CN109759033A - 一种利用锰渣制备陶粒吸附材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用锰渣制备陶粒吸附材料的方法，用清洗液对锰渣进行清洗，所述清洗液是碱和碳酸盐的混合液，在清洗后的锰渣中加入粘合剂，混匀，压制成颗粒状后再进行干燥，煅烧，冷却后得到陶粒吸附材料。本发明成功地将锰渣用于吸附废水中的重金属，不仅将提高锰渣的利用价值，降低成本，同时还可以变废为宝，减少环境污染。

Description

一种利用锰渣制备陶粒吸附材料的方法

技术领域

本发明涉及一种利用锰渣制备陶粒吸附材料的方法，特别涉及一种电解锰渣综合利用并进一步制备陶粒吸附材料的工艺。

背景技术

电解锰厂在生产金属锰的过程中要排放大量的固体废料——锰渣，锰渣不仅占用大量的土地、吞噬良田，而且锰渣散发出的有害气体直接影响附近人员的健康，更为严重的是 ：从锰渣中渗出的液体慢慢浸入地下污染水质，其中的有害物质包括多种重金属及超标氨氮。同时，电解锰渣当中具有数量可观的可利用锰、镍、氮等。目前的电解锰渣处理方式为直接填埋、堆放，这样一来就存在资源利用不充分、生产效益低、环境污染严重、场地占用成本高等严重困绕电解锰生产企业和当地人民的难题。

目前已公开的利用锰渣的技术有：“200610050960.4 利用电解锰渣生产生态型胶凝材料的方法”，其锰渣利用量有限、工艺复杂 ；“91103273.8 电解锰渣灰的治理方法及其产品、99115241.7 电锰渣土地处理全价基质总量调控法”，其锰渣产品附加值低；“200610050961.9 利用电解锰渣生产水泥的方法”，该技术未充分开发锰渣的价值；“CN101306425 B一种电解锰渣综合利用的工艺”，该技术通过水洗，将可溶性物质洗脱出来回收，滤渣做建材等材料；“CN 101579685 B一种处理与利用电解锰废渣的方法”该技术能将电解锰废渣中不易分离出锰元素的硫酸锰，转换成能够方便分离出锰元素的碳酸锰；能将不易分离出氮元素的硫酸铵，转换成能够方便分离出氮元素的十二水硫酸铝铵晶体，但该技术工艺复杂，处理成本高，不适合大规模工业化处理。综上所述，锰渣目前多用于低附加值的产品中，主要是解决环境问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种途径，解决大量的锰渣问题，将其制成锰砂吸附剂，用于吸附废水中的重金属，做到废物利用，并提高其附加值。进一步地，锰砂吸附材料是一种粉体材料，用作吸附材料非常不方便。但是锰渣在低温下很难成型，粘结性很差，烧制成的陶粒强度很低，不利于使用。

本发明的技术方案是，提供一种利用锰渣制备陶粒吸附材料的方法，用清洗液对锰渣进行清洗，所述清洗液是碱和碳酸盐的混合液，在将清洗后的锰渣中加入粘合剂，混匀，压制成颗粒状后再进行干燥，煅烧，冷却后得到陶粒吸附材料。显然，此处的碳酸盐是水溶性的。清洗液清洗的方式包括淋洗，泡洗（浸泡）等。

进一步地，所述锰渣是电解锰产生的废渣。

进一步地，压制成直径0.1-1mm的颗粒状后进行干燥。

进一步地，干燥的为120℃左右进行烘干。

进一步地，所述粘合剂包括无机粘合剂和有机粘合剂；无机粘合剂的添加量占清洗后的锰渣质量的5-15%；有机粘合剂的添加量占清洗后的锰渣质量的0.5-1%

进一步地，所述无机粘合剂为磷酸盐、焦磷酸盐、硼砂、硼酸、水玻璃中的一种或几种；所述有机粘合剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、淀粉、木质素中的一种或多种。

进一步地，煅烧前，还可以加入助熔剂以降低煅烧温度。

进一步地，所述碱为摩尔浓度0.1~2mol/L的碱水溶液。碱包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氢氧化钙等。

进一步地，所述碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵中的一种或多种。

进一步地，所述碳酸盐为摩尔浓度为0.05~2mol/L的碳酸盐水溶液。

进一步地，所述碱和碳酸盐的摩尔比为1:0.5~1。

进一步地，所述煅烧的温度为400~800℃，煅烧时间1~3小时。

进一步地，对于大颗粒物，可以破碎后过筛，收集筛下料。

本发明进一步地提供上述方法获得的陶粒吸附材料。

锰渣的主要成分是硅、铁、铝三种元素的不同形态化合物，同时还含有微量锰及铅、镉、铬等元素，在雨雪等浸淋作用下，这些有害金属离子会溶出，渗到土壤中对水源造成污染。其酸气或氨气也会产生刺激下气味，对周边环境造成污染。本发明成功地利用了锰的特性，将锰渣用于吸附废水中的重金属，不仅将提高锰渣的利用价值，降低成本，同时还可以变废为宝，减少环境污染。

