CN111592260A - 一种脱除电解锰渣中氨氮的添加剂及其脱除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脱除电解锰渣中氨氮的添加剂及其脱除方法，所述添加剂的各个组分的重量份数为：碱性化合物25‑40份，粉煤灰14‑35份，赤泥25‑46份，溶剂85‑100份和减水剂0.9‑1.3份；其中，碱性化合物包括碱性固体废弃物15‑35份，含钙的碱性化合物6‑15份。本发明可将成分复杂的电解锰渣中的可溶性铵盐转化为易分解的一水合氨，在热能和机械能的作用下转化成已收集的氨气，经过脱氨处理工艺后得到的混合物可以直接与矿渣、水泥等材料混合制备符合国家标准的建筑材料。本发明实现了高效转变电解锰渣中的氨氮单位目的，防止电解锰渣制品散发异味危害居民身体健康，达成了综合、循环利用资源，减轻环境压力的目的。
Description
技术领域
本发明属于工业固体废物资源化利用技术领域，具体涉及一种高效、环保的脱除电解锰渣中氨氮的添加剂及其脱除方法。
背景技术
我国是世界上第一金属锰产出国，锰三角是中国金属锰的重要产出地，高产出量意味着高电解锰渣产出量，随着锰矿品质的下降，电解锰渣的产出率也逐渐上升。电解锰渣低利用率导致锰渣的贮存量逐年上升，电解锰渣的堆存已导致相当严重的环境污染。电解锰渣成分复杂，其主要化学组成中，氧化硅、氧化铝、氧化硫和氧化钙占据其绝大部分，这与一般硅酸盐材料的化学组成比较类似，以黏土类矿物为主，是建筑材料原料的较好选择。但锰渣中也含有一定量的铵，未经任何回收而直接用于建材会降低锰渣的使用性能和经济价值，并将会影响环境安全。开发高效去除电解锰渣中氨氮的方法，不仅利于锰渣的研究利用，对锰三角区人民也是一项福祉，具有非常重要的经济效益和社会效益。CN102161048A专利公开了一种电解锰渣无害化处理方法,包括74-80重量份的锰渣中加入8.8-13重量份的生石灰粉、4.5-9.5重量份的水,以及0.8-1.3重量份的硅酸钠混合脱氨。CN103286116A公开了一种无害化处理电解锰渣的方法,以氧化钙和磷酸钠等为药剂，混合间接加热200-500℃。专利CNCN104891530A公开了一种电解锰渣中回收铵根的方法，包括50-200目电解锰渣中加入碱性药剂、水溶性树脂磺酸盐类添加剂,以及磷酸钠和硅酸钠的混合物,在60-99℃下搅拌50-100min得到氨气。上述专利均能够回收电解锰渣中的氨氮资源，但这些方法或对生石灰等一次资源依赖性大，或需要高温条件，能耗高、成本高。
发明内容
本发明公开了一种脱除电解锰渣中氨氮的添加剂及其脱除方法，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是：一种脱除电解锰渣中氨氮的添加剂，所述添加剂的各个组分的重量份为：碱性化合物25-40份，粉煤灰14-35份，赤泥25-46份，溶剂85-100份和减水剂0.9-1.3份。
进一步，所述碱性化合物包括：碱性固体废弃物15-35份；含钙的碱性化合物6-15份。
进一步，所述溶剂为水、锰渣渗滤液或工业废水。
进一步，所述碱性固体废弃物为含有大量二元强碱的工业尾矿。
进一步，所述含钙的碱性化合物为氧化钙、氢氧化钙或过氧化钙中的一种或多种。
本发明的另一目的是提供一种采用添加剂脱除电解锰渣中氨氮的方法，所述方法具体包括以下步骤：
S1)按照设计比分别称取各个物料，备用；
S2)配置悬浊液，加入电解锰渣和剩余物料，得到混合浆料；
S3)将混合浆料制成样块，加热脱氨，得到低氨、氮的电解锰渣产物。
