一种电解锰渣的处理方法与流程

本发明涉及一种电解锰渣的处理方法，属于环保领域中的固体废弃物处理及资源化技术领域。

技术背景：

我国是全球最大的电解金属锰生产、消费和出口国，产能已超过200万吨，占全球电解锰总产能的98％。电解锰渣是电解金属锰后产生的过滤酸渣，是电解锰行业的重点污染物。电解锰渣产生量达7～11吨/吨锰，每年产生量约为2000万吨，历年累积超过8000万吨，存量巨大。目前，企业尚未找到妥善处理电解锰渣的方法，一般将电解锰渣运输到堆场筑坝堆放。国内锰渣尾矿坝占地面积大，安全系数低，且长期在风化淋溶的作用下，污染了大片耕地和地下水源，对生态环境造成严重破坏。

大量电解锰渣的囤积，给我国环保工作带来了很大压力。对电解锰渣进行资源化利用，不仅可以解决其对环境的污染问题，还能够为企业创造效益，降低生产成本。锰渣为颗粒细小、黑色的粉末状固体废弃物，保水性好，若露天堆放经雨水冲刷，ph在5.9-6.6范围内。忙扎的化学成分主要是二氧化硅、三氧化硫、氧化钙、氧化铝、氧化铁、氧化镁、氧化锰等，其中氧化钙和三氧化硫的含量较高，锰渣中的可溶解性锰离子主要以(nh4)2mn2(so4)3的形式存在。锰渣中主要有汞、镉、砷、铅、锰、铁、铜、锌等污染物。

目前，电解锰渣的资源化利用主要有以下几种方式：回收有价金属。电解锰渣中锰资源占比达到9％～13％。锰的回收方法主要有生物法、酸性浸出法和水洗沉淀法3种。生物法主要利用硫氧化细菌和铁氧化细菌浸出锰渣中的锰，锰的浸出率可达90％以上。酸性浸出法则在电解锰渣中添加酸性浸出液、浸取助剂，超声、除杂后能够得到纯度较高的硫酸锰产品。水洗沉淀法采用“清水洗渣+铵盐沉淀”的方法回收可溶性锰，锰的回收率可达到99％以上，回收得到的富锰沉淀料中，锰的含量可达到30％以上。酸性浸出法和水洗沉淀法由于工艺复杂、成本较高且会造成二次污染，导致应用受限。生物法是一个极具潜力的回收锰渣中锰及其他金属离子的方法，但对菌种和浸出条件的要求较高，并且细菌浸出时间普遍较长。此外，菌种的培育也比较复杂，目前仍未能找到最合适的菌种。

综上，锰渣中的主要污染物包括硫酸盐、锰、砷、汞等，需要进一步研发一种能够安全处置锰渣并实现回收利用的方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对电解锰渣污染，对其中的将重金属污染物稳定、固化成固化体，实现再利用。

本发明一种电解锰渣的处理方法，采用如下步骤：

1)、取电解锰渣，破碎成粒径范围为2-5mm粉末，加入柠檬酸钠进行浸泡处理24h；滤干，得到酸活化的干燥的电解锰渣粉末；

2)、将沸石粉和钠基膨润土原料按质量比1：1进行混合，经筛分处理后分别得到粒径不超过1mm的吸附材料，将吸附材料按照步骤1)得到的电解锰渣粉末的质量的20％加入到电解锰渣粉末，搅拌得到混合粉末；

3)、将步骤2)得到的混合粉末与生物质按照质量比为2:1进行真空共热解，得到热解产物，再向热解产物中加入占热解产物质量为2-5％的壳聚糖粉末，混合搅拌得到混合物；

