CN114249339A - 一种电解锰电解液盐渣分盐方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解锰电解液盐渣分盐方法与系统，属于废水处理领域，包括：溶解池、压滤机、一级缓冲罐、一级冷却结晶系统、第一离心机、二级真空结晶系统、第二离心机、二级缓冲罐、三级高温结晶系统、压滤釜和排浓干燥系统。不添加任何药剂，根据固废的基础物性和物理分离提取电解锰渣的无机组分，运行成本低；使用母液循环的方式分离无机盐，废液排放量少，同时回收大量水资源。并非针对电解锰废渣中单一组分盐回收，而是先后回收锰渣中的多组分的单质盐(铵、镁、锰)，且均有较高的回收率，固废减量化处理程度高；电解锰废渣无机盐分离设备主要包括为反应器与蒸发器，系统简单，设备投资低，易于实现工业化。

Description

一种电解锰电解液盐渣分盐方法与系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种电解锰电解液盐渣分盐方法与系统。

背景技术

锰电解液盐渣污染的主要部分是电解锰酸浸渣，其数量巨大、难以处理。我国电解锰企业平均生产1吨电解锰要产生10～12吨电解锰渣。我国电解锰产量在100万吨以上，每年新增锰渣800～1000万吨，历年堆积锰渣在5000万吨以上。我国大部分企业均采用填埋的方式处理锰渣，将大量的固废堆放在渣场，且大量的可溶性锰盐、镁盐、铵盐会随雨水进入水体，污染周边环境，全国几十万亩的锰渣堆放场存在很大的环境隐患。

除填埋处理外，目前对于锰渣的资源化回收利用主要集中在肥料制作，水泥生产，以及部分锰的回收。电解锰渣中有机质和营养元素对农作物生长表现出较好的正效应，是可以开发利用的新型肥料资源，但由于锰渣的肥效缓慢和少量重金属离子的“毒化”危害难以得到大面积的推广和应用。锰渣用于水泥的生产可以节约大量水泥熟料、提高锰渣的利用率，具较好的环境效益，但将锰渣中的大量的金属盐用于水泥生产的经济效益仍然较低。锰电解液盐渣中锰的的回收有较多案例，如磁选、电浸、热液浸取，但存在运行成本高、回收率低，固废减量化程度低的问题。高昂的运行成本导致了锰电解液盐渣的大量堆放，在现有处理技术的经济、环境、社会效益较低的背景下，迫切需要开发一种回收率高、固废减量化程度高、成本较低的锰电解盐渣中资源回收方法与系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种电解锰电解液盐渣分盐方法与系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种电解锰电解液盐渣分离系统。

一种电解锰电解液盐渣分离系统，包括：溶解池、压滤机、一级缓冲罐、一级冷却结晶系统、第一离心机、二级真空结晶系统、第二离心机、二级缓冲罐、三级高温结晶系统、压滤釜和排浓干燥系统，所述溶解池、所述压滤机、所述一级缓冲罐、所述一级冷却结晶系统、所述第一离心机、所述二级真空结晶系统、所述第二离心机、所述二级缓冲罐、所述三级高温结晶系统、所述压滤釜和所述排浓干燥系统依次连通，所述压滤机顶部连接所述溶解池，所述第一离心机连接所述一级冷却结晶系统中的冷却结晶槽出料口，所述第一离心机设置出料口。

进一步地，还包括用于电解锰电解液盐渣分离系统的物料，所述物料包括硫酸镁、硫酸铵、硫酸钠和硫酸锰，依次通过W1、W2、W3、W4进行表示，其中：

硫酸镁含量W1为32～44％、硫酸铵含量W2为27～40％、硫酸钠含量W3为19～28％、硫酸锰含量W4大于4％。

进一步地，所述一级冷却结晶系统为连续结晶系统，所述一级冷却结晶系统包括外循环管式冷却机组与冷却结晶罐，所述外循环冷却机组顶部连接一级缓冲罐，其中，所述一级冷却结晶系统的结晶温度0～15℃、操作压力-0.05～0.1Mpa、出料固含量30～50％、一级母液W1+W2≤25％，一级母液通过所述出料口输出至所述二级真空结晶系统。

