一种采用“湿法+干法”联合处理电解锰渣的生产系统的制作方法

1.本实用新型属于固体废物无害化处理及资源循环利用技术领域，具体涉及一种采用“湿发+干法”联合处理处置电解锰渣的方法。


背景技术：

2.电解锰渣是电解法制备金属锰及其氧化物过程中，经酸浸、中和、压滤工序后产生的酸性废渣。目前，由于经济和技术原因，大部分电解锰渣多采用露天堆放的处置方式，电解锰渣堆存过程中，会产生大量的渗滤液废水。电解锰渣和渗滤液废水中含有大量的可溶性锰离子和离子态nh
4+
、so
42-，一旦部分渣场防渗措施不当，导致污染物进入环境，将会造成周边土壤、空气和水资源重金属污染，危害人体健康。
3.至今，国内外学者对电解锰渣中mn
2+
的固化和nh
4+-n的脱除作了以下积极探索：学者们相继开发了化学方法(cao、磷酸盐+镁盐+碳酸盐和磷石膏)、电化学方法(电场强化和电动力修复)、生物浸出、焙烧和水洗等方法。方选进等提出了水泥对电解锰渣中重金属的固定效果。陈红亮等采用空气吹脱回收电解锰渣中nh
3-n和氧化固定mn的方法。杜兵等利用二氧化碳和氨水回收锰渣中可溶性锰的工艺。此外，电解锰渣还可用于制备路基、蒸压砖、蒸压加气混凝土、玻璃陶瓷、水泥熟料、吸附剂、填料等建材产品。
4.综上可知，电解锰渣的无害化处理和资源化利用主要是针对mn
2+
的固化和nh
4+-n的脱除。因此，处理金属锰离子和氨氮是电解锰渣无害化处理和资源化利用的重中之重。然而，简单采用水洗(湿法)、采用与生石灰简单搅拌混合(干法)、焙烧或煅烧法(火法)等技术路线无害化处理及资源化利用电解锰渣，难以有效治理电解锰渣，带来的问题不是成本高昂，行业难以承受等问题，就是无害化效果不彻底等问题，因此，电解锰渣治理不仅仅是一个技术问题，还是一个技术和经济交织在一起的行业难题。为此，如何更为简便高效的处理处置电解锰渣，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种采用“湿法+干法”联合处理电解锰渣的生产系统，解决了现有技术下锰渣难以有效无害化处理以及资源化利用的问题。
6.本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：
7.一种采用“湿法+干法”联合处理电解锰渣的生产系统，包括湿法单元和干法单元；所述湿法单元包括在线逆流漂洗压滤设备；所述干法单元包括破碎反应机以及与破碎反应机出口连接的搅拌混合反应器；所述在线逆流漂洗压滤设备设有清水进口、洗液出口和水洗渣出口；所述洗液出口连接电解槽；所述水洗渣出口连接所述破碎反应机；所述破碎反应机进口分别连接第一碱料桶和分散剂桶；所述第一碱料桶内置生石灰或水泥灼烧生粉；所述分散剂桶内置硅酸盐。
8.优选的，所述搅拌混合反应器为倾斜设置的旋转筒；所述旋转筒内设置搅拌装置；所述搅拌混合反应器内壁连接温度传感器；所述搅拌混合反应器外壁设置保温层。
9.优选的，所述搅拌混合反应器连通抽气管。
10.优选的，所述破碎反应机内设齿辊破碎装置和若干喷嘴；所述齿辊破碎装置由两个相互啮合的上辊和两个相互啮合的下辊组成；两个所述上锟与两个所述下锟之间形成破碎腔；所述上锟的齿部大于所述下锟的齿部；若干所述喷嘴的一端连接所述第一碱料桶和所述分散剂桶；若干所述喷嘴的另一端对准所述破碎腔；所述破碎反应机设有抽气口。
11.优选的，所述洗液出口连接浓缩设备进口；所述浓缩设备出口连接所述电解槽。
12.优选的，所述浓缩设备为mvr装置或膜分离设备。
13.优选的，所述浓缩设备和所述在线逆流漂洗压滤设备之间还设置有储液装置；所述洗液出口连接储液装置进口；所述储液装置第一出口连接检测单元进口；所述储液装置第二出口连接所述浓缩设备。