4)、向混合物中加入：占混合物质量为50-70％的水泥粉料、占混合物质量为1-3％的活性氧化铝；加入适量的水，在搅拌机中进行搅拌混合，形成浆料；

5)、将所述浆料加入到砌块成型模具中，在常温、常压下，采用成型工艺，经振动、压制成型后，静置12～30小时，进行保湿自然养护20～30天，得到固化体。

所述步骤1)中，所述柠檬酸钠溶液的浓度为0.1mol/l。

所述步骤3)中，所述生物质为秸秆或核桃壳。

所述步骤3)中，真空热解的温度为500℃，真空体系压力为1kpa。

所述步骤4)中，所述水泥粉料为硅酸盐水泥。

所述步骤4)中，所述搅拌机为常规的强制式搅拌机或砂浆搅拌机或水泥净浆搅拌机。

本发明的有益效果是：

首先将柠檬酸钠溶液将锰渣进行活化，在此过程中解析出重金属离子，沸石粉是多孔材料，钠基膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿，由于它具有特殊的性质。如:膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性，有利于吸附锰渣中的重金属离子。将吸附材料与锰渣进行热解，得到多孔材料和锰渣的混合物，加入壳聚糖、活性氧化铝、水泥粉料和水进行混合，发生吸附、固化、螯合等多种反应。加入的活性氧化铝具有许多毛细孔道，比表面积大，对水、氧化物等具有较强的亲合力，特别是土壤中硫酸根离子的存在对于水泥固化来说是非常不利的，容易与水泥成分结合导致固化体破裂，加入的活性氧化铝可以有效防止硫酸盐成分与水泥成分导致固化体破裂，在水泥固化的过程中，添加活性氧化铝有助于提高固化体的强度，防止固化体破裂造成重金属浸出浓度增大。壳聚糖大分子中有活泼的羟基和氨基，具有很强的重金属离子吸附性和螯合作用。

本发明的优点：

1、通过柠檬酸钠溶液将锰渣进行活化，将锰渣的重金属污染物解析出来，利于后续固化稳定化。

2、通过加入沸石和钠基膨润土与锰渣混合，再与生物质进行真空热解，得到进一步活化，得到多孔材料与锰渣的混合物。

3、通过加入壳聚糖、活性氧化铝、水泥和水进行水泥固化体制备，具有螯合、吸附、固化等作用，能降低水泥固化剂的用量，加强固化体强度和可靠性，固化工艺简单，所需工程设备少，适用于大规模生产；同时，制备得到的固化体可作为再生砖使用，成本低廉，经济实用。

附图说明

图1为一种电解锰渣的处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：

取电解锰渣，破碎成粒径范围为2-5mm粉末，加入0.1mol/l柠檬酸钠进行浸泡处理24h；滤干，得到酸活化的干燥的电解锰渣粉末；将沸石粉和钠基膨润土原料按质量比1：1进行混合，经筛分处理后分别得到粒径不超过1mm的吸附材料，将吸附材料按照干燥电解锰渣粉末的质量的20％加入电解锰渣粉末，搅拌得到混合粉末；将得到的混合粉末与秸秆按照质量比为2:1进行真空共热解，真空热解的温度为500℃，真空体系压力为1kpa，得到热解产物，再向热解产物中加入占热解产物质量为5％的壳聚糖粉末，混合搅拌得到混合物；向混合物中加入：占混合物质量为70％的硅酸盐水泥粉料、占混合物质量为3％的活性氧化铝，加入适量的水，在水泥净浆搅拌机中进行搅拌混合，形成浆料；将所述浆料加入到砌块成型模具中，在常温、常压下，采用成型工艺，经振动、压制成型后，静置30小时，进行保湿自然养护30天，得到固化体。

结果检测：固化体没有出现裂缝和破损，处理后的固化体中的汞、锰、砷的浸出浓度分别为0.14mg/kg、0.68mg/kg、0.59mg/kg，低于gb5085.3-2007危险废物鉴别标准中规定的固体废物危险特性技术指标中总铬浓度的限值。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种电解锰渣的处理方法，取电解锰渣，破碎成粉末，加入柠檬酸钠进行浸泡，滤干；将沸石粉和钠基膨润土混合，经筛分处理后加入到电解锰渣粉末，搅拌得到混合粉末；将混合粉末与生物质进行真空共热解，加入占热解产物质量为2‑5％的壳聚糖粉末，混合搅拌得到混合物；向混合物中加入水泥粉料活性氧化铝，加入适量的水，在搅拌机中进行搅拌混合，形成浆料；将所述浆料加入到砌块成型模具中，在常温、常压下，采用成型工艺，经振动、压制成型后，静置12～30小时，进行保湿自然养护20～30天，得到固化体。本发明工艺简单，所需工程设备少，适用于大规模生产；同时，制备得到的固化体可作为再生砖使用。

技术研发人员：易自希
受保护的技术使用者：长沙汇聚环境技术有限公司
技术研发日：2018.11.22
技术公布日：2019.01.04