CN108262336B - 一种电解锰渣的固化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电解锰渣的固化处理方法,属环保技术领域;将电解锰渣与碱性工业废渣磷渣、矿渣、高钙粉煤灰、复合碱性药剂、水等配合,混合搅拌,并在搅拌过程中回收氨气,经固化处理后的电解锰渣送至渣库堆存;该方法原料来源广泛,既减少碱性药剂的用量,降低电解锰渣处理成本,同时实现以废治废的无害化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解锰渣的固化处理方法,属环保技术领域。
背景技术
锰是我国国民经济的重要物资和战略资源之一。随着国家经济建设的高速发展,锰的需求量增加,促使电解锰产业快速发展。目前我国有131家电解锰企业,产能达到290万吨/年,实际产量达115万吨/年,产能和产量均占世界的98%以上。电解锰生产行业作为典型的湿法冶金行业,在快速发展的同时也对环境产生了严重的危害,其中电解锰渣对环境的污染尤为突出。
电解锰渣是电解锰生产过程中碳酸锰矿粉经硫酸浸出产生的酸浸渣。据有关数据资料显示,平均每生产1t电解金属锰需要碳酸锰矿8-10t,产渣9-11t。我国每年排放的电解锰渣量近千万吨,历年累积的堆存量达7000多万吨。电解锰渣中除含有大量的SiO2、CaSO4、Al2O3、MgO、Fe2O3等无机矿物外,还赋存有一定量的氨氮以及Mn、Ag、Cr、Co、Ni、Se等。目前,电解锰渣的资源化利用研究主要包括回收有价金属、生产建筑材料、制肥料等方面。事实上,在电解锰渣有价元素回收方面,由于渣中残存的贵重金属资源含量有限,即使把它们全部回收,对于渣量的减量化影响也是微乎其微的,甚至有大量增加的可能。在电解锰渣生产建材方面,由于渣中含有大量可溶性的硫酸盐,会破坏建筑材料结构,产生严重的泛霜、脱皮等现象。在电解锰渣制肥料方面,虽然诸多研究表明其制肥料是可行的,但是未能解决作物、土壤重金属累积对生物体的长期作用影响,电解锰渣的肥料利用具有一定生态风险。因此,在电解锰渣资源化前景不明,利用难度大的背景下,渣库堆存仍是电解锰渣处理的首要选择。要实现电解锰渣的安全堆存必须进行无害化处理,其处理的关键是渣中可溶性锰以及伴生重金属离子砷、汞、硒、铬和氨氮的稳定化控制。因此,电解锰渣须经固化/稳定化处理方可堆存。
电解锰渣的固化/稳定化方面已有专利和文献报道:如CN104307849A中公开了以生石灰+草木灰+粉煤灰和六偏磷酸钠为药剂固化/稳定化电解锰渣。CN102161048A中公开了以生石灰粉、硅酸盐、树脂磺酸盐和氯化铁为电解锰渣无害化处理药剂。CN104690080A中公开了电解锰渣无害化处理药剂为磷酸二氢钠、氧化钙、氧化镁和聚丙烯酰胺。另外,方选进等采用普通硅酸盐水泥对电解锰渣进行固化处理。Zhou等使用CaO、NaOH处理电解锰渣。综上可知,电解锰渣的无害化处理剂均为氧化钙、氢氧化钠、磷酸盐和水泥等。使用磷酸二氢钠、氧化钙、氧化镁和聚丙烯酰胺和氢氧化钠以及水泥等作为电解锰渣的无害化处理剂,其药剂费用高、同时掺量大,进而导致整体处理成本高,严重影响技术的推广和产业化应用。因此,采用何种技术途径,实现低成本处理电解锰渣,是其无害化处理和应用急需解决的关键技术。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种电解锰渣固化处理方法,本发明以工业废渣磷渣、矿渣、高钙粉煤灰为固化剂,并配以复合碱性药剂和水协同处理电解锰渣;使用该方法能减少碱性药剂的用量,降低电解锰渣固化处理成本,同时可以起到以废治废的作用。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案包括以下步骤:
