专利名称：一种从电解锰渣中直接提取回收氨氮的方法
技术领域：
本发明涉及资源循环利用技术领域，尤其涉及一种从电解锰渣中直接提取回收氨氮的方法。
背景技术：
锰是国民经济的重要战略和基础物质，在国民经济中具有十分重要的战略地位。由于我国社会经济的高速发展，对电解锰的需求越来越大，我国电解锰行业也得到了高速的发展。目前，电解锰是我国黑色冶金第二大产业。截至2007年底，我国电解锰企业合计生产能力达到178万吨，实际产量102万吨，产能和实际产量均占世界的97%以上，成为世界上最大的电解锰生产、消费和出口国。但是电解锰行业是一个典型的“高投入、高消耗、高污染、低效益”的“三高一低”行 业，在其高速发展的同时，资源短缺、环境污染问题也日益凸显，其中电解锰渣污染显得尤为突出。电解锰渣是生产电解金属锰而排放的工业废渣，是碳酸锰矿粉经过硫酸浸出后再经压滤固液分离产生的残渣。由于生产工艺的原因，电解锰渣中含有大量以离子态NH+4为主存在的氨氮，经测定，干渣中氨氮含量为6000-8000mg/kg。目前国内外电解锰渣主要是以堆放为主，堆放场地建设也不规范，给环境造成了严重的污染。锰渣中的氨氮一旦在自然风化雨淋的作用下，从渣中迁移释放到周边的土壤和地表、地下水中，将会造成水体富营养化，进而引起水环境中藻类大量繁殖，消耗水中溶解氧，影响鱼类的生长繁殖；藻类在生长过程中产生毒素，将会造成河流水质下降，引发供水系统瘫痪等一系列严重危害。近年来由于矿石品位的持续降低，由20%以上已经降低到10 12%之间，每生产I吨电解金属锰从开始的产生6 8吨废渣上升到产生9 11吨废渣，并且废渣中含有多种污染物，部分浓度极高。电解锰渣中氨氮的提取回收技术，不但能够大大减少锰渣中氨氮的环境污染隐患，而且能够实现氨氮资源的提取利用，符合可持续发展的发展模式。有部分学者对锰渣中氨氮的回收进行了研究，一般是采用间接的方法，即液相溶解浓缩法将电解锰渣溶于水中，然后对滤液进行加热、分离和浓缩得到氨水。但这种方法耗水大、能耗高且工艺复杂。重庆大学的陶长元等研究了利用清水洗渣-铝盐沉淀法从电解锰渣中回收氨氮的方法，探讨了沉淀剂投加量、反应温度等条件对于氨氮回收率的影响，其最佳条件下回收氨氮可达95%以上，取得了不错的成果，但是其回收过程需要升温至95°C，反应时间需要2小时，而且处理剂价格较高，无论从成本上还是工艺上都不利于此技术的实际应用，真正的工业化应用还有很长一段路要走。南开大学的于宏兵等人利用蒸馏水对于氨氮渣中氨氮进行了提取，其提取率可以达到60%以上，但是由于洗渣后产生的混合液中有较多杂质，难于直接回用，同时反应条件较为苛刻，技术还处于探索阶段。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种从电解锰废渣中直接提取回收氨氮的方法，
本发明的目的在于提供一种从电解锰废渣中直接提取回收氨氮的方法，此方法克服了其他工艺方法的不足，能够减少电解锰渣中氨氮的环境污染隐患，而且能够更好地实现氨氮资源的提取利用。本发明提供的技术方案为一种从电解锰废渣中直接提取回收氨氮的方法，包括以下步骤步骤一、将刚刚排放的电解锰渣经破碎、分散、干燥得到物料I ;步骤二、将得到的物料I进行球磨，运行2_3min后加入三乙醇胺，加入量为物料I质量的O. 5-1 %。继续运行3-5min，得到物料II ；步骤三、将物料II加入到搅拌机中，加入物料II质量5-10%的生石灰粉，搅拌均匀；步骤四、在搅拌机运行过程中分多次缓慢加入清水，控制加入水与混合物料质量 比为40-50%后停止加水；步骤五、搅拌机中先加入物料II质量1-2%的铝粉，再加入物料II质量3-5%的生石灰粉，继续搅拌；铝粉牌号为FLQ1、FLQ2或FLQ3，粒度O. 08 O. 10mm。步骤六、在搅拌过程中将产生大量氨气，通过搅拌机上方的负压吸气装置罩，使负压值达到60KPa，将收集的氨气导出；步骤七、将氨气导入多级吸收装置中，其中吸收液为水回收氨气得到质量分数为10-15%的氨水；吸收液为25-30%的稀硫酸溶液，回收氨气得到质量分数为5. 5-7. 5%的硫酸铵溶液。优选的是，所述的基于一种从电解锰渣中直接提取回收氨氮的方法中，步骤二中在球磨中过程中加入三乙醇胺作为助磨剂,加入量为物料I质量的O. 5-1%。优选的是，所述的基于一种从电解锰渣中直接提取回收氨氮的方法中，步骤三、步骤五中加入生石灰粉，经过消化产生Ca (OH) 2，使锰渣环境的pH值升高到11以上，并作为发泡剂，产生氨气。优选的是，所述的基于一种从电解锰渣中直接提取回收氨氮的方法中，对使用的生石灰粉有以下要求生石灰粉细度要求通过120目筛子的筛余量不高于5%，有效氧化钙含量不低于85%。优选的是，所述的基于一种从电解锰渣中直接提取回收氨氮的方法中，步骤五中加入物料II质量1-2%的铝粉，铝粉牌号为FLQ1、FLQ2或FLQ3，粒度O. 08 O. 10mm。优选的是，所述的基于一种从电解锰渣中直接提取回收氨氮的方法中，步骤六中搅拌机上方安装负压吸气装置罩，使负压值达到60KPa，导出氨气。优选的是，所述的基于一种从电解锰渣中直接提取回收氨氮的方法中，步骤七中将气体导入多级吸收装置中，吸收液为水时回收氨气得到质量分数为10-15%的氨水；吸收液为25-30%的稀硫酸溶液时回收氨气得到质量分数为5. 5-7. 5%的硫酸铵溶。
