一種錳礦浸渣中水溶性錳離子穩定化處理的方法
2023-04-29 15:04:16 1
一種錳礦浸渣中水溶性錳離子穩定化處理的方法
【專利摘要】本發明提供了一種錳礦浸渣中水溶性錳離子穩定化處理的方法。本發明的基本步驟是：將錳礦浸渣與水以液固比2∶1～6∶1混合打漿，用飽和石灰水將漿料pH調節到7～10，加入與錳礦浸渣質量比為2％～5％的矽酸鈉，在25℃～60℃溫度下攪拌反應5～60min，反應完成後，經過濾，錳礦浸渣中Mn2+固化率達到98％以上，達到GB5085.3-2007浸出毒性鑑別和GB8978-96《汙水綜合排水標準》中的一級排放濃度標準。本發明的優點在於工藝過程簡單；採用溼法混合的方式，可解決固化劑與錳礦浸渣的均勻混合問題，大大減少了固化劑的使用量，處理成本較低廉。
【專利說明】一種錳礦浸渣中水溶性錳離子穩定化處理的方法
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及一種錳礦浸渣穩定化處理的方法，特別適合在鹼性條件下採用矽酸鹽 固化錳礦浸渣中水溶性錳離子，屬於工業固體廢棄物綜合處理領域。
【背景技術】：
[0002] 錳礦浸渣是在錳產品生產過程中利用酸浸錳礦礦粉後產生的過濾廢渣，外觀為黑 色稀糊狀，風乾後呈塊狀。目前，我國錳渣積存量已超過1億t。錳礦浸渣一般採用築壩露 天堆存的方式簡易處置，由於防滲漏等治理措施不理想等原因，經雨水淋浸，產生滲出液， 其中主要汙染物錳離子的濃度很高，對企業周邊的地表水、地下水、河流底泥、土壤造成嚴 重汙染，危害居民的身體健康，破壞生態系統。過量錳元素可使人的肝功能受損、腸道不暢、 神經系統功能障礙。一個錳生產企業汙染一條河、汙染一片土地的現象仍然較為普遍，有的 甚至釀成了嚴重的環境汙染糾紛。最大限度地降低錳礦浸渣的危害，已經迫在眉睫。
[0003] 目前，對錳礦浸渣資源化利用的途徑有很多，包括錳、氨、矽、鋁、鐵、鎳、鈷、鉻等有 價元素的提取，獲得相應的化合物，但此類方法往往工藝繁瑣，成本高，實用價值不大；也有 利用錳渣中高含量的矽酸鹽結構，應用在建築材料方面，如水泥、蒸壓磚、陶瓷材料、保溫材 料等，該類處理方法部分已實現工業化，但由於錳渣本身硫酸鹽含量較大，含有多種重金屬 離子，且不具備水化活性和凝膠性，因而使用量少；在農業上利用錳礦浸渣中含有植物生長 所必需的數十種元素及其化合物製成化肥，但並未解決好錳渣中重金屬離子的固化問題， 若被農作物吸收，大量重金屬離子將在人體內富集，影響健康。從錳渣的資源化利用途徑可 知，由於利用量過低、技術實效性不高等原因無法獲得實際應用。因此，現階段錳渣資源化 利用技術並不能解決錳渣汙染問題。借鑑危險廢物穩定化/固化技術方法，對錳渣進行無 害化處理，保證錳渣的環境安全性，是一種錳渣處理新思路。
[0004] 為了較好的固化處理錳礦浸渣，人們想出了許多方法，如公開文獻報導了一些相 關的文獻，經檢索摘錄如下：
[0005] ①【題名】一種電解錳渣無害化處理方法【作者】王積偉，周長波，杜兵等【機構】中 國環境科學研究院清潔生產中心【刊名】環境工程學報，2014,8(1) :329-333【文摘】利用生 石灰作為無害化處理的藥劑，配比為電解錳渣：生石灰=8 : 1，當100g電解錳渣中加入 12. 5g生石灰或3g氫氧化鈉時，固化錳的效果達到99%，能夠達到國家排放標準。
[0006] ②【申請（專利）號】CN102161048A【名稱】一種電解錳渣無害化處理方法【申請 (專利權）人】中國環境科學院。該方法是將電解錳渣先機械破碎，倒入攪拌機中加入石灰 粉和水，並加入一定量的矽酸鹽類添加劑充當分散劑，攪拌3?5min，卸料轉移第二個攪拌 機後加入一定量的水溶性樹脂磺酸鹽類添加劑和氯化鐵攪拌3?5min，卸料轉移至第三個 攪拌機充分攪拌3?5min，乾燥控制含水率在16%後進行填埋處理，整個過程進行氨氣回 收。經處理後電解錳渣其放射性與毒性均在安全範圍之內。
[0007] ③【申請（專利）號】CN102794291A【名稱】一種電解錳渣中可溶性錳離子及可溶 態硒的穩定化處理【申請（專利權）人】中國環境科學研究院。該方法是將電解錳渣先破 碎、分散、乾燥，加入三乙醇胺後進行球磨3?5min，加入氧化鋁，攪拌均勻後多次加入清水 攪拌3?5min，繼續加入硫酸亞鐵溶液攪拌1?2min，繼續加入石灰粉，攪拌均勻後多次加 入清水繼續攪拌2?3min得到物料後進行乾燥處理。浸出液能夠達到汙水綜合排放標準 和危險廢物浸出毒性鑑別的標準。
[0008] ④【申請（專利）號】CN103286116A【名稱】一種無害化處理電解錳渣的方法【申 請（專利權）人】重慶大學。該方法是將新鮮的電解錳渣放入攪拌機中，攪拌中加入與電解 錳渣質量比為3%?5%的磷酸鈉，攪拌均勻後繼續加入與電解錳渣質量比為5%?10%的 石灰粉，攪拌至無氨氣放出為止，得到物料為無害化的電解錳渣。
