铁榴石(Ca_3Fe_2+3(SiO_4)_3)和钙钛榴石(Ca_3TiFeSi_3O_(12));以粉煤灰赤泥为原料的5组不同配比试样在1200 ℃时试样气孔率相对降低,体积密度和抗压强度相对程度增大;其中5#试样在经1200 ℃烧结后的气孔率为1.67%,体积密度为2.10 g·cm~(-3),抗压强度为123.23 MPa,达到较好的烧结致密状态,试样主要物相是钙钠长石和莫来石.试样内莫来石的形成及玻璃液相的增加促进烧结并在1200 ℃达到致密烧结状态.     

电解锰渣制备陶瓷砖

为减少电解锰渣对环境的污染,降低重金属锰的毒性,研究了以电解锰渣为主要原料制备陶瓷砖.首先利用CaO-Al_2O_3-SiO_2三元系统相图获得初始配方,然后用正交试验法确定最优配方.在最优配方中,电解锰渣的质量分数高达40%.采用较低温度快速烧成工艺,烧成温度为1079 ℃,烧成时间为30 min.制得的陶瓷砖"主晶相"为普通辉石与锰钙辉石,吸水率为1.86%,主要性能指标符合GB/T 4100-2006<陶瓷砖>中的BⅠb类标准.实验结果显示,重金属锰出现在锰钙辉石的晶格中,成为其晶体结构的组成部分,完成了对锰的解毒.     

冶炼含氟铁矿石试验高炉中炉瘤生成的工艺岩石学研究

某钢铁公司以11立方公尺小高炉进行含氟矿石的炼铁试验时结了炉瘤。应用各种岩石学方法监定出来组成炉瘤的物相有螢石、云母、钾霞石、白榴石、枪晶石、斜长石、焦碳、硫化铁、金属铁、金属铅、含稀土元素矿物,氟矽钾石及玻璃质。又监定了组成炉缸渣皮和铁口渣皮的物相有黄长石、枪晶石、刚玉、焦炭、石墨和玻璃等。参照炉瘤的化学分析,推论了炉瘤中各种主要物相形成的物理化学反应。 比较组成炉瘤的物相和组成渣皮的物相的晶体化学特征可以推论出来,炉瘤和渣皮的组成成分在融熔状态下的物理性是确区别的。这对于了解炉瘤的成因是有帮助的。用图表方法比较各种炉瘤的化学成分与相应的末渣的化学成分可以看出,炉瘤中含SiO_2及Al_2O_3都比炉渣中高,特别是炉瘤中含K_2O和Na_2O更显著地多。 在炉身中部富集了碱金属,加上由于高炉操作不正常,温度突终升高时形成了非正常的初渣,它粘着于炉壁并将炉料粘给起来,逐渐形成炉瘤。 氧化矽和氧化铝的富集对于炉瘤的生长也有关系。 根据以上研究提出了减少结瘤机会的方向。     

等离子喷涂沉积Al2O3-SiO2涂层的光学性能

采用等离子喷涂技术制备Al_2O_3-SiO_2涂层,研究不同喷涂参数下颗粒熔融状态、微观结构、物相组成对涂层光学反射率的影响规律。结果表明:随着等离子喷涂功率的增加,颗粒熔融状态逐渐变得更加充分,Al_2O_3-SiO_2涂层中SiO_2部分由晶态向非晶态转变,部分Al_2O_3和SiO_2固相反应生成了Al_6Si_2O_(13),新相的产生将使得整个涂层材料体系的相组成更加复杂丰富,相界面增多,有利于涂层光学性能的提高。此外,在涂层的内部,层状结构的形成和孔隙率的增加均有益于涂层光学性能的提高。因此,粉末的熔融状态、涂层的微观结构和物相组成的优化对提高Al_2O_3-SiO_2涂层的光学性能提供了可能。