CN109811148A - 一种锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法。本方法的步骤包括：(1)将锰酸浸渣堆积于堆场，堆成渣堆；(2)采用洗水对渣堆进行循环喷淋洗涤，当洗水中Mn2+和(NH4)2SO4达到规定参数时，结束洗涤，并将洗水抽回锰生产系统回用；(3)采用清水再次渣堆进行循环喷淋洗涤，当洗水中锰达到规定参数时，结束洗涤；如渣堆中水溶性锰未低于规定参数，则采用另一组清水再次洗涤，渣堆中水溶性锰达到规定参数时，结束洗涤，锰酸浸渣完成无害化处理，将洗涤后的洗出液留至下一批次锰酸浸渣做洗水使用。本方法生产工艺简单，投资及运行成本低，无三废产生，环境友好，可最大限度地回收渣中的有价可溶盐，并回用于生产系统。

Description

一种锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法
技术领域
本发明涉及一种锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，属于环保及废渣综合利用领域。
背景技术
我国是全球锰系材料生产大国，以电解金属锰、硫酸锰、电解二氧化锰为代表的产品产能及产量均居全球首位。硫酸湿法酸浸锰矿石是获取粗级硫酸锰溶液的主要方法，浸出过程将产生大量酸浸渣。根据所用矿石品位不同，一般来说采用碳酸锰矿浸出，每吨元素锰折合产生酸浸渣约5-9吨；采用焙烧氧化锰矿浸出，生产每吨元素锰折合产生酸浸渣约3-5吨，全国每年产生湿法锰酸浸渣超1200万吨。由于压滤设备能力及渣性能的影响，新产出的锰渣中含有27-30％的溶液，其成分主要为高浓度硫酸锰、硫酸铵、硫酸镁等。
锰渣入库后，大量水溶性硫酸盐溶出，尤其是雨季，企业难以完全回用，不仅造成资源浪费，对地表水及地下水污染也较为严重。同时，锰渣库在长期运行过程中，库渣含水率高，呈现流态化，存在较大的安全隐患。锰渣问题已成为影响锰行业健康发展的主要问题。
目前，对锰渣进行无害化处理及综合利用的技术主要有：
(1)两段焙烧及烟气回收利用
该方法对锰渣干燥后进行中温及高温两段焙烧，中温焙烧回收烟气中的氨产出氨水，高温焙烧回收烟气中SO2制酸，焙烧后尾渣作为水泥混合材出售。高温段焙烧后产生的烟气制酸成本高，且烟气中仍含有氨气，与SO2难以分离。总体工艺投资大、能耗高，运行成本高，投入产出不平衡，难以被市场所接受。
(2)高温焙烧及烟气还原软锰矿
该技术对锰渣干燥后进行高温焙烧，烟气用于还原软锰矿浆，焙烧后尾渣作为水泥混合材出售。同样，该方法工艺流程长、设备要求高、投资巨大、能耗高、运行成本高，软锰矿还原回收率低，投入产出不平衡，难以被市场所接受。
(3)锰渣浆化洗涤回收锰铵
该技术对锰渣浆化后进行多次洗涤，以回收渣中可溶性硫酸盐。但由于洗出液中锰铵浓度较低、溶液量大，大量回用将打破原有生产系统的溶液平衡，浓缩后回用经济上难以承受。
(4)锰渣压滤机机洗回收锰铵
锰行业内大部分企业均开展过压滤机机上洗涤回收锰铵的工业试验，但由于锰渣经压滤后在压滤机内呈饼状，孔隙度低，叠加除铁产物、中和产物等的影响，透水性差，洗出效果不理想。
近年来，锰渣处理是行业内的研究热点，但至今尚无投资及运行成本经济合理、处理效果理想的技术投入应用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法。本方法生产工艺简单，投资及运行成本低，无三废产生，环境友好，可最大限度地回收渣中的有价可溶盐，并回用于生产系统，可实现锰渣无害化处理。
本发明的技术方案：一种锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，该方法包括如下步骤：
(1)将锰酸浸渣堆积于堆场，堆成渣堆；
(2)采用洗水对步骤(1)中的渣堆进行循环喷淋洗涤，当洗水中Mn2+和(NH4)2SO4达到规定参数时，结束洗涤，并将洗水抽回锰生产系统回用；
(3)采用清水作为洗水对步骤(2)中洗涤后的渣堆进行循环喷淋洗涤，当洗水中锰达到规定参数时，结束洗涤；如渣堆中水溶性锰未低于规定参数，则采用另一组清水再次洗涤，渣堆中水溶性锰达到规定参数时，结束洗涤，锰酸浸渣完成无害化处理，将洗涤后的洗出液留至下一批次锰酸浸渣做洗水使用。
