CN112456888A - 一种电解锰渣资源化处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种电解锰渣资源化处理方法，以电解锰渣为原料制得一种用于水处理的多功能长效复合填料。该方法用以处理电解锰渣设备投资少，能耗及生产成本低，操作简便；生产过程无需排放废水、废气，无二次污染；能同步实现锰元素回收及生产用于废水处理的多功能长效复合填料，能实现锰渣的资源化和“以废治废”，有利于减少电解锰渣对环境产生的影响。

Description

一种电解锰渣资源化处理方法
技术领域
本发明属于废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种利用电解锰渣的资源化处理方法。
背景技术
我国电解锰的产能已占世界产能的98％，是世界最大的电解锰生产国、消费国、出口国。在电解锰产业迅速扩张的同时，每年我国产生的电解锰渣高达千万吨，数量惊人。电解锰矿渣化学成分复杂，除含SiO2、Al2O3、Fe2O3等成分外，同时还含有氨氮、氟化物以及Mn、Cd、Cu、Ni、Pb等金属成分，按照目前国家相关标准，锰矿渣为一般工业固体废弃物(II类)。电解锰渣若露天堆放，在自然风化雨淋条件作用下，其中的锰和氨氮会逐渐迁移释放到周边的土壤和地表、地下水中，造成严重的污染。目前锰矿渣无害化处理主要通过与熟石灰混合固化等无害化处理后，堆放在防渗透渣坝或在处理场掩埋，仍存在雨水冲洗、浸泡使可溶性物质污染水体，造成环境污染恶性事故的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解锰渣资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)对电解锰渣进行清洗；
本发明选用的电解锰渣的成分及其各个成分的含量范围如表1：
表1：
成分 MnO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO MgO SiO<sub>2</sub>
含量范围 ≥2％ ≥2％ ≥5％ ≥5％ ≥1％ ≥15％
(2)将锰渣中可溶性盐洗出；过滤得到含锰滤液和清洁锰渣，分别进行(3-1)和(3-2)步骤的处理；
(3-1)通过步骤(A)～(B)，对含锰滤液进行处理：
(A)向含锰滤液中加入沉淀剂进行反应；
(B)对步骤(A)的反应产物进行固液分离，获得滤液和沉淀；
所获得的滤液作为步骤(2)的洗出所用液体循环使用；
所获得的沉淀为含锰滤渣，可回收锰元素；作为电解锰生产原料使用；
(3-2)通过步骤(a)～(b)，对清洁锰渣进行处理：
(a)清洁锰渣与砂砾、黏土、外加剂混合获得混合料
(b)将混合料造粒、固化后，获得得一种用于水处理的多功能长效复合填料。
值得说明的是，本发明提供的方法利用电解锰渣回收锰元素并产生一种用于水处理的多功能长效复合填料，实现“以废治废”。
进一步，步骤(1)中，采用清水对电解锰渣进行清洗；电解锰渣与水的用量重量比为1：(1～10)；锰渣在清水中清洗3～30分钟。
进一步，步骤(2)中，采用清水和/或步骤(B)获得的滤液作为对锰渣中可溶性盐的洗出用液体；
进一步，步骤(2)中，锰渣与洗出所用液体的量重量比为1：(5～20)；对锰渣进行搅拌清洗的时间为15～45分钟。
进一步，步骤(A)中，沉淀剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钙、氧化钠、氧化钾、氧化镁、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、硫化钠中的至少一种；
进一步，锰离子与沉淀剂的摩尔比为1：(1～3)。
进一步，步骤(A)中，反应时间为5～30分钟。
进一步，步骤(a)中，清洁锰渣与砂砾、黏土、外加剂的配比为：
清洁锰渣 10～90份
砂砾 0～50份
黏土 0～50份
外加剂 1～30份；
所述外加剂选自可溶性碳酸盐或碳酸氢盐或水泥。
进一步，步骤(b)中，采用热熔融成型法造粒，并在此过程中进行固化。
进一步，步骤(b)中，造粒的方式是以下三种之一：
方式一：混合料在造粒机中通过离心作用，按需要制成均匀球状颗粒，
方式二：通过模具压制成均匀块状颗粒，
方式三：通过压力成型法制成均匀块状颗粒，
上述方式造粒后，进行常温固化时，即在室温自然固化5～10天，得到固化后颗粒。
本发明要求保护上述的多功能长效复合填料在水处理设施中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、利用锰矿渣生产废水处理多功能长效复合填料，不仅实现了锰矿渣的无害化和资源化处理，同时能实现“以废治废”，有利于减少锰矿渣对环境产生的影响。
2、采用本发明处理锰矿渣无害化资源化处理过程中，没有废水、废气的排放，不产生二次污染。
3、采用本发明处理锰矿渣，设备投资少，能耗及生产成本低，操作简便。本发明生产的废水处理多功能长效复合填料能够同时促进水中有机污染物和磷污染物的去除，使用寿命长，广泛适用于大型城市污水处理厂、小城镇污水处理设施、一体化污水处理设备、工业废水处理、富营养化水体治理等方面，也可替换生物滤池填料，具有广阔的应用前景和推广价值。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
(1)称取0.5吨电解锰渣加入1m3清水，用清水对电解锰渣浸没并进行清洗5分钟；
本实施例采用的电解锰渣的成分和含量如表2：
表2：
成分 MnO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO MgO SiO<sub>2</sub>
含量范围 2.27％ 3.76％ 6.32％ 7.88％ 2.11％ 27.33％
(2)将清洗过的锰渣捞出，再次浸没到3m3清洗水中进行搅拌清洗15分钟，将锰渣中可溶性盐洗出，过滤得到含锰的滤液和清洁锰渣，并分别进行不分先后的(3-1)和(3-2)步骤的处理；
(3-1)通过步骤(A)～(B)，对含锰滤液进行处理：
(A)向含锰滤液中加入氢氧化钙作为沉淀剂进行反应，反应时间15分钟；
(B)对步骤(A)的反应产物进行固液分离，获得滤液和沉淀；
所获得的滤液可以作为步骤(2)的洗出所用液体循环使用；
所获得的沉淀为含锰滤渣，可回收锰元素(作为电解锰生产原料使用)；
(3-2)通过步骤(a)～(b)，对清洁锰渣进行处理：
(a)清洁锰渣与砂砾、黏土、外加剂按照以下配比混合获得混合料：
清洁锰渣30份
砂砾50份
黏土50份
外加剂2份；
所述外加剂为Na2CO3。
将上述原料破碎，使锰矿石平均粒径≤1mm、砂砾平均粒径为1.5mm；
(b)将混合料造粒，即用模具压制成平均粒径为2mm颗粒。
将上述颗粒进行常温固化后，在室温下自然固化7天，得到固化后颗粒，即获得多功能长效复合填料产品。
对比实验：
取常用的砾石填料(粒径2mm)作为对照填料。
将电解锰渣制备的多功能长效复合填料(实验组)和对照填料(对照组)用于污水处理，进行性能检测，具体检测方法如下：
称取0.5g的所述多功能长效复合填料产品(实验组)和对照填料(对照组)置于烧杯中，加入pH＝7.0，TP＝10mg/L(以磷酸氢二钾为磷源)，COD＝350mg/L(以葡萄糖为碳源)的模拟废水100mL，持续震荡，8天后检测其上清液COD和TP浓度，实验结果见表3。
表3实施例制得的多功能长效复合填料污水处理效果
Figure BDA0002840032830000051

