CN111809047A - 一种电解锰渣源头减量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电解锰渣源头减量的方法。其特征在于将菱锰矿粉按一定固液比制成矿浆液，将矿浆液送入反应器内，控制合适的反应温度与矿酸比，搅拌混合后加入一定浓度范围的表面活性剂，反应结束后采用碱性药剂调节矿浆pH，随后固液分离。本发明相比传统不加表面活性剂工艺其锰浸出率提高了7~14个百分点，锰渣含水率降低2‑5个百分点。此方法通过添加表面活性剂能够调控锰矿浸出过程锰渣颗粒尺寸，强化锰渣颗粒分散，提高锰矿资源利用率，降低锰渣中夹带的有价资源和污染物。本发明与现有技术相比，具有工艺简单、成本低、可操作性强等优势。

Description

一种电解锰渣源头减量的方法

技术领域

本发明涉及湿法冶金清洁生产领域，尤其是涉及一种电解锰渣源头减量的方法。

背景技术

电解锰渣是湿法电解金属锰生产过程中锰矿浸出后产生的一种高含水率工业固体废弃物，其主要成分为二水硫酸钙、二氧化硅及大量的可溶性锰和氨氮。2019年我国电解锰生产量占世界的98%以上，随着我国电解锰行业的发展，市场上主流锰矿品位已降至13%。由于锰矿品位低且浸出效率不高，导致每生产1 吨金属锰会产生8～10吨电解锰渣。我国现有1.5亿~1.6亿吨，每年新增近1000 万吨，大量电解锰渣的堆存，不仅占用大量耕地，同时由于电解锰渣含水率高（25%~30%）、颗粒细小（40~120 μm）、分散性差、迁移性和流动性好，在其堆场极易形成含锰、铵的渗滤液，进入水体，污染环境；锰渣中大量的硫酸铵复盐难以去除（颗粒细小），锰渣活性差，导致其资源化利用难度大。因此，电解锰渣因高含水率夹带大量可溶性污染物问题已严重限制了我国电解锰行业的发展。

目前，国内对锰矿强化浸出技术进行了相关研究，但在锰矿强化浸出同时降低锰渣含水率，实现锰渣源头减量方面的研究甚少。例如专利CN102443711.A提供了一种强化锰矿浸出的方法，该方法利用新型设备强化锰矿浸出，改进了传统锰矿浸出槽文丘里喷嘴，形成较大喷嘴喷幅提升反应效率强化锰矿浸出，此法虽然能提高锰矿浸出率但是强化浸出效果不明显，而且不能实现提高锰矿浸出率的同时降低锰渣含水率。又如专利CN109589815.A同样采用一种新型刚柔组合式搅拌桨强化浸出槽中的流场混合过程和能量传递过程提高锰矿浸出率。同样地，在强化锰矿浸出的同时，未能考虑因锰渣颗粒细小而导致锰渣高含水率的问题。

本发明利用表面活性剂调控锰矿浸出过程硫酸钙晶体生长机制、降低锰渣颗粒与溶浸液界面张力、改善颗粒的沉降性能、强化了颗粒在溶液浸中分散与润湿能力，形成更稳定的溶浸体系，强化锰矿浸出同时降低锰渣含水率，减少锰渣夹带污染物的量。

综上，本发明的特点在于把锰矿强化浸出与电解锰渣含水率控制有机结合。通过在浸出反应中添加表面活性剂，调控锰矿颗粒尺寸，强化锰矿浸出的同时降低锰渣含水率。该方法不仅提高了锰矿资源的利用率，且直接减少了电解锰渣夹带的有价资源和污染物，从源头上减少了电解锰行业的产污量，有利于电解锰行业的节能减排。该方法不仅能为电解锰渣减量化处理与资源化利用提供理论支持，还将为传统湿法冶金渣含水率控制提供新的研究思路。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的是以传统湿法电解锰生产方法为基础，提供一种电解锰渣源头减量的方法，解决了锰矿浸出率低，锰渣含水率高的难题。此方法通过锰矿高效浸出的同时降低锰渣含水率，可以直接减少电解锰渣带走的硫酸锰和硫酸铵的量，从源头上减少电解金属锰生产的产污量，是电解锰行业实现节能减排的有效途径之一。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种电解锰渣源头减量的方法，其具体步骤为：

（1）将油酸钠、柠檬酸三钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基三甲基溴化铵中的一种或者多种表面活性剂溶于水得到溶液A，电解锰行业预处理完成的菱锰矿粉按一定固液比制成矿浆液B；其中上述表面活性剂用量为3~100mg/L，菱锰矿与溶液固液比为1:3~7。

（2）将权利要求（1）中所述矿浆液B加入到反应器中，在一定温度反应条件下，向矿浆液B中加入溶液A，搅拌均匀后向矿浆液中按矿酸比加入浓硫酸，充分反应一段时间后得到浸出矿浆C；其中上述矿酸比为1：0.3~0.8，反应时间为2~6h，反应温度为40~80℃。