14.优选的，所述储液装置进口连通有第二碱料桶；所述第二碱料桶内置碳酸钠、氧化钙和氢氧化钠中的一种或多种。
15.优选的，还包括陈化仓；所述搅拌混合反应器出口连接所述陈化仓进口。
16.优选的，还包括筛分装置；所述陈化仓出口连接所述筛分装置进口；所述筛分装置的细颗粒出口连接所述陈化仓进口；所述筛分装置的大颗粒出口连接所述破碎反应机进口。
17.本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
18.a、通过将精细化工及制药行业使用的在线逆流漂洗压滤设备运用到电解锰领域实现了湿法处理中的多次漂洗功能结合后续的干法处理有效脱除了电解锰渣中的重金属和氨氮，使得锰渣的浸出毒性达到i类固废要求并且电解锰渣属于一般ii类固废，通过湿法干法相结合处理的技术，将电解锰渣由ii类固废变为i类固废，更加环保安全，处理成本低且整个工艺技术简单易行；
19.b、锰渣浸出毒性达到i类固废要求后，锰渣还可以进一步做资源化利用，其资源化利用领域包括但不限于：水泥替代原料、墙材替代原料、路基材料、矿坑充填材料等领域，或进入一般固废填埋场进行填埋处置；
20.c、利用碱性物料和碳酸钠、氢氧化钠等碱性药剂置换了电解锰渣中的微量重金属，并制备出可以直接作为电解锰原料使用的碳酸锰，实现了电解锰渣中重金属的资源化利用。
21.d、解决了单个电解锰企业很难以低成本、规模化地实现对所产电解锰渣的系统治理，难以达到无害化处理及资源化利用的难题。
22.e、混合反应器的温度可控且保持一定的微负压，反应产物之一的含氨废气被及时带走。
23.f、破碎反应机在常规的破碎机的基础上设置了喷嘴和抽气口，使得破粹机增加了反应器的功能，并且抽气口可以不断地将反应生产的含氨废气抽走，使得反应更加彻底。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可
以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1为实施例1提供的采用“湿法+干法”联合处理电解锰渣的生产系统的流程图；
26.图2为实施例1中破碎反应机的工作原理图；
27.图标：1-在线逆流漂洗压滤设备，2-储液装置，21-检测单元，22-第二碱料桶，3-浓缩设备，4-破碎反应机，41-第一碱料桶，42-分散剂桶，5-搅拌混合反应器，6-陈化仓，7-筛分装置，8-电解槽，9-上辊，10-下锟，11-破碎腔，12-喷嘴。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
32.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.实施例1
34.如图1-2所示，一种采用“湿法+干法”联合处理电解锰渣的生产系统，包括湿法单元和干法单元；所述湿法单元包括在线逆流漂洗压滤设备1；所述干法单元包括破碎反应机4以及与破碎反应机4出口连接的搅拌混合反应器5；所述在线逆流漂洗压滤设备1设有清水进口、洗液出口和水洗渣出口；所述洗液出口连接电解槽8；所述水洗渣出口连接所述破碎反应机4；所述破碎反应机4进口分别连接第一碱料桶41和分散剂桶42；所述第一碱料桶41内置生石灰或水泥灼烧生粉；所述分散剂桶42内置硅酸盐。
35.具体实施过程中，在线逆流漂洗压滤设备1为现有设备，湿法单元采用多次漂洗法：
36.第一次在线漂洗：将锰矿粉酸浸浆料采用在线逆流漂洗压滤设备1进行压滤，以此实现固液分离，压滤后的滤液作为合格的电解液进入电解车间，压滤后的渣暂不卸料，待第
