【摘要】：電解錳渣(Electrolytic manganese residue,記為EMR,簡(jiǎn)稱“錳渣”)是電解錳行業(yè)生產(chǎn)電解錳時(shí)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(guó)錳渣總量已超過(guò)6000萬(wàn)t,每年新增1000萬(wàn)t。大多數(shù)企業(yè)將其直接長(zhǎng)期露天堆放,不僅會(huì)浪費(fèi)土地資源,也會(huì)嚴(yán)重污染周邊環(huán)境。因此,對(duì)錳渣進(jìn)行合理的資源化利用及減量化處理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)的耕地土壤缺有效硅面積已達(dá)50%以上,對(duì)土壤有效硅的需求量日益增加,僅靠土壤硅的自然風(fēng)化作用及農(nóng)作物桔梗還田等已無(wú)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(duì)硅進(jìn)行活化,不僅能解決有效硅資源嚴(yán)重不足問(wèn)題,也是實(shí)現(xiàn)錳渣減量化處理的有效途徑。本論文通過(guò)對(duì)錳渣鈉鹽焙燒硅活化條件及焙燒過(guò)程理論進(jìn)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(guò)對(duì)廣西中信大錳的錳渣化學(xué)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(duì)應(yīng)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(zhǎng)石、透長(zhǎng)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(duì)比研究通過(guò)對(duì)比馬弗爐焙燒活化、機(jī)械球磨及微波燒結(jié)爐焙燒活化三種不同活化方式對(duì)硅的活化效果,結(jié)果表明:單獨(dú)的機(jī)械力只能減小物料顆粒的尺寸,增大其比表面積,對(duì)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(jī)械球磨的前提下,其經(jīng)響應(yīng)面法優(yōu)化后最佳焙燒工藝條件為:球磨時(shí)間為80min、焙燒溫度為854℃、焙燒時(shí)間為43min、微波功率為2608W、EMR/Na_2CO_3=1/0.55,活化有效硅可達(dá)18.16%。(3)焙燒活化行為機(jī)理研究采用熱力學(xué)計(jì)算軟件對(duì)錳渣中加入助劑碳酸鈉后,多種物質(zhì)可發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析,確定了二氧化硅與碳酸鈉的反應(yīng)及生成硅酸鹽的難易程度。根據(jù)鈉鹽焙燒EMR的焙燒動(dòng)力學(xué)方程可得:化學(xué)反應(yīng)控制的表觀活化能為87.77kJ·mol~(-1),擴(kuò)散控制的表觀活化能為45.33 kJ·mol~(-1)�；瘜W(xué)反應(yīng)控制的活化能高于擴(kuò)散控制的表觀活化能,因此,化學(xué)反應(yīng)控制為鈉鹽焙燒過(guò)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(wú)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)。
【圖文】：

中南民族大學(xué)碩士學(xué)位論文第 1 章 緒論1.1 錳礦的分布及錳渣的來(lái)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(jì)，至 2008 年底，世界錳礦石儲(chǔ)量達(dá) 57.0億 t。其中，南非的錳礦資源基礎(chǔ)儲(chǔ)量達(dá) 40.0 億 t，位列第一；烏克蘭緊隨其后，，錳礦基礎(chǔ)儲(chǔ)量為 5.2 億 t，分別占全球錳礦石儲(chǔ)量的 77%和 10%。；印度占 3%、澳大利亞占 3%、中國(guó)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(jiàn)錳礦資源分布極度不均勻。

圖 1.2 電解錳渣的產(chǎn)生過(guò)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(lái)越低，電解逐年增長(zhǎng)，且電解錳渣含有重金屬等污染物，會(huì)對(duì)人體的健康及環(huán)境造成危
【學(xué)位授予單位】：中南民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X781.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 龐建濤;肖U

本文編號(hào)：2633929