进一步地，所述二级真空结晶系统为连续结晶系统，所述二级真空结晶系统包括外循环管式加热器与FC结晶器，其中，所述二级真空结晶系统的结晶温度30～50℃、操作压力-0.095～-0.07Mpa、出料固含量30～50％、二级母液W3≤30％。

进一步地，所述三级高温结晶系统为间歇结晶系统，所述三级高温结晶系统包括结晶釜与空气压缩机，所述结晶釜可以是内盘管式结晶釜或夹套式结晶釜中的一种，所述结晶釜出料口连接所述压滤釜，其中，所述三级高温结晶系统的结晶温度160～190℃、结晶时间20～40min、操作压力0.6～1.6Mpa、三级母液W4≤1％。

进一步地，溶解池用于加水溶解固废和调节物料PH值，溶解池的出液口与压滤机进口相连通，所述溶解池的溶解水温度为60～80℃，PH值调节至6.5～7.5。

进一步地，所述第一离心机、所述第二离心机和所述压滤机均配备相应的洗涤干燥设备，所述洗涤干燥设备为转鼓干燥机，其中，所述第一离心机和所述第二离心机均为双推料离心机。

根据本发明的另一个方面，基于电解锰电解液盐渣分离系统还提供了一种电解锰渣分盐方法。

一种电解锰渣分盐方法，包括以下步骤：

步骤一：将固废盐渣送入溶解池中加60～80℃热水溶解至近饱和，并将其PH值调节至6.7～7.5，充分反应后压滤，得到溶解液和滤渣；

步骤二：溶解液首先进入一级冷却系统中冷却结晶，固液相经过第一离心机分离后得到一级母液和结晶物，结晶物为铵镁复盐与七水硫酸镁混合物，经洗涤、干燥后作为无机肥料使用；

步骤三：一级母液进入二级真空结晶系统中蒸发结晶，蒸发冷凝水回收，固液相经过第二离心机分离后得到二级母液和结晶物；

步骤四：二级母液间歇送入三级高温结晶系统中，结晶结束后经过压滤釜固液分离得到三级母液和结晶物，结晶物经洗涤、干燥后得到一水硫酸锰，三级母液部分外排、干化后与压滤滤渣做固废处理，另一部分回流至第一缓冲罐中。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的技术方案不添加任何药剂，根据固废的基础物性和物理分离提取电解锰渣的无机组分，运行成本低；

本发明使用母液循环的方式分离无机盐，废液排放量少，同时回收大量水资源。

本发明并非针对电解锰废渣中单一组分盐回收，而是先后回收锰渣中的多组分的单质盐(铵、镁、锰)，且均有较高的回收率，固废减量化处理程度高；

本发明的电解锰废渣无机盐分离设备主要包括为反应器与蒸发器，系统简单，设备投资低，易于实现工业化。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明中的电解锰电解液盐渣分离系统的运行流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

根据本发明的实施例，提供了一种电解锰电解液盐渣分离系统。

实施例一

参照图1，一种电解锰电解液盐渣分离系统，包括：溶解池、压滤机、一级缓冲罐、一级冷却结晶系统、第一离心机、二级真空结晶系统、第二离心机、二级缓冲罐、三级高温结晶系统、压滤釜和排浓干燥系统，所述溶解池、所述压滤机、所述一级缓冲罐、所述一级冷却结晶系统、所述第一离心机、所述二级真空结晶系统、所述第二离心机、所述二级缓冲罐、所述三级高温结晶系统、所述压滤釜和所述排浓干燥系统依次连通，所述压滤机顶部连接所述溶解池，所述第一离心机连接所述一级冷却结晶系统中的冷却结晶槽出料口，所述第一离心机设置出料口。