[0009] ⑤【申請（專利）號】CN103320621A【名稱】一種固化電解錳渣中重金屬並聯產硫 磺的方法【申請（專利權）人】中南大學。該方法是將含亞硫酸鈣和碳酸鈣的原料和碳基還 原劑按摩爾比1 : 2?3的比列混合均勻然後在800?1000°C下焙燒1. 5?2h得到含硫 化鈣焙砂，將過50?400目篩的電解錳渣和含硫化鈣焙砂按幹基比3?8 : 1混合均勻， 並加入水使水和電解錳渣的比例為4?6 : 1，室溫攪拌4?6h過濾的濾渣和濾液，濾渣為 固化後的錳渣，濾液靜止24?48h後析出硫磺，濾液循環。
[0010] 從上述檢索結果了解到，公開文獻介紹的主要是：文獻①採用氧化鈣或氫氧化鈉 固化錳渣，處理效果好，但固化劑用量較大，殘渣鹼性大，不利於外排；文獻②採用氧化鈣鹼 化，矽酸鹽分散，水溶性樹脂磺酸鹽類添加劑水化，氯化鐵氧化等步驟回收氨，固化錳，錳以 不可酸溶性四價錳離子形式存在，但此法流程長，工藝複雜，成本高；文獻③採用氧化二價 錳離子，亞硒酸鹽與含鐵、鋁氧化物形成難溶性複合體的方法固化錳渣，流程繁複，成本過 高，球磨增加了能耗；文獻④通過添加氧化鈣與磷酸鈉固化錳渣中水溶性錳，過程簡單，但 採用磷酸鈉與氨、錳形成復鹽，在酸性條件下會釋放氨根離子，影響固化效果；文獻⑤採用 高溫焙燒固錳脫硫，高溫需燃燒大量的煤來提供熱量，增加了能耗，並不可避免的產生大量 燃煤煙氣，造成大氣汙染。
[0011] 綜上所示，現有文獻報導的固化工藝，成本一般偏高，部分方法的使用將帶來二次 汙染。因此，選擇一種經濟、環保的方法固化錳礦浸渣中的錳具有重要的意義。
【發明內容】
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[0012] 本發明的目的是提供一種高效、環保、經濟的方法來固化錳礦浸渣中水溶性錳離 子及重金屬離子。其特徵是利用矽酸鈉為主要固化劑，使錳礦浸渣中的水溶錳及其他重金 屬離子能與矽酸鈉充分反應生成化學性質穩定的難溶矽酸鹽化合物。
[0013] 上述所說的錳礦浸渣是指在錳產品生產過程中錳礦石經酸浸提錳後所排出的工 業廢渣，該廢渣呈弱酸性，成分複雜，含有一定量的水溶性二價錳離子。
[0014] 上述所說的矽酸鈉在錳離子穩定化處理過程中主要充當固化劑作用，原理是在鹼 性環境中，矽酸根與錳離子形成化學性質穩定、難溶的矽酸錳。
[0015] 本發明是這樣實現的，將錳礦浸渣與水以液固比2 : 1?6 : 1混合打漿，用飽和 石灰水將漿料pH調節到7?10,加入與錳礦浸渣質量比為2%?5%的矽酸鈉，在25°C? 60°C攪拌反應5?60min，反應完成後，經過濾，錳礦浸渣中Mn 2+固化率達到98%以上，達到 GB5085. 3-2007浸出毒性鑑別和GB8978-96《汙水綜合排水標準》中的一級排放濃度標準。
[0016] 本發明與已有的錳礦浸渣無害化處理技術相比，其突出的實質性特點和顯著的進 步是：
[0017] (1)本方法採用一次性處理錳礦浸渣，工藝過程簡單，處理成本較低廉；
[0018] (2)本方法採用溼法混合的方式，可解決固化劑與錳礦浸渣的均勻混合問題，大大 減少了固化劑的使用量。經矽酸鈉固化後的錳礦浸渣，Mn 2+固化率達到98%以上；處理後 的錳礦浸渣的浸出毒性檢驗，其錳和鉛含量低於固體廢物毒性浸出標準（GB8978-96)的限 值（Mn < 2. Omg/L，Pb < 1. Omg/L)。
【具體實施方式】：
[0019] 實施例1
[0020] 將錳礦浸渣與水按液固比2 : 1攪拌混合，用飽和石灰水調節溶液pH至10後，力口 入錳礦浸渣質量比為3%的矽酸鈉，在25°C攪拌反應60min。反應結束後過濾，濾液循環使 用。錳礦浸渣中Mn 2+固化率達到98. 7%。處理後的錳礦浸渣經浸出毒性檢驗，其錳和鉛含 量低於固體廢物毒性浸出標準（GB8978-96)的限值（Μη彡2. Omg/L，Pb彡1. Omg/L)。
[0021] 表1錳礦浸渣主要成分
【權利要求】
1. 一種錳礦浸渣中水溶性錳離子穩定化處理的方法，其特徵是在錳礦浸渣中加入水， 調節水與錳礦浸渣的液固比為2 : 1?6 : 1後攪拌打漿，用飽和石灰水將漿料pH值調節 到7?10後，加入錳礦浸渣質量2%?5%的矽酸鈉，在25°C?60°C的溫度下攪拌反應5? 60min，反應完成後，經過濾，濾液輸送回打漿工序循環使用，錳礦浸渣中水溶錳的固化率達 到98%以上。
【文檔編號】A62D3/33GK104083845SQ201410329303
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月11日 優先權日:2014年7月11日
【發明者】粟海鋒, 盤俊, 王雨紅, 房苜茹, 黎雪華 申請人:廣西大學