前述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，所述步骤(2)中，采用洗水的用量为渣堆重量的0.3-2.0倍；洗涤的清洗时间为6-36小时。
前述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，所述步骤(2)中，洗水中添加有总量为10-200ppm助洗剂；所述助洗剂为烷基磺酸钠、脂肪醇醚硫酸类、烷基醇酰胺类、硬脂肪酸钠、甲基硅油、丙烯酸酪或醚共聚物类中的一种或其中几种。
前述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，所述步骤(2)中，洗水用硫酸调整pH为5.5-7.5。
前述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，所述步骤(2)中，当洗水中Mn2+为10-25g/L和(NH4)2SO4为20-35g/L时，结束洗涤。
前述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，所述步骤(3)中，采用清水和另一组清水的用量均为渣堆重量的0.3-2.0倍；所述采用清水和另一组清水二者的洗涤时间均为6-8小时。
前述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，所述步骤(3)中，所述规定参数为是渣堆中水溶性锰≤0.5％。
前述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，所述步骤(1)中，堆场周边设置有多个循环洗液池；所述堆场底部浇注有混凝土防渗或敷设有软塑板；所述堆场底部标高小于其场外周边标高0.3-1.5米；所述堆场底部底部的坡度为0.5-3％。
前述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，所述步骤(1)中，渣堆的表面铺设橡胶或塑料软格栅；所述塑料软格栅表面敷设有一组喷淋管，喷淋管上设有喷头；所述相邻喷淋管的间距为50-100厘米；所述喷头的间距为100-200厘米；所述喷淋管的材质为塑料或橡胶。
前述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法中，该方法为单渣堆循环洗涤或多渣堆逆向循环洗涤。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明首创直接对锰酸浸渣进行堆积循环洗涤，区别于其他行业传统的将渣浆化后循环或逆流洗涤的方法，不会出现因浆化出现洗涤占地面积大，投入高，水耗过高，水耗通常超过2倍以上，企业用水不平衡的问题；采用本方法洗涤水耗小，除特殊锰渣外，一般水耗最小可得到0.3倍。
2、本发明在洗涤锰渣的洗水中首创加入有助洗剂，助洗剂主要可起到两个方面的作用：一是作为表面活性剂，提高洗水的表面张力，起到提高洗出率的作用，如：烷基磺酸钠、脂肪醇醚硫酸类或硬脂肪酸钠；二是提高锰渣的疏水性，更利于可溶盐的洗出，也可提高洗涤效率，缩短洗涤时间，如：烷基醇酰胺类、甲基硅油、丙烯酸酪或醚共聚物类。
3、本发明的洗水用硫酸调整其pH为5.5-7.5，一方面可提高助洗剂的效率，另一方面可有效防止渣中如Fe、Co、Ni等有害元素进入洗液，可大大提高洗液品质，从而保证洗水能够返回锰系统回用。
4、本发明回用的洗出液中Mn2+为10-25g/L，具有极大的经济价值；如：当锰达到25g/L时，溶液价值大约是280元/立方米，企业返回生产容易，也不会造成企业溶液失衡；且当企业溶液平衡不紧张时，锰达到10g/L就能返回生产。
5、本发明根据不同企业锰渣状态的差异，提供了特定的用水比例，可满足各种情况；且洗涤水量越大或洗涤时间越长，洗出率均能提高。
6、本发明经过洗水洗后的锰渣尚未达到预定洗净率，再继续用取清水洗涤，可将锰渣中水溶性锰含量降低至≤0.5％后，才完成该批次锰渣洗涤，将锰渣中的水溶性锰含量降低后，可直接将无害化渣进入渣库填埋或用于制备建筑材料。