进一步地，所述电解锰电解液盐渣分离系统，还包括用于所述的电解锰电解液盐渣分离系统的物料，所述物料包括硫酸镁、硫酸铵、硫酸钠和硫酸锰，依次通过W₁、W₂、W₃、W₄进行表示，其中：

硫酸镁含量W₁为32～44％、硫酸铵含量W₂为27～40％、硫酸钠含量W₃为19～28％、硫酸锰含量W₄大于4％；

需要说明的是，硫酸镁、硫酸铵、硫酸钠、硫酸锰干基质量之和W₁+W₂+W₃+W₄≥95％。

实施例二

参照图1，一种电解锰电解液盐渣分离系统，包括：溶解池、压滤机、一级缓冲罐、一级冷却结晶系统、第一离心机、二级真空结晶系统、第二离心机、二级缓冲罐、三级高温结晶系统、压滤釜和排浓干燥系统，所述溶解池、所述压滤机、所述一级缓冲罐、所述一级冷却结晶系统、所述第一离心机、所述二级真空结晶系统、所述第二离心机、所述二级缓冲罐、所述三级高温结晶系统、所述压滤釜和所述排浓干燥系统依次连通，所述压滤机顶部连接所述溶解池，所述第一离心机连接所述一级冷却结晶系统中的冷却结晶槽出料口，所述第一离心机设置出料口。

进一步地，所述电解锰电解液盐渣分离系统，还包括用于所述的电解锰电解液盐渣分离系统的物料，所述物料包括硫酸镁、硫酸铵、硫酸钠和硫酸锰，依次通过W₁、W₂、W₃、W₄进行表示，其中：

硫酸镁含量W₁为37％、硫酸铵含量W₂为32％、硫酸钠含量W₃为23％、硫酸锰含量W₄为5％；

需要说明的是，W₁+W₂+W₃+W₄≈97％。

在本申请的具体实施例中，所述一级冷却结晶系统为连续结晶系统，所述一级冷却结晶系统包括外循环管式冷却机组与冷却结晶罐，所述外循环冷却机组顶部连接一级缓冲罐，其中，所述一级冷却结晶系统的结晶温度0～15℃、操作压力-0.05～0.1Mpa、出料固含量30～50％、一级母液W₁+W₂≤25％，一级母液通过所述出料口输出至所述二级真空结晶系统。

在本申请的具体实施例中，所述二级真空结晶系统为连续结晶系统，所述二级真空结晶系统包括外循环管式加热器与FC结晶器，其中，所述二级真空结晶系统的结晶温度30～50℃、操作压力-0.095～-0.07Mpa、出料固含量30～50％、二级母液W₃≤30％。

在本申请的具体实施例中，所述三级高温结晶系统为间歇结晶系统，所述三级高温结晶系统包括结晶釜与空气压缩机，所述结晶釜可以是内盘管式结晶釜或夹套式结晶釜中的一种，所述结晶釜出料口连接所述压滤釜，其中，所述三级高温结晶系统的结晶温度160～190℃、结晶时间20～40min、操作压力0.6～1.6Mpa、三级母液W₄≤1％。

在本申请的具体实施例中，溶解池用于加水溶解固废和调节物料PH值，溶解池的出液口与压滤机进口相连通，所述溶解池的溶解水温度为60～80℃，PH值调节至6.5～7.5。

在本申请的具体实施例中，所述第一离心机、所述第二离心机和所述压滤机均配备相应的洗涤干燥设备，所述洗涤干燥设备为转鼓干燥机，其中，所述第一离心机和所述第二离心机均为双推料离心机。

在本实施例中，电解锰渣分盐流程为：将电解锰电解液产生的固废盐渣加水溶解，经压滤后去除少量不溶物后储存于第一缓冲罐，物料首先经过一级冷却结晶，固液相经过第一离心机固液分离后得到一级母液和结晶物，结晶固体经洗涤、干燥后作为无机肥料使用。

