CN111847518A - 一种硅锰渣的高效回收利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅锰渣的高效回收利用方法，包括以下步骤：取硅锰渣与水按照一定比例配比混合均匀呈浆体后，调节搅拌速率，加入一定量浓度的酸进行酸预处理；将料浆进行压滤，使液固分离，滤渣烘干后成为白炭黑产品，滤液备用；在一定的搅拌速率下缓慢加入一定量浓度的碱液沉淀所需要的离子；再进行固液分离；向氢氧化锰浆液中加入硫酸或者碳酸铵得到硫酸锰或者碳酸锰产品，另外向偏铝酸钠液体中加入氢氧化铝晶体共沉淀，得到氢氧化铝产品。本发明的方法将硅锰渣通过酸预处理后得到白炭黑产品和锰铝混合液，再通过对锰铝混合液进行化学方法的处理得到硫酸锰和氢氧化铝产品，操作简单，可广泛运用。
Description
技术领域
本发明涉及硅锰渣的资源化综合回收利用技术领域，特别涉及一种硅锰渣的高效回收利用方法。
背景技术
硅锰渣也叫硅锰冶炼渣，是冶炼硅锰合金时排放的一种工业废渣，其结构疏松，外观常为浅绿色，主要由SiO2、Al2O3、MnO等组成。一般硅锰渣生产1t硅锰合金将产生1.2t的硅锰渣。
目前硅锰渣的主要应用有：生产水泥；混凝土掺合料；加工生态渗透砖；以及硅锰渣、碳铬渣微晶玻璃的研制。但是目前的这些应用并没有让硅锰渣资源价值得到最大化利用，不能综合回收硅锰渣中的有价金属，未能体现硅锰渣的潜在价值。而且很多硅锰厂附近没有水泥厂或者混凝土厂家，废渣得不到及时有效的处理，因此硅锰渣不仅占用土地，还会对生态环境造成一定的危害。所以研究开发一种硅锰渣的高效回收利用方法很有必要。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供了一种硅锰渣的高效回收利用方法。主要内容为硅锰渣通过酸预处理后得到白炭黑产品和锰铝混合液，再通过对锰铝混合液进行化学方法的处理得到硫酸锰和氢氧化铝产品。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种硅锰渣的高效回收利用方法，包括以下步骤：
(1)预处理：取硅锰渣与水按照一定比例配比混合均匀呈浆体后，调节搅拌速率，加入一定量浓度的酸进行酸预处理；
(2)压滤：将酸预处理后的料浆进行压滤，使液固分离，滤渣烘干后成为白炭黑产品，滤液备用；
(3)碱化：根据滤液的离子含量，在一定的搅拌速率下缓慢加入一定量浓度的碱液沉淀所需要的离子；
(4)固液分离：碱化完成后，进行固液分离，得到氢氧化锰渣和偏铝酸钠液体，再将氢氧化锰渣调成单独的浆液备用；
(5)反应处理：向氢氧化锰浆液中加入硫酸或者碳酸铵得到硫酸锰或者碳酸锰产品，另外向偏铝酸钠液体中加入氢氧化铝晶体共沉淀，得到氢氧化铝产品。
在步骤(1)中，所述锰渣与水的混合比例为1：(3-8)，所述搅拌速率是先提高再放缓，所述酸处理为过量的硫酸。
所述搅拌速率为120-300r/min，所述硫酸的浓度为60-90％，所述过量的硫酸为理论用量的100-150％。
在步骤(2)中，所述白炭黑的烘干温度为90-120℃，烘干时间为3-5h。
在步骤(3)中，所述搅拌速率为300-500r/min，加入的碱液浓度为20-60％，加碱速率为10-30ml/min。
在步骤(4)中，所述固液分离是通过滤网膜过滤后，将滤渣摊开，用去离子水反复冲洗过滤后得到干净的氢氧化锰渣，所有滤液混合成为偏铝酸钠液体。
所述过滤网膜的孔径为50-150um。
在步骤(5)中，所述加入氢氧化铝晶体共沉淀时间为8-20h。
过程中涉及的反应方程式有：
Al2O3+3H2SO4＝3H2O+Al2(SO4)3
MnO+H2SO4＝MnSO4+H2O
6NaOH+Al2(SO4)3＝2Al(OH)3+3Na2SO4
8NaOH+Al2(SO4)3＝2NaAlO2+3Na2SO4+4H2O
Al2(SO4)3+7NaOH＝NaAlO2+3Na2SO4+4H2O
MnSO4+2NaOH＝Mn(OH)2↓+Na2SO4
Mn(OH)2+H2SO4＝MnSO4+2H2O
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的制备方法简单，易于操作，前期先用酸将硅锰渣酸化，将无机盐反应溶解呈液体，白炭黑析出形成第一次分离，再通过加碱将锰离子分离，随后进行分离后锰渣和偏铝酸钠溶液的处理得到硫酸锰或者碳酸锰产品和氢氧化铝产品。