7、本发明是通过堆场对锰渣进行清洗，在堆场的周边设置有多个循环洗液池；循环洗液池是直接通过水泵抽水从上至下喷淋渣堆，洗涤后的液体会流入该洗液池，即可达到循环；堆场的底部又浇注有混凝土防渗或敷设有软塑板可起到防渗作用；而且堆场底部标高小于其场外周边标高0.3-1.5米；堆场底部底部的坡度为0.5-3％，如此可方便本发明所用洗液自渣堆淋滤渗出后汇集并经沟管自流回洗液池中；且方法可直接在企业的渣场实现，不占用其他生产用地。
8、本发明提供了在渣堆的表面铺设软格栅，软格栅表面设喷淋管，喷淋管上设喷头的方式用于对渣堆的洗涤，不仅投入小，而且可溶盐回收效率高。
9、本发明先后通过洗水和清水对锰渣进行洗涤，就能得到可回收于锰生产系统的洗水富液，洗涤所用设备简单主要是通过简单搭设喷淋管，用水泵配合使用，本方法总体工艺简单、处理成本低、投资也低、处理规模灵活还无三废产生。
综上所述：本发明方法具有具有良好的环境效益、社会效益及经济效益，可有效解决锰行业面临锰渣环境污染及资源化利用问题，促进行业健康发展。
实验验证
发明人将实施例1-3清洗后的锰渣用清水振荡浸出24小时，得到如下测试结果：
实施例1的锰渣经浸出后水中水中总Mn+＝1.2mg/L，NH3-N＝11.5mg/L，pH值＝6.2；实施例2的锰渣经浸出后水中总Mn+＝0.25mg/L，NH3-N＝1.26mg/L，pH值＝6.9；实施例3的锰渣经浸出后水中水中总Mn+＝0.92mg/L，NH3-N＝10.2mg/L，pH值＝6.5。
从测试结果可以看出，经本发明方法处理后的锰渣均能够满足《污水综合排放标准》，锰渣都满足无害化要求。所以将3个实施例的锰渣自然沥干后进入渣场填埋。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。对于未特别注明的结构或工艺，均为本领域的常规现有技术。
实施例1：
(1)将500吨锰酸浸渣堆积于堆场，堆成1.5米的梯形渣堆；
(2)在渣堆表面平整后铺装塑料软格栅，格栅表面敷设喷淋管，喷淋管上设有喷淋头，采用1#洗液池装入150吨的洗水，洗水中配入10ppm十二烷基苯磺酸钠的助洗剂，用硫酸调整洗水pH值为6.0；由水泵抽水使洗液至上而下对渣堆进行至上而下的循环喷淋洗涤，洗涤后的洗水回流至1#洗液池中，如此连续循环喷淋洗涤36小时后，循环洗水中Mn2+为21g/L，(NH4)2SO4为20g/L，结束此洗涤过程，并将洗水抽回电解锰系统回用；
(3)采用清水对步骤(2)中洗涤后的渣堆进行循环喷淋洗涤，每批次清水都装在各自的洗液池中，用量均为150吨，通过水泵做循环喷淋洗涤。先由2#洗液池中的清水对渣堆进行洗涤，洗后清水返回2#洗液池，循环洗涤6小时；转由3#洗液池中的清水对渣堆进行洗涤，洗后清水返回3#洗液池，循环洗涤6小时；转由4#洗液池中的清水对渣堆进行洗涤，洗后清水返回4#洗液池，循环洗涤6小时，经检测锰渣中水溶性锰为0.85％，结束洗涤，将洗涤后的洗出液留至下一批次锰酸浸渣做洗水使用。
实施例2：
(1)将600吨锰酸浸渣堆积于堆场，堆成2.1米的梯形渣堆；
(2)在渣堆表面平整后铺装塑料软格栅，格栅表面敷设喷淋管，喷淋管上设有喷淋头，采用1#洗液池装入1200吨的洗水，洗水中配入200ppm硬脂酸钠助洗剂，用硫酸调整洗水pH值为7.5；由水泵抽水使洗液至上而下对渣堆进行至上而下的循环喷淋洗涤，洗涤后的洗水回流至1#洗液池中，如此连续循环喷淋洗涤8小时后，循环洗水中Mn2+为18.5g/L，(NH4)2SO4为20g/L，结束此洗涤过程，并将洗水抽回电解锰系统回用；
(3)采用清水对步骤(2)中洗涤后的渣堆进行循环喷淋洗涤，每批次清水都装在各自的洗液池中，用量均为1200吨，通过水泵做循环喷淋洗涤。先由2#洗液池中的清水对渣堆进行洗涤，洗后清水返回2#洗液池，循环洗涤8小时；转由3#洗液池中的清水对渣堆进行洗涤，洗后清水返回3#洗液池，循环洗涤8小时；转由4#洗液池中的清水对渣堆进行洗涤，洗后清水返回4#洗液池，循环洗涤8小时，经检测锰渣中水溶性锰为0.25％，结束洗涤，将洗涤后的洗出液留至下一批次锰酸浸渣做洗水使用。
实施例3：
(1)将600吨锰酸浸渣堆积于堆场，堆成1.7米的梯形渣堆；