一级母液先后经过二级真空结晶，第二离心机固液分离后得到二级母液与结晶物，结晶物洗涤、干燥后得芒硝。

二级母液储存于第二缓冲罐中，物料间歇进行三级高温结晶，固液相经过压滤釜固液分离后得到三级母液与结晶物，结晶物洗涤、干燥后得一水硫酸锰，三级母液部分外排、干化后与压滤滤渣做固废处理，另一部分回流至第一缓冲罐中。

根据本发明的实施例，还提供了一种电解锰渣分盐方法。

一种航电解锰渣分盐方法，包括以下步骤：

步骤S101：将固废盐渣送入溶解池中加60～80℃热水溶解至近饱和，并将其PH值调节至6.7～7.5，充分反应后压滤，得到溶解液和滤渣；

具体地，取上述电解锰电解液废渣约700kg，在溶解池中溶解于1000kg的60～80℃的热水中，溶解完全后调节物料PH值至6.5～7.5，将物料送入压滤机过滤，少量滤渣外排做固废处理，溶解液输入至第一缓冲罐中。

步骤S103：溶解液首先进入一级冷却系统中冷却结晶，固液相经过第一离心机分离后得到一级母液和结晶物，结晶物为铵镁复盐与七水硫酸镁混合物，经洗涤、干燥后作为无机肥料使用；

具体地，将第一缓冲罐中的物料连续送入至一级冷却结晶系统中的外循环冷却机组中，通过间壁换热将物料温度冷却至0～15℃，冷却后的物料由外循环冷却机组进入冷却结晶罐结晶，通过取样和在线检测的方式监测结晶罐内物料密度与固含量，当W1+W2≤25％，固含量达到30～50％时，系统出料，输出的物料进入第一双推料式离心机进行固液分离，结晶固体经过洗涤干燥后回收铵镁复盐与七水硫酸镁混合物约590kg，可作为无机肥料原料，一级母液则通过双推料离心机母液出口输入至二级真空结晶系统。

步骤S105：一级母液进入二级真空结晶系统中蒸发结晶，蒸发冷凝水回收，固液相经过第二离心机分离后得到二级母液和结晶物；

具体地，结晶物经洗涤、干燥后得到芒硝，二级母液储存于第二缓冲罐中；

更具体地，一级母液输入至二级真空结晶系统中的外循环加热器并加热至80℃以上，升温后的物料于FC结晶器中闪蒸至30～50℃并结晶，回收新鲜蒸汽冷凝水与二次蒸汽冷凝水，通过取样和在线检测的方式监测结晶罐内物料密度与固含量，当W₃≤30％，固含量达到30～50％时，系统出料，输出的物料进入第二双推料式离心机进行固液分离，结晶固体经过洗涤、干燥后得到芒硝约280kg，二级母液通过双推料离心机母液出口输入至第二缓冲罐。

步骤S107：二级母液间歇送入三级高温结晶系统中，结晶结束后经过压滤釜固液分离得到三级母液和结晶物，结晶物经洗涤、干燥后得到一水硫酸锰，三级母液部分外排、干化后与压滤滤渣做固废处理，另一部分回流至第一缓冲罐中。

具体地，将二次母液缓冲罐中的物料间歇性送入三级高温结晶系统中的反应釜，通过空气压缩机控制操作压力稳定在1.4～1.6Mpa，通过油浴加热物料至180℃，结晶30min后出料，输出的物料经过压滤釜进行固液分离，结晶固体经过洗涤、干燥后得到一水硫酸锰约31kg，三级母液部分外排、干化后与压滤滤渣做固废处理，另一部分回流至第一缓冲罐中。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。

Claims (8)