（3）向权利要求（2）中得到的浸出矿浆C中添加碱性药剂调节其pH值到6.5~7.0，反应一段时间后，通过压滤设备进行固液分离，滤渣可直接进入渣场，滤液净化后可用于制备电解金属锰合格液；其中上述碱性药剂为氧化钙、碳酸钙、氨水等其中的一种或多种，反应时间为1~3h。

与现有强化锰矿浸出的发明相比，本发明具有以下显著优势：

（1）本发明上述表面活性剂的加入，从本质上调控溶浸液中锰矿粉颗粒尺寸，强化了电解锰渣颗粒在溶浸液中的分散，控制锰渣中硫酸钙晶形，改善电解锰渣的亲疏水性。

（2）本发明只需在传统湿法电解锰生产工艺中，添加少量表面活性剂，实现锰矿的高效浸出的同时降低锰渣含水率，无需额外增加设备和预处理工艺，且上述提到的表面活性剂价廉易得，环保安全不影响后续生产工艺。

（3）本发明不仅能为电解锰渣安全堆存、资源化利用以及含水率控制新工艺提供理论支持，还将为传统湿法冶金渣含水率控制提供新的研究思路。

具体实施方式

为更好的说明本发明，下面给出具体实施例对本发明进行更详细的描述，本发明的保护范围不仅限于所举实例。

实施例1

取碳酸锰矿粉50 kg，按固液比1：5加入250 L水得到矿浆液，将矿浆液置于反应器上，加入90 mg油酸钠，再按酸矿比0.45加入13 L 98%的浓硫酸。控制温度65℃连续搅拌，浸出反应3.5 h后在浸出矿浆液中按固液比加入氧化钙调节pH值到6.6，反应1 h，通过压滤机得到含锰溶液和锰渣。此例最终得到230 L含锰溶液，锰的浸出率为82.23%，锰渣含水率为26.50%，相比不加表面活性剂锰浸出率提高7.3个百分点，锰渣含水率降低了2.5个百分点。

实施例2

取碳酸锰矿粉50 kg，按固液比1：4.5加入225 L水得到矿浆液，将矿浆液置于反应器上，加入100 mg柠檬酸三钠，再按酸矿比0.46加入12.5 L 98%的浓硫酸。控制温度55℃连续搅拌，浸出反应4.5 h后在浸出矿浆液中按固液比加入碳酸钙与氧化钙反应2 h调节pH值到7，通过压滤机得到含锰溶液和锰渣。此例最终得到236 L含锰溶液，锰的浸出率为98.08%，锰渣含水率为23.2%，相比不加表面活性剂锰浸出率提高12.6个百分点，锰渣含水率降低了5.8个百分点。

实施例3

取碳酸锰矿粉50 kg，按固液比1：5加入250 L水得到矿浆液，将矿浆液置于反应器上，加入50 mg十二烷基硫酸钠，再按酸矿比0.6加入12.5 L 98 %的浓硫酸。控制温度55℃连续搅拌，浸出反应4.5 h后在浸出矿浆液中按固液比加入氨水和氧化钙反应2.5 h调节pH值到7，通过压滤机得到含锰溶液和锰渣。此例最终得到231 L含锰溶液，锰的浸出率为90.00%，锰渣含水率为24.38%，相比不加表面活性剂锰浸出率提高8.3个百分点，锰渣含水率降低了4.6个百分点。

实施例4

取碳酸锰矿粉50 kg，按固液比1：5.5加入275 L水得到矿浆液，将矿浆液置于反应器上，加入95 mg十四烷基三甲基溴化铵溶液，再按酸矿比0.55加入15 L 98%的浓硫酸。控制温度60℃连续搅拌，浸出反应4 h后在浸出矿浆液中按固液比加入氨水和氧化钙反应2 h调节pH值到7，通过压滤机得到含锰溶液和锰渣。此例最终得到240 L含锰溶液，锰的浸出率为98.23%，锰渣含水率为23.46%，相比不加表面活性剂锰浸出率提高12.7个百分点，锰渣含水率降低了5.5个百分点。

以上所述，为本发明较佳实施例，但不代表对对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述发明内容对本发明做出一些本质以外的改进，仍属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种电解锰渣源头减量的方法，具体步骤如下：

（1）将油酸钠、柠檬酸三钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基三甲基溴化铵中的一种或者多种表面活性剂溶于水得到溶液A，电解锰行业预处理完成的菱锰矿粉按一定固液比制成矿浆液B；其中上述表面活性剂用量为3~100 mg/L，菱锰矿与溶液固液比为1:3~7。

（2）将上述矿浆液B加入到反应器中，在一定温度反应条件下，向矿浆液B中加入溶液A，搅拌均匀后向矿浆液中按矿酸比加入浓硫酸，充分反应一段时间后得到浸出矿浆C；其中上述矿酸比为1：0.3~0.8，反应时间为2~6h，反应温度为40~80℃。

（3）向上述得到的浸出矿浆C中添加碱性药剂调节其pH值到6.5~7.0，反应一段时间后，通过压滤设备进行固液分离，滤渣可直接进入渣场，滤液净化后可用于制备电解金属锰合格液；其中上述碱性药剂为氧化钙、碳酸钙、氨水等其中的一种或多种，反应时间为1~3h。