一次在线洗涤；首先用0.2-0.5倍渣的清水对该压滤机上的锰渣进行逆流水洗，得到滤渣i和洗液i，洗液i作为合格的电解液进入电解车间的电解槽8。
37.第二次在线漂洗：需要说明的是，不同的锰渣压滤性能存在差异，有些锰渣(如含铁量不高的锰渣)仅通过“第一次在线洗涤(湿法)+干法处理单元”就能达到无害化处理效果；而有些地方锰渣(如含铁量较高的锰渣)还需要通过“2-3次在线洗涤(湿法)+干法处理单元”才能达到无害化处理效果；为此，第二次在线洗涤为可选择流程，如第一次在线洗涤(湿法)+干法处理单元能达到无害化处理效果，可不进行第二次在线洗涤。否则，则需增加第二次在线洗涤，此流程对于过滤性能差的物料是能得到较好效果的。无害化处理判定依据是指：渣的浸出液中锰和氨氮等污染物是否达到国家i类固废排放指标要求，由检测单元21进行检测。
38.洗涤后的滤渣进入破碎反应机4进行破碎分散，在破碎分散过程中，由第一碱料桶41向其添加3-5％渣量的碱性物料，分散剂桶42向其添加0.05～0.5％的分散剂，随后进入混合反应器5。
39.本实施例中，所述搅拌混合反应器5为倾斜设置的旋转筒；所述旋转筒内设置搅拌装置；所述搅拌混合反应器5内壁连接温度传感器；所述搅拌混合反应器5外壁设置保温层。
40.本实施例中，所述搅拌混合反应器5连通抽气管。
41.具体实施过程中，混合反应器5，是集搅拌、混合、升温反应于一体的强力搅拌混合反应器，其动力需求、转数、旋转方向和能量的传递方式可根据工作任务进行选择；用齿环传动具有一定有倾斜度的搅拌筒；通过带有三角皮带的标准马达或三角皮带的标准马达带动齿轮箱驱动的搅拌工具；在搅拌筒作用下，物料与搅拌桶一起旋转，与此同时，使在离心位置上同方向旋转的搅拌器产生可以剪断物料的力量，在复杂的流动中形成的速度差。刮板叶片不断地剥离那些还留在槽底和边缘的物料送至搅拌器，实现了物料的最佳均匀性搅拌效果。因旋转筒带有一定的倾斜度，这样旋转的搅拌筒把物料带到顶部后，又被刮臂从内壁剥离并向下掉落。这样很好的实现了上下方向的混合。在物料混合的同时，电解锰与碱性物料发生固固界面反应，为保障反应有效进行，抽气管使得搅拌筒维持一定的微负压，反应产物之一的含氨废气被及时带走；此外，搅拌筒外置加热保温系统，所述反应器内壁连接温度传感器，控制并保障搅拌筒内温度保持在60-80℃之间，搅拌时间为3-5min。
42.本实施例中，所述破碎反应机4内设齿辊破碎装置和若干喷嘴12；所述齿辊破碎装置由两个相互啮合的上辊9和两个相互啮合的下辊10组成；两个所述上锟9与两个所述下锟10之间形成破碎腔11；所述上锟9的齿部大于所述下锟10的齿部；若干所述喷嘴12的一端连接所述第一碱料桶41和所述分散剂桶42；若干所述喷嘴12的另一端对准所述破碎腔11；所述破碎反应机4设有抽气口。
43.具体实施过程中，上辊9为粗级破，齿部较大较粗，下辊10为细破，齿部较细，上辊9和下辊10之间形成破碎腔，设置若干喷嘴12便于碱性物料均匀接触破碎腔中的锰渣料幕，以此实现碱性物料和水洗渣的初步混合及反应，并形成集破碎、反应于一体的破碎装置。碱性物料不仅是参与反应的物料，也是避免锰渣在破碎中的再次粘连的分散剂，有利提升破碎效果。设置抽气口可以将反应产物(含氨废气)及时带走，有利于反应有效进行，保障反应彻底性。
44.本实施例中，所述洗液出口连接浓缩设备3进口；所述浓缩设备3出口连接所述电
解槽8。
45.本实施例中，所述浓缩设备3为mvr装置或膜分离设备。
46.具体实施过程中，第一次漂洗时得到的洗液i在系统水量能平衡的前提下，直接进入电解车间；如系统水不能平衡，经浓缩采用mvr装置或膜分离设备使得浓缩产物中mn2+大于30g/l后才进入电解车间。