进一步，所述方法还包括S4)将S3)得到低氨、氮的电解锰渣产物与矿渣、水泥和水按照质量比5.8-7.0：2.0-2.7：0.8-1.5：1.0-2.0比例混合，装入模具，密封，置于恒温箱中，养护1天后取出脱模，放入养护箱中继续养护至3d，即得到符合国家标准的建筑材料。
进一步，所述S2)的具体步骤为：
S2.1)先将15-35份碱性固体废弃物，0.9-1.3份减水剂与85-100份的溶剂混合，搅拌10-20min，得到无明显大颗粒沉淀的悬浊液；
S2.2)向S2.1)得到的悬浊液中加入100份电解锰渣，持续搅拌；搅拌过程中加入6-15份含钙的碱性化合物；
S2.3)再将25-46份赤泥，14-35份粉煤灰加入S2.2)中，搅拌均匀，得到粘稠料浆。
进一步，所述S3)的具体步骤为：
S3.1)将S2)的粘稠料浆摊在盘中，滩涂的厚度为6-8cm；
S3.2)将S3.1)得到滩涂浆料的盘送至加热窑中，在55-70℃条件下保温30-60分钟，然后出窑冷却至室温得到低氨、氮的电解锰渣产物。
进一步，所述得到的低氨、氮的电解锰渣产物中氨氮脱除率不低于96％；制成建筑材料中的氨氮脱除率不低于98％。
本发明的有益效果在于：由于采用上述技术方案，本发明方法具有工艺简单、能耗低、成本低、对生态友好；
不限制溶剂来源，通过电解锰渣在水溶液中与各种工业固废含有的碱反应,使得电解锰渣中的氨氮大部分转为氨气，所得脱氨产物可直接与水泥、骨料等混合用于建筑砌块的生产；
还可以依据所需生产最终产品的配方来调整赤泥、粉煤灰的比例，生产不同的建筑材料。本发明相比于原电解锰渣氨氮脱除方法，成本较低，脱除率高，脱氨产物可直接作为建材的原料使用，延长产业链，减短工艺链。
附图说明
图1为本发明一种脱除电解锰渣中氨氮的添加剂的脱除方法的流程框图。
图2为贵州省铜仁市松桃县三和锰业提供的锰渣照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于说明书上的内容。若无特别说明，实施例中所述“份”均为重量份。
本发明一种脱除电解锰渣中氨氮的添加剂，所述添加剂的各个组分的重量份为：碱性化合物25-40份，粉煤灰14-35份，赤泥25-46份，溶剂85-100份和减水剂0.9-1.3份。
所述碱性化合物包括15-35份碱性固体废弃物；6-15份含钙的碱性化合物。
所述溶剂为水、锰渣渗滤液或工业废水。
所述碱性固体废弃物为含有大量二元强碱的工业尾矿。
所述含钙的碱性化合物为氧化钙、氢氧化钙或过氧化钙中的一种或多种。
如图1所示，本发明一种采用添加剂脱除电解锰渣中氨氮的方法，所述方法具体包括以下步骤：
S1)按照设计比分别称取各个物料，备用；
S2)配置悬浊液，加入电解锰渣和剩余物料，得到混合浆料；
S3)将混合浆料制成样块，加热脱氨，得到低氨、氮的电解锰渣产物。
所述方法还包括S4)将S3)得到低氨、氮的电解锰渣产物与矿渣、水泥和水按照质量比5.8-7.0：2.0-2.7：0.8-1.5：1.0-2.0比例混合，装入模具，密封，置于恒温箱中，养护1天后取出脱模，放入养护箱中继续养护至3d，即得到符合国家标准的建筑材料。
所述S2)的具体步骤为：
S2.1)先将15-35份碱性固体废弃物，0.9-1.3份减水剂与85-100份的溶剂混合，搅拌10-20min，得到无明显大颗粒沉淀的悬浊液；
S2.2)向S2.1)得到的悬浊液中加入100份电解锰渣，持续搅拌；搅拌过程中加入6-15份含钙的碱性化合物；
S2.3)再将25-46份赤泥，14-35份粉煤灰加入S2.2)中，搅拌均匀，得到粘稠料浆。
所述S3)的具体步骤为：
S3.1)将S2)的粘稠料浆摊在盘中，滩涂的厚度为6-8cm；
S3.2)将S3.1)得到滩涂浆料的盘送至加热窑中，在55-70℃条件下保温30-60分钟，然后出窑冷却至室温得到低氨、氮的电解锰渣产物。
