中科镁基(北京)科技有限公司
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电解锰渣综合利用技术
堆放的电解锰渣

电解锰渣是电解锰时产生的酸性滤渣,粒径50-100目左右,属于Ⅱ类工业固废,其中Mn和Pb是电解锰渣中最主要的污染物质,锰渣的无害化需要重点考虑锰和重金属的固定化。一般生产1吨电解金属锰会产生10-12电解锰渣。随着锰矿品位的降低,电解锰渣产生量将会更多。目前,我国每年排放电解锰渣1000万吨,累计堆存量达1.5亿吨。电解锰渣大多直接倾倒在垃圾坑和露天场地,没有任何有效的处理。中的有害元素主要是MnNH3-N会不断渗入自然环境严重污染附近的土壤和水资源,从而对人类健康构成巨大隐患国多地出现电解锰渣污染事件,如2005年的锰三角2011年的抚河、2012年的江。与电解锰渣污染相关的问题已经引起了社会的极大关注。因此,电解锰渣的有效处理和利用迫在眉睫。

1. 电解锰渣的性质分析

从元素组成(表1)上看,电解锰渣的主要组成成分是SO3、SiO2、Fe2O3、MnO、CaO、Al2O3等。其中,氧化锰在电解锰渣中的含量一般在10-14%之间,锰含量较高,通过XRD(图1)分析可知锰主要以碳酸锰(MnCO3)的形式存在;SO3的含量在20% 以上,所含的硫主要以六水铵镁矾(Mg(NH4)2(SO4)2·6H2O)、二水石膏(CaSO4·2H2O)的形式存在,少量以黄铁矿(FeS2)的形式存在。由于六水铵镁矾的易溶性,其中的铵离子水解使电解锰渣的浸出液呈弱酸性。

表1 电解锰渣的元素组成

元素

SO3

SiO2

Fe2O3

MnO

CaO

Al2O3

MgO

BaO

K2O

含量(w%)

23.82

23.94

15.76

14.52

11.70

4.40

3.37

0.74

0.73


图1 电解锰渣的XRD图谱



2.电解锰渣无害化及资源化技术方案

电解锰渣属于Ⅱ类工业固废,其中的Mn和NH3-N是主要的污染物质。国内目前电解锰渣资源化利用技术主要包括 :回收金属锰、生产肥料、制砖、生产活性微粉、微晶玻璃、复合凝胶材料等

所以,电解锰渣的无害化处理需要重点考虑锰和氨氮的回收和污染控制。为此,公司研发了“电解锰渣流态化锰氨协同回收及建材化的利用技术”,技术的基本流程如图2所示。

图2 电解锰渣处理的技术流程


(1)磁选锰

电解锰渣中的碳酸锰具有一定的磁性,通过湿法磁选可以得到磁性富锰渣,用来直接销售。表2为通过磁选得到的富锰渣的元素组成,与未磁选的电解锰渣(表1)相比,MnO的含量具有较大幅度的提升。

磁选富锰渣的元素组成

MnO

SiO2

SO3

Fe2O3

Al2O3

CaO

MgO

K2O

29.24

29.27

2.59

24.47

7.25

2.81

10.40

0.56


(2)制取复合肥

湿法磁选后的溶液结晶后可得到易溶的锰、铵、镁等物质的盐,其质量占总电解锰渣的20%左右。这些结晶物经检测不含有重金属,主要物质组成为六水铵镁矾、硫酸镁、硫酸锰钾(或钠)以及石膏(硫酸钙)等,通过一定的技术手段可以将锰、铵、镁等分离,得到含镁铵钾的复合肥。

(3)制备建材

磁选后的渣液经过滤得到的滤渣可用来制备建材,以此制备的16cm×16cm×4cm标准试块,在养护龄期到28天时抗压强度可达30MPa以上,抗折可达5MPa以上,可以制备的建材为路面砖、路沿石、空心砖等,也可以降低强度用于制备空心砖。

(4)环境安全性

电解锰渣建筑材料按照固体废物相关毒性浸出标准进行了毒性浸出实验。重金属和锰的浸出毒性可以达到地表水III类的标准。氨氮的浸出量可以达到地表水III类的标准,具有良好的环境安全性。

通过本技可逐步解决电解锰渣堆积量大、处置难的问题,提供绿色建材的同时可以产生的富锰磁性渣、以及含镁铵钾的复合肥用于出售,而且还可协同处置建筑垃圾、尾矿等其他固体废弃物,补足城市固体废物处理的短板。








电解锰渣制备的地砖样品展示

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