CN109321944A - 一种电解锰副产废渣综合利用的方法 - Google Patents

一种电解锰副产废渣综合利用的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电解锰副产废渣综合利用的方法，属于电解锰废渣处理领域，本发明将脱锰和脱镁分步进行，首先向电解锰废渣水溶液中加入碳酸氢铵生产碳酸锰沉淀，再向滤液中加入磷酸一铵和氨生产磷酸铵镁沉淀将镁沉出，沉出锰和镁的的溶液再加入硫酸调节PH后制备为硫酸铵产品。本发明实现了电解锰行业副产含硫酸铵、硫酸铵镁及硫酸铵锰等复盐结晶废渣中主要元素的全部利用，实现锰的有效回收，同时副产的磷酸铵镁、硫酸铵两种产品，均具有较为广阔的市场前景，不仅可以彻底消耗堆积如山的废渣，解决环保问题，同时在实现废渣利用过程中，企业可以获得较好的经济效益。

Description

一种电解锰副产废渣综合利用的方法
技术领域
本发明属于电解锰废渣处理领域，具体的说，涉及一种电解锰副产废渣综合利用的方法。
背景技术
在电解锰的生产过程中，由于阳极液是闭路循环，每循环一次，阳极液中的镁离子会上升2g/L左右，从而造成阳极液中镁离子的富集。由于同离子效应，硫酸锰、硫酸铵在电解液中的溶解度降低而生成含硫酸铵、硫酸铵镁及硫酸铵锰等的复盐结晶（以下简称电解锰废渣），并附着在电极板、管道和设备上，对电解锰的生产造成严重影响。因此需要定期对电极板、管道和设备进行清理，以保证电解锰的正常生产。这些清理下来的复盐结晶目前无法回收，需要建立专门的固废渣场堆放，且由于这种复盐结晶为水溶性，遇到降雨天气很容易溶解并随着雨水进入河水和地下水，造成环境污染。
随着环境治理力度的逐渐加大，废渣的处理，特别是污染性废渣的处理已经成为决定企业生死存亡的关键因素之一，而废渣的资源化利用也一直是企业谋求的方向，也是国家政策的导向。因此能实现电解锰废渣的全效回收，并进行资源化利用，对电解锰行业有着非常重要的意义。电解锰废渣中的有效成分硫酸铵、硫酸铵镁均是植物可以吸收的营养成分，作为废渣堆放，无疑是一种较大的资源浪费。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供了一种电解锰副产废渣综合利用的方法，实现将废渣中的锰回收后返回电解锰生产工序利用，硫酸根、铵、镁等物质制备为农用化肥，实现了资源的合理回收利用。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
所述的电解锰副产废渣综合利用的方法包括以下步骤：
（1）将电解锰废渣加水溶解，配制成电解锰废渣水溶液，向电解锰废渣水溶液中加入碳酸氢铵进行脱锰反应；
（2）将步骤（1）反应液过滤，得滤液和含锰滤饼，含锰滤饼返回电解锰生产工序；
（3）步骤（2）所得滤液中加入磷酸一铵、氨进行脱镁反应；
（4）将步骤（3）反应液过滤，得滤液和含镁滤饼，含镁滤饼经洗涤、干燥制得磷酸铵镁；
（5）将步骤（4）所得滤液加入硫酸调节pH值，浓缩结晶、离心分离、干燥制得硫酸铵，离心分离所得母液返回步骤（3）循环利用。
进一步地，步骤（1）所述的电解锰废渣为电解锰行业副产含硫酸铵、硫酸铵镁及硫酸铵锰等复盐结晶。
进一步地，步骤（1）所述的电解锰废渣水溶液先过滤再向所得滤液中加入碳酸氢铵进行脱锰反应。
进一步地，步骤（1）中碳酸氢铵摩尔加入量为锰摩尔量的1.3-1.5倍，反应温度为25-50℃，反应pH值为5.0-6.5，反应时间为30min～60min。
进一步地，步骤（3）中磷酸一铵摩尔加入量为溶液中镁摩尔量的0.90-1.1倍，反应温度为30-50℃，反应pH值为7.0-9.0，反应时间为30min-60min。
进一步地，步骤（5）中加硫酸调节pH为5.0-7.0。
进一步地，步骤（3）所述的磷酸一铵替换为磷酸二铵。
本发明的原理：