所述得到的低氨、氮的电解锰渣产物中氨氮脱除率不低于96％；制成建筑材料中的氨氮脱除率不低于98％。
实施例：
本发明实施例中采用的电解锰渣来自贵州省铜仁市松桃县某电解锰厂，赤泥为拜耳法赤泥来自贵州某氧化铝厂，含钙的碱性化合物为氧化钙、氢氧化钙或过氧化钙中的一种或多种，各原料的主要化学成分的含量经X射线荧光光谱分析(仪器型号：XRF-1800)，结果如表1所示：
表1
实施例1
准确称量1g减水剂与90g室温去离子水混合均匀，将19份碱性固体废弃物与水放入搅拌机中搅拌，直至碱性固体废弃物均匀弥散在水中，无明显大颗粒沉。再加入100份电解锰渣，搅拌均匀后，分批少量加入8份含钙的碱性化合物搅拌均匀，加入35份赤泥搅拌均匀，24份粉煤灰搅拌均匀得到浆体。将粘稠料浆迅速倒入盘中摊平，在60℃条件下保温50分钟得到低氨、氮的电解锰渣产物。取100份低氨产物，与10份普通水泥、12份水混合，装入2cm×2cm×2cm模具中，振实成型并用保鲜膜将模具密封，置于20℃，90％湿度恒温箱中，养护1天后取出脱模，将脱模后的试样放入养护箱中继续养护至3d。检测电解锰渣产物与试样的氨氮含量，换算，与原料电解锰渣相比：
低氨、氮的电解锰渣产物氨氮脱除率为96.4％，试样氨氮脱除率为98.9％。
实施例2
准确称量1g减水剂与90g室温锰渣渗滤液混合均匀，将19份碱性固体废弃物与水放入搅拌机中搅拌，直至碱性固体废弃物均匀弥散在水中，无明显大颗粒沉。再加入100份电解锰渣，搅拌均匀后，分批少量加入8份含钙的碱性化合物搅拌均匀，加入35份赤泥搅拌均匀，24份粉煤灰搅拌均匀得到浆体。将粘稠料浆迅速倒入盘中摊平，在60℃条件下保温50分钟得到低氨、氮的电解锰渣产物。取100份低氨产物，与10份普通水泥、12份水混合，装入2cm×2cm×2cm模具中，振实成型并用保鲜膜将模具密封，置于20℃，90％湿度恒温箱中，养护1天后取出脱模，将脱模后的试样放入养护箱中继续养护至3d。检测低氨、氮的电解锰渣产物与试样的氨氮含量，换算，与原料电解锰渣相比：
低氨、氮的电解锰渣产物氨氮脱除率为96.2％，试样氨氮脱除率为99.0％。
实施例3
准确称量1g减水剂与90g锰渣渗滤液混合均匀，将19份碱性固体废弃物与水放入搅拌机中搅拌，直至碱性固体废弃物均匀弥散在水中，无明显大颗粒沉。再加入100份电解锰渣，搅拌均匀后，分批少量加入8份含钙的碱性化合物搅拌均匀，加入35份赤泥搅拌均匀，24份粉煤灰搅拌均匀得到浆体。将粘稠料浆迅速倒入盘中摊平，在60℃条件下保温50分钟得到低氨、氮的电解锰渣产物。取100份低氨产物，与10份普通水泥、12份水混合，装入2cm×2cm×2cm模具中，振实成型并用保鲜膜将模具密封，置于20℃，90％湿度恒温箱中，养护1天后取出脱模，将脱模后的试样放入养护箱中继续养护至3d。检测低氨、氮的电解锰渣产物与试样的氨氮含量，换算，与原料电解锰渣相比：
低氨、氮的电解锰渣产物氨氮脱除率为97.8％，试样氨氮脱除率为99.4％。
实施例4
准确称量1g减水剂与90g锰渣渗滤液混合均匀，将25份碱性固体废弃物与水放入搅拌机中搅拌，直至碱性固体废弃物均匀弥散在水中，无明显大颗粒沉。再加入100份电解锰渣，搅拌均匀后，分批少量加入8份含钙的碱性化合物搅拌均匀，加入35份赤泥搅拌均匀，24份粉煤灰搅拌均匀得到浆体。将粘稠料浆迅速倒入盘中摊平，在60℃条件下保温50分钟得到低氨、氮的电解锰渣产物。取100份低氨产物，与10份普通水泥、12份水混合，装入2cm×2cm×2cm模具中，振实成型并用保鲜膜将模具密封，置于20℃，90％湿度恒温箱中，养护1天后取出脱模，将脱模后的试样放入养护箱中继续养护至3d。检测低氨、氮的电解锰渣产物与试样的氨氮含量，换算，与原料电解锰渣相比：