(2)在渣堆表面平整后铺装塑料软格栅，格栅表面敷设喷淋管，喷淋管上设有喷淋头，采用1#洗液池装入500吨的洗水，洗水中配入100ppm硬脂酸钠助洗剂，用硫酸调整洗水pH值为7.0；由水泵抽水使洗液至上而下对渣堆进行至上而下的循环喷淋洗涤，洗涤后的洗水回流至1#洗液池中，如此连续循环喷淋洗涤24小时后，循环洗水中Mn2+为22.7g/L，(NH4)2SO4为21g/L，结束此洗涤过程，并将洗水抽回电解锰系统回用；
(3)采用清水对步骤(2)中洗涤后的渣堆进行循环喷淋洗涤，每批次清水都装在各自的洗液池中，用量均为400吨，通过水泵做循环喷淋洗涤。先由2#洗液池中的清水对渣堆进行洗涤，洗后清水返回2#洗液池，循环洗涤6小时；转由3#洗液池中的清水对渣堆进行洗涤，洗后清水返回3#洗液池，循环洗涤6小时；转由4#洗液池中的清水对渣堆进行洗涤，洗后清水返回4#洗液池，循环洗涤6小时；转由5#洗液池中的清水对渣堆进行洗涤，洗后清水返回5#洗液池，循环洗涤6小时，经检测锰渣中水溶性锰为0.78％，结束洗涤，将洗涤后的洗出液留至下一批次锰酸浸渣做洗水使用。

Claims (10)

1.一种锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)将锰酸浸渣堆积于堆场，堆成渣堆；
(2)采用洗水对步骤(1)中的渣堆进行循环喷淋洗涤，当洗水中Mn2+和(NH4)2SO4达到规定参数时，结束洗涤，并将洗水抽回锰生产系统回用；
(3)采用清水作为洗水对步骤(2)中洗涤后的渣堆进行循环喷淋洗涤，当洗水中锰达到规定参数时，结束洗涤；如渣堆中水溶性锰未低于规定参数，则采用另一组清水再次洗涤，渣堆中水溶性锰达到规定参数时，结束洗涤，锰酸浸渣完成无害化处理，将洗涤后的洗出液留至下一批次锰酸浸渣做洗水使用。
2.根据权利要求1所述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，采用洗水的用量为渣堆重量的0.3-2.0倍；洗涤的清洗时间为6-36小时。
3.根据权利要求1所述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，洗水中添加有总量为10-200ppm助洗剂；所述助洗剂为烷基磺酸钠、脂肪醇醚硫酸类、烷基醇酰胺类、硬脂肪酸钠、甲基硅油、丙烯酸酪或醚共聚物类中的一种或其中几种。
4.根据权利要求1所述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，洗水用硫酸调整pH为5.5-7.5。
5.根据权利要求1所述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，当洗水中Mn2+为10-25g/L和(NH4)2SO4为20-35g/L时，结束洗涤。
6.根据权利要求1所述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，采用清水和另一组清水的用量均为渣堆重量的0.3-2.0倍；所述采用清水和另一组清水二者的洗涤时间均为6-8小时。
7.根据权利要求1所述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述规定参数为是渣堆中水溶性锰≤0.5％。
8.根据权利要求1所述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，堆场周边设置有多个循环洗液池；所述堆场底部浇注有混凝土防渗或敷设有软塑板；所述堆场底部标高小于其场外周边标高0.3-1.5米；所述堆场底部底部的坡度为0.5-3％。
9.根据权利要求1所述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，渣堆的表面铺设橡胶或塑料软格栅；所述塑料软格栅表面敷设有一组喷淋管，喷淋管上设有喷头；所述相邻喷淋管的间距为50-100厘米；所述喷头的间距为100-200厘米；所述喷淋管的材质为塑料或橡胶。
10.根据权利要求1所述的锰酸浸渣堆积洗涤回收可溶硫酸盐的方法，其特征在于：该方法为单渣堆循环洗涤或多渣堆逆向循环洗涤。
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