本发明向电解锰废渣制成的水溶液中加入碳酸氢铵进行第一步反应，利用水溶液中锰离子与碳酸氢根反应首先生成碳酸锰沉淀，经过滤，实现锰的脱除其反应化学方程式如下：
MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O
向脱锰后所得滤液中，加入磷酸一铵、氨进行第二步反应，利用水溶液中镁离子与磷酸一铵反应生产磷酸铵镁沉淀的原理，经过滤，实现镁的脱除，所得磷酸铵镁产品可作为肥料，其反应化学方程式如下：
MgSO4+NH4H2PO4+NH3+H2O =MgNH4PO4·H2O↓+(NH4)2SO4
经过脱除锰、镁杂质的硫酸铵溶液，进行浓缩结晶、离心分离、干燥制得硫酸铵产品。
本发明的有益效果：
1、本发明采用碳酸氢铵脱除锰，脱除的锰可返回电解锰生产工序回收，实现了废渣中锰的回收利用，锰回收利用率可以达到99%以上。
2、本发明采用分步沉淀工艺，第一步首先用碳酸氢铵脱除锰，锰的脱除较为完全，将锰脱除后，再用磷酸一铵、氨，在较高pH值条件下脱除镁，实现锰、镁的分步沉淀与分离，将镁转化为磷酸铵镁，所得磷酸铵镁均较为纯净，可作为产品出售。
3、本发明经分步沉淀工艺脱除锰、镁杂质后，所得硫酸铵溶液较为纯净，用于生产硫酸铵，产品纯度高，作为产品出售。
4、本发明实现了电解锰行业副产含硫酸铵、硫酸铵镁及硫酸铵锰等复盐结晶废渣中主要元素的全部利用，实现锰的有效回收，同时副产的磷酸铵镁、硫酸铵两种产品，均具有较为广阔的市场前景，不仅可以彻底消耗堆积如山的废渣，解决环保问题，同时在实现废渣利用过程中，企业可以获得较好的经济效益。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
实施例1
取3000g电解锰废渣，加入6000g进行溶解，制得水溶液，将水溶液过滤，滤液中加入摩尔量为锰摩尔量1.3倍的碳酸氢铵，反应温度为35℃，反应时间为40min，经过滤，所得滤饼返锰电解工序，锰回收率为99.6%。
向所得滤液中加入摩尔量为镁摩尔量0.92倍的磷酸一铵，加入氨水调节pH至为8.5，反应温度为30℃，反应时间为60min，经过滤，所得滤饼经洗涤、干燥制得磷酸铵镁，产品指标如表1-1所示，向所得滤液加入98%H2SO4调节pH值为6.0，经浓缩结晶、离心分离、干燥制得硫酸铵产品，离心分离母液返回沉镁工序。硫酸铵产品指标如表1-2所示。
表1-1磷酸铵镁产品指标
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>，% N，% Mg，%
44.20 8.70 14.94
表1-2硫酸铵产品指标
(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> N，% H<sub>2</sub>O，% 游离酸（以H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>计），%
98.37% 20.9 0.58 0.01
实施例2：
取3000g固体废渣，加入6000g进行溶解，制得水溶液，加入摩尔量为锰摩尔量1.5倍的碳酸氢铵，反应温度为45℃，反应时间为60min，经过滤，所得滤饼返回锰电解工序。
向所得滤液中加入摩尔量为镁摩尔量1.1倍的磷酸一铵，加入氨水调节pH至为7.5，反应温度为45℃，反应时间为40min，经过滤，所得滤饼经洗涤、干燥制得磷酸铵镁，产品指标如表2-1所示，向所得滤液加入98%H2SO4调节pH值为5.0，经浓缩结晶、离心分离、干燥制得硫酸铵产品，离心分离母液返回沉镁工序。硫酸铵产品指标如表2-2所示。
表2-1磷酸铵镁产品指标
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>，% N，% Mg，%