本发明的方法得到的白炭黑产品可以在橡胶制品合成中作为胶粘剂提供触变性和补强性；在农业化学中使用白炭黑做载体和崩解剂可以提高悬浮率；在造纸中作为填料可以提高纸张使用性能；此外白炭黑还用于化妆品、颜料、油漆等许多行业；得到的硫酸锰产品可用于饲料添加剂，还可以用于生产电解锰和制造其他锰盐的原料；得到的氢氧化铝产品可作为净水药剂使用以及制备氧化铝的原料。
说明书附图
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
实施例1
一种硅锰渣的高效回收利用方法，包括以下步骤：
(1)预处理：取硅锰渣与水按照一定比例配比混合均匀呈浆体后，调节搅拌速率，加入一定量浓度的酸进行酸预处理，锰渣与水的混合比例为1：3，搅拌速率是先提高再放缓，所述酸处理为过量的硫酸；搅拌速率在120-300r/min之间变化，所述硫酸的浓度为60％，所述过量的硫酸为理论用量的100％；
(2)压滤：将酸预处理后的料浆进行压滤，使液固分离，滤渣烘干后成为白炭黑产品，滤液备用，白炭黑的烘干温度为90℃，烘干时间为3h；
(3)碱化：根据滤液的离子含量，在一定的搅拌速率下缓慢加入一定量浓度的碱液沉淀所需要的离子，搅拌速率为300r/min，加入的碱液浓度为20％，加碱速率为10ml/min；
(4)固液分离：碱化完成后，进行固液分离，得到氢氧化锰渣和偏铝酸钠液体，再将氢氧化锰渣调成单独的浆液备用，固液分离是通过滤网膜过滤后，将滤渣摊开，用去离子水反复冲洗过滤后得到干净的氢氧化锰渣，所有滤液混合成为偏铝酸钠液体；过滤网膜的孔径为50um；
(5)反应处理：向氢氧化锰浆液中加入硫酸或者碳酸铵得到硫酸锰或者碳酸锰产品，另外向偏铝酸钠液体中加入氢氧化铝晶体共沉淀8h，得到氢氧化铝产品。
实施例2
一种硅锰渣的高效回收利用方法，包括以下步骤：
(1)预处理：取硅锰渣与水按照一定比例配比混合均匀呈浆体后，调节搅拌速率，加入一定量浓度的酸进行酸预处理，锰渣与水的混合比例为1：8，搅拌速率是先提高再放缓，所述酸处理为过量的硫酸；搅拌速率在120-300r/min之间变化，所述硫酸的浓度为90％，所述过量的硫酸为理论用量的150％；
(2)压滤：将酸预处理后的料浆进行压滤，使液固分离，滤渣烘干后成为白炭黑产品，滤液备用，白炭黑的烘干温度为120℃，烘干时间为5h；
(3)碱化：根据滤液的离子含量，在一定的搅拌速率下缓慢加入一定量浓度的碱液沉淀所需要的离子，搅拌速率为500r/min，加入的碱液浓度为60％，加碱速率为30ml/min；
(4)固液分离：碱化完成后，进行固液分离，得到氢氧化锰渣和偏铝酸钠液体，再将氢氧化锰渣调成单独的浆液备用，固液分离是通过滤网膜过滤后，将滤渣摊开，用去离子水反复冲洗过滤后得到干净的氢氧化锰渣，所有滤液混合成为偏铝酸钠液体；过滤网膜的孔径为150um；
(5)反应处理：向氢氧化锰浆液中加入硫酸或者碳酸铵得到硫酸锰或者碳酸锰产品，另外向偏铝酸钠液体中加入氢氧化铝晶体共沉淀20h，得到氢氧化铝产品。
实施例3
一种硅锰渣的高效回收利用方法，包括以下步骤：
(1)预处理：取硅锰渣与水按照一定比例配比混合均匀呈浆体后，调节搅拌速率，加入一定量浓度的酸进行酸预处理，锰渣与水的混合比例为1：5，搅拌速率是先提高再放缓，所述酸处理为过量的硫酸；搅拌速率再120-300r/min之间变化，所述硫酸的浓度为80％，所述过量的硫酸为理论用量的120％；
(2)压滤：将酸预处理后的料浆进行压滤，使液固分离，滤渣烘干后成为白炭黑产品，滤液备用，白炭黑的烘干温度为100℃，烘干时间为4h；
(3)碱化：根据滤液的离子含量，在一定的搅拌速率下缓慢加入一定量浓度的碱液沉淀所需要的离子，搅拌速率为400r/min，加入的碱液浓度为35％，加碱速率为20ml/min；
(4)固液分离：碱化完成后，进行固液分离，得到氢氧化锰渣和偏铝酸钠液体，再将氢氧化锰渣调成单独的浆液备用，固液分离是通过滤网膜过滤后，将滤渣摊开，用去离子水反复冲洗过滤后得到干净的氢氧化锰渣，所有滤液混合成为偏铝酸钠液体；过滤网膜的孔径为100um；
(5)反应处理：向氢氧化锰浆液中加入硫酸或者碳酸铵得到硫酸锰或者碳酸锰产品，另外向偏铝酸钠液体中加入氢氧化铝晶体共沉淀15h，得到氢氧化铝产品。
实施例4