图I为本发明所述的用于从电解锰废渣中直接提取回收氨氮的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施步骤一、将刚刚排放的电解锰渣经破碎、分散、干燥得到物料I。步骤二、将得到的物料I进行球磨，运行2_3min后加入三乙醇胺，继续运行3-5min，得到物料II。步骤三、将物料II加入到搅拌机中，加入物料II质量5-10%的生石灰粉，搅拌均匀；对使用的生石灰粉有以下要求生石灰粉细度要求通过120目筛子的筛余量不高于5 %，有效氧化钙含量不低于85 %。步骤四、在搅拌机运行过程中分多次缓慢加入清水，控制加入水与混合物料质量比为40-50%后停止加水。步骤五、搅拌机中先加入物料II质量1-2%的铝粉，再加入物料II质量3-5%的·生石灰粉，继续搅拌；铝粉牌号为FLQ1、FLQ2或FLQ3，粒度O. 08 O. 10mm。步骤六、在搅拌过程中将产生大量氨气，通过搅拌机上方的负压吸气装置罩，使负压值达到60KPa，将收集的氨气导出。步骤七、将氨气导入多级吸收装置中，其中吸收液为水回收氨气得到质量分数为10-15%的氨水；吸收液为25-30%的稀硫酸溶液，回收氨气得到质量分数为5. 5-7. 5%的硫酸铵溶液。
权利要求
1.一种从电解锰渣中直接提取回收氨氮的方法，其中，包括以下步骤 步骤一、将刚刚排放的电解锰渣经破碎、分散、干燥得到物料I; 步骤二、将得到的物料I进行球磨，运行2-3min后加入三乙醇胺，继续运行3_5min，得到物料II ； 步骤三、将物料II加入到搅拌机中，加入物料II质量5-10%的生石灰粉，搅拌均匀； 步骤四、在搅拌机运行过程中分多次缓慢加入清水，控制加入水与混合物料质量比为40-50%后停止加水； 步骤五、搅拌机中先加入物料II质量1-2%的铝粉，再加入物料II质量3-5%的生石灰粉，继续搅拌； 步骤六、在搅拌过程中将产生氨气，通过搅拌机上方的负压吸气装置罩，将收集的氨气导出； 步骤七、将氨气导入多级吸收装置中，其中吸收液为水或稀硫酸溶液，回收氨气得到氨水和硫酸铵溶液。
2.如权利I所述的工艺，其特征在于步骤二中在球磨中过程中加入三乙醇胺作为助磨剂，加入量为物料I质量的O. 5-1%。
3.如权利I所述的工艺，其特征在于步骤三、步骤五中加入生石灰粉，经过消化产生Ca (OH) 2，使锰渣环境的pH值升高到11以上，并作为发泡剂，产生氨气。
4.如权利3所述的工艺，其特征在于对使用的生石灰粉有以下要求生石灰粉细度要求通过120目筛子的筛余量不高于5%，有效氧化钙含量不低于85%。
5.如权利I所述的工艺，其特征在于步骤五中加入物料II质量1-2%的铝粉，铝粉牌号为 FLQ1、FLQ2 或 FLQ3，粒度 O. 08 O. 10mm。
6.如权利I所述的工艺，其特征在于步骤六中搅拌机上方安装负压吸气装置罩，使负压值达到60KPa，导出氨气。
7.如权利I所述的工艺，其特征在于步骤七中将气体导入多级吸收装置中，吸收液为水时回收氨气得到质量分数为10-15%的氨水；吸收液为25-30%的稀硫酸溶液时回牧氨气得到质量分数为5. 5-7. 5%的硫酸铵溶液。
全文摘要
本发明提供了一种全新的从电解锰废渣中直接提取回收氨氮的方法，通过向经过破碎、分散、干燥、球磨的新鲜锰渣中直接加入“碱性药剂+发泡剂”，改变电解锰渣环境中的pH值和湿度，促进其中的从固相、液相向气相的转变，然后将释放的气态NH3通过搅拌机上方的负压吸气装置罩，导入多级吸收装置中，用水或稀硫酸吸收，转化为氨水或硫酸铵。本发明提供的电解锰渣中氨氮的提取回收技术克服了其他方法耗水量大、能耗高且工艺复杂的缺点，不但能够大大减少锰渣中氨氮的环境污染隐患，而且能够更好地实现氨氮资源的提取利用。
文档编号C01C1/02GK102795641SQ201210301899
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月22日 优先权日2012年8月22日
发明者周长波, 杜兵, 王积伟, 段宁, 裴倩倩, 潘涔轩, 王璠, 梁乾 申请人:中国环境科学研究院