低氨、氮的电解锰渣产物氨氮脱除率为98.1％，试样氨氮脱除率为99.7％。
实施例5
准确称量1g减水剂与90g锰渣渗滤液混合均匀，将25份碱性固体废弃物与水放入搅拌机中搅拌，直至碱性固体废弃物均匀弥散在水中，无明显大颗粒沉。再加入100份电解锰渣，搅拌均匀后，分批少量加入13份含钙的碱性化合物搅拌均匀，加入35份赤泥搅拌均匀，24份粉煤灰搅拌均匀得到浆体。将粘稠料浆迅速倒入盘中摊平，在60℃条件下保温50分钟得到低氨、氮的电解锰渣产物。取100份低氨产物，与10份普通水泥、12份水混合，装入2cm×2cm×2cm模具中，振实成型并用保鲜膜将模具密封，置于20℃，90％湿度恒温箱中，养护1天后取出脱模，将脱模后的试样放入养护箱中继续养护至3d。检测低氨、氮的电解锰渣产物与试样的氨氮含量，换算，与原料电解锰渣相比：
低氨、氮的电解锰渣产物氨氮脱除率为99.1％，试样氨氮脱除率为99.9％。
实施例6
准确称量1g减水剂与90g锰渣渗滤液混合均匀，将25份碱性固体废弃物与水放入搅拌机中搅拌，直至碱性固体废弃物均匀弥散在水中，无明显大颗粒沉。再加入100份电解锰渣，搅拌均匀后，分批少量加入8份含钙的碱性化合物搅拌均匀，加入40份赤泥搅拌均匀，24份粉煤灰搅拌均匀得到浆体。将粘稠料浆迅速倒入盘中摊平，在60℃条件下保温50分钟得到低氨、氮的电解锰渣产物。取100份低氨产物，与10份普通水泥、12份水混合，装入2cm×2cm×2cm模具中，振实成型并用保鲜膜将模具密封，置于20℃，90％湿度恒温箱中，养护1天后取出脱模，将脱模后的试样放入养护箱中继续养护至3d。检测低氨、氮的电解锰渣产物与试样的氨氮含量，换算，与原料电解锰渣相比：
低氨、氮的电解锰渣产物氨氮脱除率为98.9％，试样氨氮脱除率为99.5％
实施例7
准确称量1g减水剂与90g锰渣渗滤液混合均匀，将25份碱性固体废弃物与水放入搅拌机中搅拌，直至碱性固体废弃物均匀弥散在水中，无明显大颗粒沉。再加入100份电解锰渣，搅拌均匀后，分批少量加入8份含钙的碱性化合物搅拌均匀，加入35份赤泥搅拌均匀，30份粉煤灰搅拌均匀得到浆体。将粘稠料浆迅速倒入盘中摊平，在60℃条件下保温50分钟得到低氨、氮的电解锰渣产物。取100份低氨产物，与10份普通水泥、12份水混合，装入2cm×2cm×2cm模具中，振实成型并用保鲜膜将模具密封，置于20℃，90％湿度恒温箱中，养护1天后取出脱模，将脱模后的试样放入养护箱中继续养护至3d。检测低氨、氮的电解锰渣产物与试样的氨氮含量，换算，与原料电解锰渣相比：
低氨、氮的电解锰渣产物氨氮脱除率为98.7％，试样氨氮脱除率为99.4％。
实施例8
准确称量1g减水剂与90g锰渣渗滤液混合均匀，将19份碱性固体废弃物与水放入搅拌机中搅拌，直至碱性固体废弃物均匀弥散在水中，无明显大颗粒沉。再加入100份电解锰渣，搅拌均匀后，分批少量加入8份含钙的碱性化合物搅拌均匀，加入35份赤泥搅拌均匀，24份粉煤灰搅拌均匀得到浆体。将粘稠料浆迅速倒入盘中摊平，在60℃条件下保温40分钟得到低氨、氮的电解锰渣产物。取100份低氨产物，与10份普通水泥、12份水混合，装入2cm×2cm×2cm模具中，振实成型并用保鲜膜将模具密封，置于20℃，90％湿度恒温箱中，养护1天后取出脱模，将脱模后的试样放入养护箱中继续养护至3d。检测低氨、氮的电解锰渣产物与试样的氨氮含量，换算，与原料电解锰渣相比：
低氨、氮的电解锰渣产物氨氮脱除率为97.1％，试样氨氮脱除率为99.2％。
氨氮脱除率计算
η1是指产物氨氮脱除率；
ω1是指产物经检测得到的的氨氮的质量分数；