44.18 8.80 15.20
表2-2硫酸铵产品指标
(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> N，% H<sub>2</sub>O，% 游离酸（以H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>计），%
99.10% 21.0 0.68 0.02
实施例3：
取3000g固体废渣，加入6000g进行溶解，制得水溶液，水溶液过滤后，滤渣返回锰电解工序，滤液中加入摩尔量为锰摩尔量1.4倍的碳酸氢铵，反应温度为40℃，反应时间为30min，经过滤，所得滤饼返回锰电解工序。
向所得滤液中加入摩尔量为镁摩尔量1.1倍的磷酸二铵，加入氨水调节pH至为7.0，反应温度为40℃，反应时间为30min，经过滤，所得滤饼经洗涤、干燥制得磷酸铵镁，产品指标如表3-1所示，向所得滤液加入98%H2SO4调节pH值为5.0，经浓缩结晶、离心分离、干燥制得硫酸铵产品，离心分离母液返回沉镁工序。硫酸铵产品指标如表3-2所示。
表3-1磷酸铵镁产品指标
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>，% N，% Mg，%
44.22 8.81 15.16
表3-2硫酸铵产品指标
(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> N，% H<sub>2</sub>O，% 游离酸（以H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>计），%
99.12% 21.02 0.60 0.02
最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种电解锰副产废渣综合利用的方法，其特征在于：所述的电解锰副产废渣综合利用的方法包括以下步骤：
（1）将电解锰废渣加水溶解，配制成电解锰废渣水溶液，向电解锰废渣水溶液中加入碳酸氢铵进行脱锰反应；
（2）将步骤（1）反应液过滤，得滤液和含锰滤饼，含锰滤饼返回电解锰生产工序；
（3）步骤（2）所得滤液中加入磷酸一铵、氨进行脱镁反应；
（4）将步骤（3）反应液过滤，得滤液和含镁滤饼，含镁滤饼经洗涤、干燥制得磷酸铵镁；
（5）将步骤（4）所得滤液加入硫酸调节pH值，浓缩结晶、离心分离、干燥制得硫酸铵，离心分离所得母液返回步骤（3）循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种电解锰副产废渣综合利用的方法，其特征在于：步骤（1）所述的电解锰废渣为电解锰行业副产含硫酸铵、硫酸铵镁及硫酸铵锰等复盐结晶。
3.根据权利要求1所述的一种电解锰副产废渣综合利用的方法，其特征在于：步骤（1）所述的电解锰废渣水溶液先过滤再向所得滤液中加入碳酸氢铵进行脱锰反应。
4.根据权利要求1所述的一种电解锰副产废渣综合利用的方法，其特征在于：步骤（1）中碳酸氢铵摩尔加入量为锰摩尔量的1.3～1.5倍，反应温度为25～50℃，反应pH值为5.0～6.5，反应时间为30min～60min。
5.根据权利要求1所述的一种电解锰副产废渣综合利用的方法，其特征在于：步骤（3）中磷酸一铵摩尔加入量为溶液中镁摩尔量的0.90～1.1倍，反应温度为30～50℃，反应pH值为7.0～9.0，反应时间为30min～60min。
6.根据权利要求1所述的一种电解锰副产废渣综合利用的方法，其特征在于：步骤（5）中加硫酸调节pH为5.0～7.0。
7.根据权利要求1所述的一种电解锰副产废渣综合利用的方法，其特征在于：步骤（3）所述的磷酸一铵替换为磷酸二铵。
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