Claims (10)

1.一种电解锰渣资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)对所述电解锰渣进行清洗；
(2)将锰渣中可溶性盐洗出；过滤得到含锰滤液和清洁锰渣，分别进行(3-1)和(3-2)步骤的处理；
(3-1)通过步骤(A)～(B)，对含锰滤液进行处理：
(A)向含锰滤液中加入沉淀剂进行反应；
(B)对步骤(A)的反应产物进行固液分离，获得滤液和沉淀；
所获得的滤液作为步骤(2)的洗出所用液体循环使用；
所获得的沉淀为含锰滤渣，可回收锰元素；
(3-2)通过步骤(a)～(b)，对清洁锰渣进行处理：
(a)清洁锰渣与砂砾、黏土、外加剂混合获得混合料
(b)将混合料造粒、固化后，获得一种用于水处理的多功能长效复合填料。
2.根据权利要求1所述的一种电解锰渣资源化处理方法，其特征在于：步骤(1)中，采用清水对电解锰渣进行清洗；锰渣在清水中清洗3～30分钟。
3.根据权利要求1所述的一种电解锰渣资源化处理方法，其特征在于：步骤(2)中，采用清水和/或步骤(B)获得的滤液作为对锰渣中可溶性盐的洗出用液体。
4.根据权利要求1所述的一种电解锰渣资源化处理方法，其特征在于：步骤(2)中，对锰渣进行搅拌清洗的时间为15～45分钟。
5.根据权利要求1所述的一种电解锰渣资源化处理方法，其特征在于：步骤(A)中，沉淀剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钙、氧化钠、氧化钾、氧化镁、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、硫化钠中的至少一种；
锰离子与沉淀剂的摩尔比为1：(1～3)。
6.根据权利要求1所述的一种电解锰渣资源化处理方法，其特征在于：步骤(A)中，反应时间为5～30分钟。
7.根据权利要求1所述的一种电解锰渣资源化处理方法，其特征在于：步骤(a)中，清洁锰渣与砂砾、黏土、外加剂的配比为
Figure FDA0002840032820000011
Figure FDA0002840032820000021
所述外加剂选自可溶性碳酸盐或碳酸氢盐或水泥。
8.根据权利要求1或2所述的一种电解锰渣资源化处理方法，其特征在于：步骤(b)中，采用热熔融成型法造粒，并在此过程中进行固化。
9.根据权利要求1或8所述的一种电解锰渣资源化处理方法，其特征在于：步骤(b)中，造粒的方式是以下三种之一：
方式一：混合料在造粒机中通过离心作用，按需要制成均匀球状颗粒，
方式二：通过模具压制成均匀块状颗粒，
方式三：通过压力成型法制成均匀块状颗粒，
上述方式造粒后，进行常温固化时，即在室温自然固化5～10天，得到固化后颗粒。
10.1～9任意一项权利要求所述的多功能长效复合填料在水处理设施中的应用。
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