本发明的技术原理是，由于废渣中存在的硫酸盐，在高温煅烧时会分解成二氧化硫和氨气，对环境造成污染；另外，硫酸盐的存在会使陶粒的结构强度下降，影响使用寿命。因此，需要将锰渣中的硫酸铵清洗出来。利用碱和碳酸盐的混合液对锰渣进行清洗，锰渣中的硫酸铵被清洗出来，锰渣中硫酸锰与碳酸根离子结合，生成碳酸锰，固定在锰渣中；在后面的煅烧过程中，高温会使碳酸锰分解，产生大量气孔，增加陶粒吸附材料对重金属的吸附量。

粘合剂的作用是使锰渣在煅烧时成型，并具有一定的强度。无机粘合剂在低温时粘结强度较低，而有机粘合剂初始粘度较高，但在高温时无机粘合剂的粘结强度逐渐提高，而有机粘合剂在高温时发生分解反应，失去粘合作用，因此，当无机、有机粘合剂配合使用时，从挤压成型到烘干、煅烧整个过程中，都保持较高的粘合力，放止在成型过程中破碎。

需要特别说明的是，本发明中的清洗液中的碳酸盐可以是直接用碳酸盐也可以是可反应生成的碳酸盐的物质，如碳酸氢盐。

本发明得到的陶粒吸附材料可以称为锰砂吸附剂。将锰砂吸附剂用于含铜电镀废水的处理，废水中的铜含量达到国家排放标准。具体是：含铜电镀废水中铜含量为10~20mg/L，pH=6~8，每处理1立方米废水，在离子交换柱中装入锰砂15-50kg，废水通过交换柱进行离子交换，铜被锰砂吸附，出水达标排放。锰渣用稀酸再生，可重复使用，铜可回收利用。

本发明制备的陶粒吸附材料有以下有益效果：

1、将锰渣废物利用，解决了锰渣大量堆放所带来的对大气、地下水的污染问题，又解决了堆场占地问题。

2、加工简单，成本低廉，经过简单的加工就可以变废为宝，实现资源的再利用。

3、以碳酸盐为沉淀剂即解决了锰等金属离子溶出问题，又因为碳酸盐高温分解产生大量气孔，增加了陶粒吸附材料对废水中金属离子的吸附效果，吸附效果好，吸附率高达90%。

4、在锰渣中加入粘合剂，使得锰砂可以以较大的颗粒形式存在，有利于作为吸附材料使用，不宜堵塞吸附柱，方便回收。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做具体介绍，以下实例不构成对本发明的限定。

实施例1

1、称取湖南某电解锰公司锰渣1kg，其中锰含量3.5%（湿基），硫酸根1.8%。用2L含0.5mol/L的氢氧化钠和0.5mol/L的碳酸钠混合溶液浸泡搅拌2小时，过滤。

2、进一步添加0.1kg水玻璃，1wt%羧丙基纤维素0.1L，在捏合机中混合均匀，挤压造粒，120℃烘干。

3、进一步将烘干的锰砂在600℃煅烧2小时，冷却得到陶粒吸附材料。

4、取湖北某开发区电镀工业园含铜电镀废水20Ｌ，铜含量20mg/L，pH＝4.5，加入锰砂0.3kg，搅拌2小时，过滤，滤液（排水）检测铜含量为0.31mg/L，可以达标排放。

实施例2

1、取宁夏某电解锰公司锰渣5kg，120℃烘干，其中锰含量8.5%（干基），硫酸根4.5%，含水率38.8%。

2、配制碳酸钠碱溶液，其中，氢氧化钠0.4mol/L，碳酸钠0.8mol/L．

3、称取锰渣2kg，加碳酸钠碱溶液5L，搅拌1.5小时，过滤。

4、添加0.2kg硼砂，1wt%羧丙基纤维素0.1L，在捏合机中混合均匀，挤压造粒，120℃烘干。

5、120℃烘干，725℃煅烧，2小时，冷却得到陶粒吸附材料。

6、取江西某铜业公司经预处理后的含铜废水20L，其中铜含量53mg/L，pH＝5.3，加入陶粒吸附材料0.4kg，搅拌2小时，过滤，滤液（排水）检测铜含量为0.48mg/L，可以达标排放。

Claims (10)

1.一种利用锰渣制备陶粒吸附材料的方法，其特征在于，用清洗液对锰渣进行清洗，所述清洗液是碱和碳酸盐的混合液，在清洗后的锰渣中加入粘合剂，混匀，压制成颗粒状后再进行干燥，煅烧，冷却后得到陶粒吸附材料。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锰渣是电解锰产生的废渣。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱为摩尔浓度0.1~2mol/L的碱水溶液。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳酸盐为摩尔浓度为0.05~2mol/L的碳酸盐水溶液。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱和碳酸盐的摩尔比为1:0.5~1。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为400~800℃，煅烧时间1~3小时。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合剂包括无机粘合剂和有机粘合剂；无机粘合剂的添加量占清洗后的锰渣质量的5-15%；有机粘合剂的添加质量占清洗后的锰渣质量的0.5-1%。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述无机粘合剂为磷酸盐、焦磷酸盐、硼砂、硼酸、水玻璃中的一种或几种；所述有机粘合剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、淀粉、木质素中的一种或多种。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的方法获得的陶粒吸附材料。