CN110643819A

CN110643819A - 一种电解锰阳极渣综合利用方法

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Publication number: CN110643819A
Application number: CN201910943994.3A
Authority: CN
Inventors: 曾世林
Original assignee: 曾世林
Current assignee: Guangxi Xingye Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2020-01-03
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: CN110643819B

Abstract

本发明公开了一种电解锰阳极渣综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：水洗阳极渣使渣中硫酸铵进入液相中；使用固液分离机分离硫酸铵溶液；分离所得的硫酸铵液体用于生产出固体硫酸铵，湿渣和还原剂、石灰混合后加入到焙烧还原炉中焙烧、熔化和还原，使铅、银、镍、铁、磷等元素充分还原；控制炉内负荷和还原剂用量使锰元素少还原；还原出来的铅银硒液相从排铅槽流出，铁镍锰多元合金和富锰熔渣分别从出铁口和排渣口排出；含铅粉尘被布袋收尘器回收后返回焙烧还原炉。本发明电解锰阳极渣综合利用方法实现了阳极渣的综合利用，解决了传统湿法回收利用产生的重金属累积和环境污染问题。

Description

一种电解锰阳极渣综合利用方法

技术领域

本发明涉及冶金危险废物回收利用技术领域，特别是涉及一种电解锰阳极渣综合利用方法。

背景技术

电解锰阳极渣是电解锰生产中必然产生含Pb危险废渣，不同企业生产产生的阳极渣的成分不尽相同，但共同的主要成份是4价氧化锰、少量二价锰、少量铅、微量银、痕量的硒和一定比例的硫酸铵。目前尚未有可靠的技术进行资源化回收利用，有的企业少量用于内部循环；部分在市场上非法流通，对社会带来难以估量的影响；部分堆积于渣场，给当地土地和地下水造成严重污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种电解锰阳极渣综合利用方法，以解决现有技术的不足，实现阳极渣的增值、无二次污染的资源化综合利用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电解锰阳极渣综合利用方法，包括以下步骤：

一、对阳极渣进行水洗，使附着于阳极渣的硫酸铵全部溶入到水中；

二、使用固液分离机把固体阳极渣与硫酸铵溶液分离；

三、用石灰调整硫酸铵溶液酸碱度，把调整酸碱度后所得的硫酸铵溶液送到蒸发器、结晶器内对硫酸铵溶液进行蒸发、结晶生产出固体硫酸铵；

四、把从固液分离机分离得到的块渣送到焙烧还原炉；湿粉渣送造球机，与除尘器的粉尘、加入的石灰粉、焦粉、煤粉一起造球，造球各成分重量比配比为湿粉渣:除尘粉尘:石灰粉:焦粉:煤粉=1:(0.1-1):(0.1-1):(0-0.2):(0-0.2)；

五、把块渣、还原剂、熔剂和球按重量比配比为块渣:还原剂:熔剂:球=1:(0.02-0.2):(0.1-1):(0-1)加入到焙烧还原炉（三相工频电源）中焙烧、熔化和还原，通过控制电压和功率及还原剂配入量充分还原铅、银、硒、镍、铁元素，少量还原锰元素；反应得到铅银硒液相、铁镍锰多元合金液相、富锰渣相和含铅烟气；

六、还原得到的铅银硒液相从炉底排铅槽流出；铁镍锰多元合金液相从出铁口间歇排出；富锰熔渣从排渣口间断排出；

七、焙烧还原炉排出的含铅蒸汽在离开料面后被氧化为PbO颗粒，用引风机把含PbO颗粒烟气抽到精滤覆膜布袋收尘器中进行低速过滤，回收下来的烟尘造球后再送回焙烧还原炉回收利用。

优选地，所述水洗工艺为二次水洗：首先用终洗液对阳极渣进行初次洗涤，洗涤出来的初洗液输送到沉淀池进行沉淀，沉淀得到的清液用石灰调整酸碱度至pH值为4-6后被送到蒸发器、结晶器进行蒸发和结晶制得固体硫酸铵；然后用高温水对初洗得到的固体渣和沉淀物进行终洗，得到终洗液和含水固体渣；所述终洗液返回初洗工序循环使用，所述含水固体渣送到固液分离机进行渣液分离，分离出来的液体返回初洗工序循环使用，分离得到的湿渣送到烘干机进行烘干得到干渣。