某工厂的硅锰渣，其中SiO2含量为38.32％，Al2O3含量为18.03％，MnO含量为21.05％。取100硅锰渣，按1：5的比例配浆，开启搅拌，搅拌速率为250r/min，常温条件下加入200ml80％的硫酸溶液进行酸预处理，待料浆ph保持不变后，过滤，固体渣放入烘箱中在105℃条件下烘干3小时，烘干后得到白炭黑产品。锰铝混合滤液在常温，搅拌速率为400r/min条件下，缓慢滴加500ml50％的氢氧化钠溶液，滴加速率为20ml/min。固液分离后得到的氢氧化锰固体渣调浆后加入适量硫酸溶液做成硫酸锰产品。偏铝酸钠溶液在常温条件下，加入氢氧化铝晶体15h后得到氢氧化铝产品。
实施例5
某工厂的硅锰渣，其中SiO2含量为47.68％，Al2O3含量为15.62％，MnO含量为24.68％。取500硅锰渣，按1：8的比例配浆，开启搅拌，搅拌速率为150r/min，常温条件下加入3000ml50％的硫酸溶液进行酸预处理，待料浆ph保持不变后，过滤，固体渣放入烘箱中在115℃条件下烘干2.5小时，烘干后得到白炭黑产品。锰铝混合滤液在常温，搅拌速率为450r/min条件下，缓慢滴加1500ml70％的氢氧化钠溶液，滴加速率为30ml/min。固液分离后得到的氢氧化锰固体渣调浆后加入适量硫酸溶液做成硫酸锰产品。偏铝酸钠溶液在常温条件下，加入氢氧化铝晶体反应10h后得到氢氧化铝产品。
综合以上实施例，本发明的方法回收硅锰渣具有以下优势：
1、本发明的制备方法简单，易于操作，前期先用酸将硅锰渣酸化，将无机盐反应溶解呈液体，白炭黑析出形成第一次分离，再通过加碱将锰离子分离，随后进行分离后锰渣和偏铝酸钠溶液的处理得到硫酸锰或者碳酸锰产品和氢氧化铝产品；
2、本发明的方法得到的白炭黑产品、硫酸锰产品、氢氧化铝产品在各个领域广泛应用，可实现节能环保循环利用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种硅锰渣的高效回收利用方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)预处理：取硅锰渣与水按照一定比例配比混合均匀呈浆体后，调节搅拌速率，加入一定量浓度的酸进行酸预处理；
(2)压滤：将酸预处理后的料浆进行压滤，使液固分离，滤渣烘干后成为白炭黑产品，滤液备用；
(3)碱化：根据滤液的离子含量，在一定的搅拌速率下缓慢加入一定量浓度的碱液沉淀所需要的离子；
(4)固液分离：碱化完成后，进行固液分离，得到氢氧化锰渣和偏铝酸钠液体，再将氢氧化锰渣调成单独的浆液备用；
(5)反应处理：向氢氧化锰浆液中加入硫酸或者碳酸铵得到硫酸锰或者碳酸锰产品，另外向偏铝酸钠液体中加入氢氧化铝晶体共沉淀，得到氢氧化铝产品。
2.根据权利要求1所述的一种硅锰渣的高效回收利用方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述锰渣与水的混合比例为1：(3-8)，所述搅拌速率是先提高再放缓，所述酸处理为过量的硫酸。
3.根据权利要求2所述的一种硅锰渣的高效回收利用方法，其特征在于：所述搅拌速率为120-300r/min，所述硫酸的浓度为60-90％，所述过量的硫酸为理论用量的100-150％。
4.根据权利要求1所述的一种硅锰渣的高效回收利用方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述白炭黑的烘干温度为90-120℃，烘干时间为3-5h。
5.根据权利要求1所述的一种硅锰渣的高效回收利用方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述搅拌速率为300-500r/min，加入的碱液浓度为20-60％，加碱速率为10-30ml/min。
6.根据权利要求1所述的一种硅锰渣的高效回收利用方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述固液分离是通过滤网膜过滤后，将滤渣摊开，用去离子水反复冲洗过滤后得到干净的氢氧化锰渣，所有滤液混合成为偏铝酸钠液体。
7.根据权利要求6所述的一种硅锰渣的高效回收利用方法，其特征在于：所述过滤网膜的孔径为50-150um。
8.根据权利要求6所述的一种硅锰渣的高效回收利用方法，其特征在于：在步骤(5)中，所述加入氢氧化铝晶体共沉淀时间为8-20h。
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