m1是指产物原料的质量和；
m水是指水的质量；
η2是指试样氨氮脱除率；
ω2是指试样经检测得到的氨氮的质量分数；
m2是指试样的质量。
上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然,本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例,熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化,但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种脱除电解锰渣中氨氮的添加剂，其特征在于，所述添加剂的各个组分的重量份为：碱性化合物25-40份，粉煤灰14-35份，赤泥25-46份，溶剂85-100份和减水剂0.9-1.3份。
2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述碱性化合物包括：碱性固体废弃物15-35份；含钙的碱性化合物6-15份。
3.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述溶剂为水、锰渣渗滤液或工业废水。
4.根据权利要求2所述的添加剂，其特征在于，所述碱性固体废弃物为含有二元强碱的工业尾矿。
5.根据权利要求2所述的添加剂，其特征在于，所述含钙的碱性化合物为氧化钙、氢氧化钙或过氧化钙中的一种或多种。
6.一种采用如权利要求1-5任意一项所述的添加剂脱除电解锰渣中氨氮的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
S1)按照设计比分别称取各个物料，备用；
S2)配置悬浊液，加入电解锰渣和剩余物料，得到混合浆料；
S3)将混合浆料制成样块，加热脱氨，得到低氨、氮的电解锰渣产物。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括S4)将S3)得到低氨、氮的电解锰渣产物与矿渣、水泥和水按照质量比5.8-7.0：2.0-2.7：0.8-1.5：1.0-2.0混合，装入模具，密封，置于恒温箱中，养护1天后取出脱模，放入养护箱中继续养护至3d，即得到符合国家标准的建筑材料。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述S2)的具体步骤为：
S2.1)先将15-35份碱性固体废弃物，0.9-1.3份减水剂与85-100份的溶剂混合，搅拌10-20min，得到无明显大颗粒沉淀的悬浊液；
S2.2)向S2.1)得到的悬浊液中加入100份电解锰渣，持续搅拌；搅拌过程中加入6-15份含钙的碱性化合物；
S2.3)再将25-46份赤泥，14-35份粉煤灰加入S2.2)中，搅拌均匀，得到粘稠料浆。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述S3)的具体步骤为：
S3.1)将S2.3)的粘稠料浆摊在盘中，滩涂的厚度为6-8cm；
S3.2)将S3.1)得到滩涂浆料的盘送至加热窑中，在55-70℃条件下保温30-60分钟，然后出窑冷却至室温得到低氨、氮的电解锰渣产物。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述得到的低氨、氮的电解锰渣产物中氨氮脱除率不低于96％；制成建筑材料中的氨氮脱除率不低于98％。
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