优选地，所述终洗工序，水和固体渣的重量比为(1-10):1，所述高温水的水温为40-90℃。

优选地，所述还原剂使用炭质还原剂，所述的熔剂为石灰或白云石或萤石。

优选地，所述的块渣、还原剂、熔剂和球的重量比配比为块渣:还原剂:熔剂:球=1:(0.05-0.15):(0.3-0.8):(0-0.3)。

优选地，所述的排铅槽位于炉底耐火材料层内部的水平面，距离炉膛底300-800mm。

优选地，所述的排铅槽以上的耐火材料为多微孔耐火材料，所述的排铅槽以下的耐火材料为高密度耐火材料。

优选地，所述还原剂的配入量是以Pb、Ag、Se、Ni、Fe充分还原、Mn少量还原为依据。

所述的焙烧还原炉内进行以下反应：

PbO+C=Pb+CO ① FeO+C=Fe+CO ②

MnO+C=Mn+CO ③ PbO+Mn= Pb+MnO

PbO+Fe= Pb+FeO

2Ag₂O+C=2Ag+CO

P₂O₅+5C=2P+5CO

NiO+C=Ni+CO

优选地，所述的负荷控制以反应式

、式

、式

、式

、式

充分进行和抑制反应式③为标准，炉膛极心圆单位面积功率密度300-1500kW/m²、炉膛单位面积功率密度60-200kW/m²；极间电压梯度50-130V/m。

优先地，所述低速过滤的过滤风速为0.4-0.6m/s。

本发明电解锰阳极渣综合利用方法相对于现有技术取得了以下技术效果：

首先是有害元素Pb回收率达到99.5%，Se和Ag回收率达到99%；其次锰元素转化为以二价氧化锰为主的低价态块状氧化物，其质量好、价值高；第三，渣中混合的硫酸铵得到充分回收生产出晶体硫酸铵；第四，全过程趋零排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电解锰阳极渣综合利用方法的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施，下面将结合附图与具体实施例进一步说明。

实施例1

一种电解锰阳极渣综合利用方法，包括以下步骤：

（1）用热水泵直接从车间设备冷却水池中定量抽水对阳极渣进行水洗，水温40-50℃，水和阳极渣的重量比为8:1，使附着于阳极渣的硫酸铵95%溶入到水中；

（2）使用压滤机把固体阳极渣与硫酸铵溶液分离；

（3）用石灰调整硫酸铵溶液酸碱度至pH值5-6，把pH值5-6的硫酸铵溶液送到蒸发器、结晶器内对硫酸铵溶液进行蒸发、结晶生产出固体硫酸铵；

（4）把从压滤机出来的块渣送到焙烧还原炉；湿粉渣送到造球机与除尘器排出的粉尘、石灰粉混合造球，造球各成分重量比配比为湿粉渣：除尘粉尘：石灰粉:粉焦：煤粉=10:3:7:1:1；

（5）把块渣、焦炭、石灰和球按重量比为100:15:30:30的比例间歇性加入到焙烧还原炉中焙烧、熔化和还原，其中块渣中各成分重量百分比含量为Pb 5.5%、Ni 0.05%、Fe 12.5%、P0.05%、Mn45.5%、Ag200g/t、含水10%；焦炭中各成分重量百分比含量为固定碳85%、含硫小于0.5%、含水10%；石灰中CaO重量百分比含量为92%；

（6）控制负荷至炉膛极心圆功率密度300kW/m²、炉膛单位面积功率密度60kW/m²；极间电压梯度50V/m，各成分还原率Pb 99.5%、Ag 99%、Se 99%、Ni 98%、Fe 95%、P 95%，Mn元素还原率仅2%；每吨干渣得到铅银合金50-50.5kg；得到Fe、Ni、Mn多元合金118-119kg，各成分按重量百分比为含Mn 7.05%、Ni 0.38%、P 0.37%、大约含Fe 92%；得到以二价氧化锰为主的块状氧化物740-750kg，按重量百分比其含Mn 54-55%；反应放出CO₂气体48m³；

反应得到PbAgSe合金液相连续从排铅槽流出，在炉外逐步凝固为合金块；铁镍锰多元合金液相每8小时从出铁口排出一次，每次排铁均在炉底留有100mm高的合金液不排出；富锰熔渣每4小时从排渣口排出炉渣一次；

（7）用引风机把含PbO颗粒烟气抽到低速覆膜布袋收尘器中进行回收，滤袋过滤风速0.4m/s，外排烟气粉尘浓度小于8mg/m³、其中含铅小于0.8mg/m³；回收下来的粉尘送到圆盘造球机与粉渣及石灰粉一起混合造球，成球后送到焙烧还原炉循环回收利用。

实施例2

一种电解锰阳极渣综合利用方法，包括以下步骤：

（a）采用二次水洗工艺，先用终洗液对阳极渣进行初次洗涤，洗涤出来的初洗液输送到沉淀池进行沉淀，沉淀得到的清液用石灰调整酸碱度至pH=4-6后被送到蒸发器、结晶器进行蒸发和结晶制得固体硫酸铵；然后用热水泵直接从车间冲渣水池中按水和阳极渣的重量比为7:1，定量抽水取水温70-80℃高温水对初洗得到的固体渣和沉淀物进行终洗，得到终洗液和含水固体渣；所述终洗液返回初洗工序循环使用，经二次洗涤后，渣中的硫酸铵99%溶入到水中；