(1)电解锰渣经计量设备称取输送至破碎机中进行破碎处理;
(2)称取复合碱性药剂,加入水中混匀,制得复合碱性药剂溶液;
(3)将破碎电解锰渣输送至搅拌机中,在搅拌状态下,加入步骤(2)复合碱性药剂溶液,搅拌5-10min,之后加入固化剂,搅拌15-30min;在搅拌过程中回收氨气,固化后的电解锰渣送至渣库堆存。
本发明中复合碱性药剂添加量为电解锰渣重量的3%-6%,水添加量为电解锰渣重量的25%-35%,固化剂添加量为电解锰渣重量的10%-20%。
所述复合碱性药剂是氢氧化钠、硫酸钠、氯化钠和硅酸钠的混合物,各物质的质量百分比为氢氧化钠30%-50%、硫酸钠10%-20%、氯化钠20%-40%和硅酸钠10%-20%;复合碱性药剂溶液是把复合碱性药剂溶于水中。
所述固化剂由磷渣、矿渣和高钙粉煤灰组成,质量百分比分别为30%-60%、30%-50%、10%-20%;固化剂粉磨过80目筛,筛余量小于5%。
本发明优点和有益效果:
(1)本发明电解锰渣的固化处理方法,以工业废渣磷渣、矿渣以及高钙粉煤灰为固化剂,配以复合碱性药剂,在保证电解锰渣无害化处理的前提下,减少了碱性药剂的用量,降低了电解锰渣固化处理成本,同时起到以废治废的作用;
(2)磷渣、矿渣和高钙粉煤灰都是碱性工业废渣,加入能增强电解锰渣的除氨效果,改善混合料的分散性及均匀性;
(3)电解锰渣经磷渣-矿渣-高钙粉煤灰固化剂固化后最终形成的是耐久性良好的铝硅酸盐为主的凝胶矿物,电解锰渣中的部分溶解性锰和铵根离子可通过类质同象替代被镶嵌在铝硅为主的化学键合陶瓷体中,同时部分溶解性锰在碱性环境中可形成难溶性Mn(OH)2;
(4)铝硅酸盐凝胶矿物大多呈类沸石的非晶体结构,具有良好耐久特征和良好的吸附重金属性能。通过这种方式进行电解锰渣的无害化与传统技术相比,更加安全有效。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明保护范围并不局限于所述内容。
实施例1
(1)称取电解锰渣输送至破碎机进行破碎处理;
(2)称取复合碱性药剂加入到水中混匀,制得复合碱性药剂溶液,其中复合碱性药剂添加量为电解锰渣重量的3%,水添加量为电解锰渣重量的25%,复合碱性药剂由氢氧化钠50%、硫酸钠10%、氯化钠20%和硅酸钠20%组成;
(3)将破碎的电解锰渣输送至搅拌机中,在搅拌状态下,加入(2)复合碱性药剂溶液,搅拌10min之后,加入电解锰渣重量的10%的固化剂(固化剂由60%磷渣、30%矿渣、10%高钙粉煤灰组成,固化剂粉磨过80目筛,筛余量为3%),搅拌30min,在搅拌过程经氨气收集装置回收氨气,固化后的电解锰渣送至渣库堆存。
固化电解锰渣经《HJ 557-2010》方法浸出,毒性浸出结果低于《GB 8978-1996》标准限值。
实施例2
(1)称取电解锰渣输送至破碎机进行破碎处理;
(2)称取复合碱性药剂加入到水中混匀,制得复合碱性药剂溶液,其中复合碱性药剂添加量为电解锰渣重量的4%,水添加量为电解锰渣重量的30%,复合碱性药剂由氢氧化钠30%、硫酸钠20%、氯化钠40%和硅酸钠10%组成;
(3)将破碎的电解锰渣输送至搅拌机中,在搅拌状态下,加入(2)复合碱性药剂溶液,搅拌5min之后,加入电解锰渣重量的15%的固化剂(固化剂由50%磷渣、30%矿渣、20%高钙粉煤灰组成,固化剂粉磨过80目筛,筛余量为4%),搅拌25min,在搅拌过程经氨气收集装置回收氨气,固化后的电解锰渣送至渣库堆存。
固化电解锰渣经《HJ 557-2010》方法浸出,毒性浸出结果低于《GB 8978-1996》标准限值。