47.本实施例中，所述浓缩设备3和所述在线逆流漂洗压滤设备1之间还设置有储液装置2；所述洗液出口连接储液装置2进口；所述储液装置2第一出口连接检测单元21进口；所述储液装置2第二出口连接所述浓缩设备3。
48.本实施例中，所述储液装置2进口连通有第二碱料桶22；所述第二碱料桶22内置碳酸钠、氧化钙和氢氧化钠中的一种或多种。
49.具体实施过程中，第二次在线洗涤时，依然使用0.2-0.5倍渣的清水对该压滤机上的滤渣i进行逆流水洗，得到滤渣ii和洗液ⅱ；在得到的洗液ii中，加入第二碱料桶22中的碱性物料(cao/naoh/na2co3等)，调节体系ph在9～9.5之间；
50.化学反应1：cao+h2o
→
ca(oh)2
↓
51.化学反应2：ca(oh)2+h2so4(残酸)
→
caso4
·
xh2o
↓
52.化学反应3：ca(oh)2+(nh4)2so4
→
caso4
·
xh2o
↓
+nh3
↑
53.化学反应4：ca(oh)2+mnso4(可溶性高)
→
caso4
·
xh2o
↓
+mn(oh)2
↓
54.化学反应5：mno2+mn2++oh
‑→
mno(oh)
↓
+h2o
55.调节ph作用使得上述反应更彻底，同时，将可溶性锰(mnso4)转化为难溶的mno(oh)
↓
，以此回收有价成分。
56.随即进行固液分离后得到的产物ⅰ(含固量高)和产物ii(含固量低)，其中产物ⅰ为含mn(oh)2、mnco3等的有价成分，可进入化合桶后进入电解锰生产系统；在产物ii中加入碱性药剂(cao/na2co3等)，去除钙镁离子，调节体系ph在9-11使得mgco3、caco3等钙镁沉淀产物更稳定，随即进行固液分离后得到的产物iii(含固量较高)和产物iv其中产物iii为含mgco3、caco3等钙镁产物，可将产物iii与滤渣ii混合进入锰渣干法处理现场。产物iv做为在线洗涤用水循环使用。
57.本实施例中，还包括陈化仓5；所述搅拌混合反应器5出口连接所述陈化仓6进口。
58.本实施例中，还包括筛分装置7；所述陈化仓6出口连接所述筛分装置7进口；所述筛分装置7的细颗粒出口连接所述陈化仓6进口；所述筛分装置7的大颗粒出口连接所述破碎反应机4进口。
59.具体实施过程中，混合反应器5中搅拌混合好的物料进入陈化仓6，陈化周期按3-5h设定，陈化物料随即进入筛分装置7，筛分出的大颗粒料(大于8mm料)进入破碎反应机4进行重新破碎，筛分出的小颗粒料(小于8mm料)进入陈化库进行陈化，陈化周期按24-72h设定，达到陈化周期后，按照《固体废物浸出毒性浸出方法-水平振荡法》(hj 557)规定方法获得的浸出液中的可溶性mn及nh4+-n,如浸出液中的可溶性mn及nh4+-n达到《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》(gb18599-2020)所述i类固废浸出毒性要求，则不需进入低温烘干单元，否则，则需进入低温烘干(脱氨固化)单元，得到的渣最终满足i类固废浸出毒性要求。
60.具体实施过程中，除陈化仓及低温烘干单元产生的废气属于大风量、低浓度的含
氨废气外，在上述的破碎反应设备、强力搅拌混合反应设备、搅拌输送等过程中均产生较高浓度废气，对应这些较高浓度废气，先用冷水机组产生的冷水(5℃以下)进行喷淋洗涤制成浓度约5-6％氨水回系统循环使用；喷淋洗涤后的低浓度含氨废气与上述陈化库和低温烘干单元等产生的大风量、低浓度的含氨废气汇合，随后通过电解金属锰生产过程中产生的、含稀硫酸的阳极液进行洗涤并达标排放。
61.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。