1.一种电解锰电解液盐渣分离系统，包括：溶解池、压滤机、一级缓冲罐、一级冷却结晶系统、第一离心机、二级真空结晶系统、第二离心机、二级缓冲罐、三级高温结晶系统、压滤釜和排浓干燥系统，其特征在于，所述溶解池、所述压滤机、所述一级缓冲罐、所述一级冷却结晶系统、所述第一离心机、所述二级真空结晶系统、所述第二离心机、所述二级缓冲罐、所述三级高温结晶系统、所述压滤釜和所述排浓干燥系统依次连通，所述压滤机顶部连接所述溶解池，所述第一离心机连接所述一级冷却结晶系统中的冷却结晶槽出料口，所述第一离心机设置出料口。

2.根据权利要求1所述的电解锰电解液盐渣分离系统，还包括用于电解锰电解液盐渣分离系统的物料，其特征在于，所述物料包括硫酸镁、硫酸铵、硫酸钠和硫酸锰，依次通过W₁、W₂、W₃、W₄进行表示，其中：

硫酸镁含量W₁为32～44％、硫酸铵含量W₂为27～40％、硫酸钠含量W₃为19～28％、硫酸锰含量W₄大于4％。

3.根据权利要求2所述的电解锰电解液盐渣分离系统，其特征在于，所述一级冷却结晶系统为连续结晶系统，所述一级冷却结晶系统包括外循环管式冷却机组与冷却结晶罐，所述外循环冷却机组顶部连接一级缓冲罐，其中，所述一级冷却结晶系统的结晶温度0～15℃、操作压力-0.05～0.1Mpa、出料固含量30～50％、一级母液W₁+W₂≤25％，一级母液通过所述出料口输出至所述二级真空结晶系统。

4.根据权利要求3所述的电解锰电解液盐渣分离系统，其特征在于，所述二级真空结晶系统为连续结晶系统，所述二级真空结晶系统包括外循环管式加热器与FC结晶器，其中，所述二级真空结晶系统的结晶温度30～50℃、操作压力-0.095～-0.07Mpa、出料固含量30～50％、二级母液W₃≤30％。

5.根据权利要求4所述的电解锰电解液盐渣分离系统，其特征在于，所述三级高温结晶系统为间歇结晶系统，所述三级高温结晶系统包括结晶釜与空气压缩机，所述结晶釜可以是内盘管式结晶釜或夹套式结晶釜中的一种，所述结晶釜出料口连接所述压滤釜，其中，所述三级高温结晶系统的结晶温度160～190℃、结晶时间20～40min、操作压力0.6～1.6Mpa、三级母液W₄≤1％。

6.根据权利要求5所述的电解锰电解液盐渣分离系统，其特征在于，溶解池用于加水溶解固废和调节物料PH值，溶解池的出液口与压滤机进口相连通，所述溶解池的溶解水温度为60～80℃，PH值调节至6.5～7.5。

7.根据权利要求6所述的电解锰电解液盐渣分离系统，其特征在于，所述第一离心机、所述第二离心机和所述压滤机均配备相应的洗涤干燥设备，所述洗涤干燥设备为转鼓干燥机，其中，所述第一离心机和所述第二离心机均为双推料离心机。

8.一种电解锰渣分盐方法，其特征在于，基于权利要求1-7任一所述的电解锰电解液盐渣分离系统，包括以下步骤：

步骤一：将固废盐渣送入溶解池中加60～80℃热水溶解至近饱和，并将其PH值调节至6.7～7.5，充分反应后压滤，得到溶解液和滤渣；

步骤二：溶解液首先进入一级冷却系统中冷却结晶，固液相经过第一离心机分离后得到一级母液和结晶物，结晶物为铵镁复盐与七水硫酸镁混合物，经洗涤、干燥后作为无机肥料使用；

步骤三：一级母液进入二级真空结晶系统中蒸发结晶，蒸发冷凝水回收，固液相经过第二离心机分离后得到二级母液和结晶物；

步骤四：二级母液间歇送入三级高温结晶系统中，结晶结束后经过压滤釜固液分离得到三级母液和结晶物，结晶物经洗涤、干燥后得到一水硫酸锰，三级母液部分外排、干化后与压滤滤渣做固废处理，另一部分回流至第一缓冲罐中。

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