实施例3
(1)称取电解锰渣输送至破碎机进行破碎处理;
(2)称取复合碱性药剂加入到水中混匀,制得复合碱性药剂溶液,其中复合碱性药剂添加量为电解锰渣重量的5%,水添加量为电解锰渣重量的35%,复合碱性药剂由氢氧化钠40%、硫酸钠15%、氯化钠30%和硅酸钠15%组成;
(3)将破碎的电解锰渣输送至搅拌机中,在搅拌状态下,加入(2)复合碱性药剂溶液,搅拌8min之后,加入电解锰渣重量的20%的固化剂(固化剂由40%磷渣、40%矿渣、20%高钙粉煤灰组成,固化剂粉磨过80目筛,筛余量为2%),搅拌20min,在搅拌过程经氨气收集装置回收氨气,固化后的电解锰渣送至渣库堆存。
固化电解锰渣经《HJ 557-2010》方法浸出,毒性浸出结果低于《GB 8978-1996》标准限值。
实施例4
(1)称取电解锰渣输送至破碎机进行破碎处理;
(2)称取复合碱性药剂加入到水中混匀,制得复合碱性药剂溶液,其中复合碱性药剂添加量为电解锰渣重量的6%,水添加量为电解锰渣重量的30%,复合碱性药剂由氢氧化钠35%、硫酸钠20%、氯化钠25%和硅酸钠20%组成;
(3)将破碎的电解锰渣输送至搅拌机中,在搅拌状态下,加入(2)复合碱性药剂溶液,搅拌6min之后,加入电解锰渣重量的17%的固化剂(固化剂由40%磷渣、50%矿渣、10%高钙粉煤灰组成,固化剂粉磨过80目筛,筛余量为3%),搅拌15min,在搅拌过程经氨气收集装置回收氨气,固化后的电解锰渣送至渣库堆存。
固化电解锰渣经《HJ 557-2010》方法浸出,毒性浸出结果低于《GB 8978-1996》标准限值。
实施例5
(1)称取电解锰渣输送至破碎机进行破碎处理;
(2)称取复合碱性药剂加入到水中混匀,制得复合碱性药剂溶液,其中复合碱性药剂添加量为电解锰渣重量的4%,水添加量为电解锰渣重量的35%,复合碱性药剂由氢氧化钠45%、硫酸钠15%、氯化钠25%和硅酸钠15%组成;
(3)将破碎的电解锰渣输送至搅拌机中,在搅拌状态下,加入(2)复合碱性药剂溶液,搅拌8min之后,加入电解锰渣重量的12%的固化剂(固化剂由40%磷渣、45%矿渣、15%高钙粉煤灰组成,固化剂粉磨过80目筛,筛余量为3%),搅拌28min,在搅拌过程经氨气收集装置回收氨气,固化后的电解锰渣送至渣库堆存。
固化电解锰渣经《HJ 557-2010》方法浸出,毒性浸出结果低于《GB 8978-1996》标准限值。
以上所述的实例,只是本发明的部分较优选方案,本领域的技术员在本发明技术方案范围内进行的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种电解锰渣的固化处理方法,其特征在于:用磷渣、矿渣、高钙粉煤灰作为固化剂,并配以复合碱性药剂和水协同处理电解锰渣;
所述复合碱性药剂添加量为电解锰渣重量的3%-6%,水添加量为电解锰渣重量的25%-35%,固化剂添加量为电解锰渣重量的10%-20%;
所述复合碱性药剂的组成物及质量百分比为:氢氧化钠30%-50%、硫酸钠10%-20%、氯化钠20%-40%和硅酸钠10%-20%;
所述固化剂中磷渣、矿渣、高钙粉煤灰的质量百分比分别为30%-60%、30%-50%、10%-20%;固化剂粉磨过80目筛,筛余量小于5%;
具体操作时是将复合碱性药剂与水混合后制得复合碱性药剂溶液;将破碎后的电解锰渣输送至搅拌机中,在搅拌状态下,加入复合碱性药剂溶液,搅拌5-10min之后,加入固化剂,搅拌15-30min;在搅拌过程中回收氨气,固化后的电解锰渣送至渣库堆存。
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