【摘 要】
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电解锰渣（EMR）是硫酸浸取碳酸锰矿粉中金属锰而产生的酸浸渣,每生产1吨电解金属锰将产生10～12吨电解锰渣。电解锰渣呈黑色,具有一定粘性,含水量较高。电解锰渣主要含二水石膏和二氧化硅等,同时含有大量可溶性污染物。目前,电解锰渣应用率较低,主要原因是因为其含有较高的可溶性锰和氨氮。本论文对电解锰渣预处理及其机理进行系统研究,并对电解锰渣用于烧制轻集料,对其应用途径进行探讨。（1）本文通过以氧化钙为
【基金项目】
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国家重点研发计划“西南化工冶金特色产业集聚区固废规模利用集成示范”（项目编号:2018YFC1903500）项目,第3课题“锰冶金固废资源化利用和安全处置技术集成（2018YFC1903503）”；
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电解锰渣（EMR）是硫酸浸取碳酸锰矿粉中金属锰而产生的酸浸渣,每生产1吨电解金属锰将产生10～12吨电解锰渣。电解锰渣呈黑色,具有一定粘性,含水量较高。电解锰渣主要含二水石膏和二氧化硅等,同时含有大量可溶性污染物。目前,电解锰渣应用率较低,主要原因是因为其含有较高的可溶性锰和氨氮。本论文对电解锰渣预处理及其机理进行系统研究,并对电解锰渣用于烧制轻集料,对其应用途径进行探讨。（1）本文通过以氧化钙为处理剂,对电解锰渣中可溶性锰的固化和氨氮去除进行研究,并研究了固锰除氨机制。结果表明:在CaO与EMR质量比6:100,液固比4:1,反应温度55℃,反应时间150 min条件下,Mn2+固化率为99.72%,氨氮去除率为91.26%;通过XRD、XPS、FT-IR和SEM-EDS分析结果表明电解锰渣中可溶性锰以MnOOH和MnO2的形式固化,氨氮以氨气的形式逸出;分别以Mn2+固化率和氨氮去除率为自变量进行动力学分析,动力学分析结果表明氧化钙处理电解锰渣过程受化学反应和残留固体膜层扩散混合控制,表观活化能分别为11.7135 k J/mol、-7.4473 k J/mol。（2）通过添加灼烧磷尾矿（BPT）于电解锰渣中,对其固锰除氨进行研究,结合热力学理论计算进一步确定实验结果。结果表明:在BPT与EMR质量比12:100,液固比6:1,反应温度45℃,反应180 min条件下,NH4+-N去除率、Mn2+固化率和p H值分别为93.21%、99.73%和9.18;通过XRD、XPS、SEM和FT-IR对处理前后的电解锰渣的物相、形貌和结构进行分析,结果表明电解锰渣中NH4+-N以氨气形式逸出,Mn2+以MnOOH和MnO2的形式被固化;热力学计算结果显示,随着温度升高,氧化钙和氧化镁水化反应的吉布斯自由能逐渐增大;锰固化反应和氨氮去除反应吉布斯自由能减小;偏硅酸镁的吉布斯自由能小于偏硅酸锰和偏硅酸钙。（3）通过以电解锰渣或预处理电解锰渣为主要原料,硅藻土为添加剂,酒糟为造孔剂,进行轻集料的试验研究。结果表明:在原EMR与硅藻土的质量比10:7,保温时间12 min,烧结温度1160℃,预热温度450℃条件下,轻集料的筒压强度、1 h吸水率、堆积密度和表观密度分别为7.17 MPa、6.08%、968 kg/m~3和1659 kg/m~3;在预处理EMR与硅藻土的质量比10:7,保温时间12 min,烧结温度1165℃,预热温度450℃条件下,轻集料的筒压强度为7.02 MPa,1 h吸水率为8.38%,堆积密度为891 kg/m~3,表观密度为1654 kg/m~3;结合XRD和FT-IR分析可知,原EMR或预处理EMR烧制的轻集料的主要物相均为:方石英（SiO2）、石英（SiO2）、透辉石（Ca Mg Si2O6）、钙长石（Ca（Al Si2O8））、莫来石(Al5SiO9.5)、钠长石（Na Al Si3O8）和硬石膏（Ca SO4）;通过SEM分析可以看到强度越高的轻集料,其孔隙越少且孔径越小,其孔隙中晶体较多液相较少。
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