（b）使用真空吸滤机把含水固体渣与硫酸铵溶液分离；

（c）用石灰调整硫酸铵溶液酸碱度至pH值4-6，把pH值4-6的硫酸铵溶液送到蒸发器、结晶器内对硫酸铵溶液进行蒸发、结晶生产出固体硫酸铵；

（d）把从吸滤机出来的湿粉渣送到造球机与石灰粉、除尘粉、无水焦粉、煤粉混合制取复合球，分离出来的液体返回初洗工序循环使用；制球各成分重量比配比:湿粉渣:除尘粉尘:石灰粉:焦粉:煤粉=1:0.2:0.5:0:0.2；

（e）把块渣、焦炭、石灰和球按重量比为100:10:40:10的比例间歇性加入到焙烧还原炉中焙烧、熔化和还原，其中块渣中各成分重量百分比含量为Pb 4.5%、Ni 0.04%、Fe 14.5%、P0.05%、Mn42.2%、Ag250g/t、含水5%，焦炭各成分重量百分比含量为固定碳88%、含硫小于0.5%、含水5%；

（f）控制负荷至炉膛极心圆功率密度1500kW/m²、炉膛单位面积功率密度200kW/m²、极间电压梯度130V/m，各成分还原率为Pb 99.9%、Ag 99.5%、Se 99.5%、Ni 98.5%、Fe 96%、P96%，Mn元素还原率仅3%；每吨干渣得到PbAgSe合金41-41.5kg；得到FeNiMn多元合金140-141kg，各成分按重量百分比为含Mn8.28%、Ni 0.26%、P 0.31%、大约含Fe 91%；得到以二价氧化锰为主的块状氧化物730-731kg，按重量百分比其含锰大约50-52%；反应放出CO₂气体56m³；

反应得到PbAgSe合金液相连续从排铅槽流出，在炉外逐步凝固为合金块；铁镍锰多元合金液相每6小时从出铁口排出一次，每次排铁均在炉底留有200mm高的合金液不排出；富锰熔渣每3小时从炉渣口排出炉渣一次；

（g）用负压覆膜布袋收尘器收集烟气中的粉尘，过滤风速0.6m/s，外排烟气粉尘浓度小于10mg/m³、其中含铅小于1.0mg/m³；回收下来的粉尘送到圆盘造球机与粉渣及石灰粉一起混合造球，成球后送到焙烧还原炉循环回收利用。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种电解锰阳极渣综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、对阳极渣进行水洗，使阳极渣的硫酸铵全部溶入到水中；

二、使用固液分离机把固体阳极渣与硫酸铵溶液分离；

三、在硫酸铵溶液中加入石灰调整酸碱度，然后把调整酸碱度后所得的硫酸铵溶液送到硫酸铵蒸发器、结晶器进行蒸发、结晶生产出固体硫酸铵；

五、把块渣、还原剂、熔剂和球按比例加入到焙烧还原炉中焙烧、熔化和还原，块渣、还原剂、熔剂和球的重量比配比为块渣:还原剂:熔剂:球=1:(0.02-0.2):(0.1-1):(0-1)；

六、还原得到的铅银硒液相从排铅槽流出，铁锰镍多元合金液相从出铁口排出，富锰熔渣从排渣口排出；

七、含铅粉尘烟气被除尘器回收下来后进行造球再送回焙烧还原炉回收利用。

2.根据权利要求1所述的电解锰阳极渣综合利用方法，其特征在于：所述的水洗工艺为：首先用终洗液对阳极渣进行初洗得到初洗液；然后再用高温水对经初洗的阳极渣进行终洗得到终洗液；水和阳极渣的重量比为(1-10):1，高温水的水温40-90℃。

3.根据权利要求2所述的电解锰阳极渣综合利用方法，其特征在于：所述的高温水采用车间的冲渣水、冷却水。

4.根据权利要求2所述的电解锰阳极渣综合利用方法，其特征在于：所述的初洗液进行调整酸碱度至pH值4-6、蒸发、结晶生产固体硫酸铵；所述的终洗液返回初洗工序循环使用。

5.根据权利要求1所述的电解锰阳极渣综合利用方法，其特征在于：所述焙烧还原炉使用三相工频电源，负荷控制为极心圆单位面积功率密度300-1500kW/m²、炉膛单位面积功率密度60-200kW/m²；极间电压梯度50-130V/m。

6.根据权利要求1所述的电解锰阳极渣综合利用方法，其特征在于：步骤五中所述的块渣、还原剂、熔剂和球的重量比配比为块渣:还原剂:熔剂:球=1:(0.05-0.15):(0.3-0.8):(0-0.3)。

7.根据权利要求1所述的电解锰阳极渣综合利用方法，其特征在于：造球方法是使用圆盘造球机对湿粉尘、除尘粉尘、石灰粉、焦粉和煤粉进行混合造球，各成分重量比配比为，湿粉渣:除尘粉尘:石灰粉:焦粉:煤粉=1:(0.1-1):(0.1-1):(0-0.2):(0-0.2)。

8.根据权利要求1所述的电解锰阳极渣综合利用方法，其特征在于：所述的还原剂为炭质还原剂。

9.根据权利要求8所述的电解锰阳极渣综合利用方法，其特征在于：所述的炭质还原剂为焦炭。