一種電解錳廢渣中可溶性錳回收的方法
2023-05-20 20:48:31
專利名稱：一種電解錳廢渣中可溶性錳回收的方法
技術領域：
本發明涉及一種電解錳廢渣中可溶性錳回收的方法，屬於資源循環利用技術領 域。
背景技術：
由於我國社會經濟的高速發展，對電解錳的需求越來越大，我國電解錳行業也 得到了高速的發展。錳是國民經濟的重要戰略和基礎物質，在國民經濟中具有十分重要 的戰略地位。目前，電解錳是我國黑色冶金第二大產業。截至2007年底，我國電解錳 企業合計生產能力達到178萬噸，實際產量102萬噸，產能和實際產量均佔世界的97%以 上，我國成為世界上最大的電解錳生產、消費和出口國。
但是電解錳行業是一個典型的「高投入、高消耗、高汙染、低效益」的「三高 一低」行業，在其高速發展的同時，資源短缺、環境汙染問題也日益凸顯，其中錳渣汙 染顯得尤為突出，近年來由於礦石品位的持續降低，由20%以上已經降低到10 12%之 間，每生產1噸電解金屬錳從開始的產生6 8噸廢渣上升到產生9 11噸廢渣，並且 廢渣中含有多種汙染物，部分濃度極高。
錳渣是生產電解金屬錳而排放的工業廢渣，是碳酸錳礦粉經過硫酸浸出後再經 壓濾固液分離產生的殘渣。目前電解錳中錳資源的回收率只有80%，其餘的20%損失 在錳渣中。錳渣中的成分複雜，含有Hg、Cd、As、Pb等一類環境汙染物，以及Mn、 Fe、Cu、Zn等二類環境汙染物，尤其是Mn含量極高，佔到錳渣質量的3%。錳渣中的 錳主要以可溶性錳(硫酸錳)的形式存在，佔總錳含量的60%以上，同時還含有未反應完 的菱錳礦和軟錳礦。由於錳渣中含有大量的可溶性錳(硫酸錳)，在自然風化雨淋的作用 下，可溶性錳會逐漸遷移釋放到周邊的土壤和地表、地下水中，對周圍地表、地下水系 統造成嚴重汙染。因此錳渣中可溶性錳的回收，不但能夠提高錳礦石的資源利用率，而 且還能降低錳渣排放後可溶性錳對環境造成的汙染。
目前，對錳渣中可溶性錳的回收的方法和研究非常少。劉作華等人在《從電解 錳渣中溼法回收錳》中採用清水洗渣-銨鹽沉澱法從電解錳廢渣中回收可溶性錳，回收得 到的含錳沉澱物中錳含量達到31%以上，但是回收過程需要消耗絮凝劑，而且絮凝劑的 用量以及分子量的種類都需要大量的試驗驗證，同時絮凝劑的價格較高，配置絮凝劑的 過程較繁瑣，這些問題都會影響該方法的應用。國內對含錳廢水製備碳酸錳有過一些研 究，趙立新等人在《含錳廢水製備高純碳酸錳的研究》中以對苯二酚生產中副產物含錳 廢水為原料，經過中和，脫色，除鈣，碳化，過濾，洗滌製備高純碳酸錳，產品中Mn含 量為45.11%。該方法雖有較高的錳回收率，但不適合應用於錳渣中可溶性錳的回收。發明內容
本發明的目的在於提供一種電解錳廢渣中可溶性錳回收的方法，以提高錳資源 的回收率。
為實現上述目的，本發明採取以下技術方案
一種電解錳廢渣中可溶性錳回收的方法，該方法包括以下步驟
(1)向錳渣固體中加入自來水或純淨水，固液比為1 5，不定期連續攪拌，每 次5 lOmin，持續3 5天，然後過濾，收集上清液；
( 依據GB 11906-89《水質錳的測定高錳酸鉀分光光度法》用分光光度計在 波長為525nm測定上清液中可溶性錳的吸光度，根據質量濃度與吸光度的標準曲線，換 算出上清液中可溶性錳的質量濃度；
(3)根據上清液中可溶性錳的質量濃度，按照氨水與Mn2+的摩爾比n(氨 水)η(Mn2+) =2.5 3.0，向上清液中添加氨水，輕微攪拌後，立即向溶液中通入二氧 化碳氣體，曝氣流速為1 2L/min，曝氣時間為1 2min，將得到的懸浮液放置到振蕩 器中，振蕩15 18min，然後過濾該懸浮液，將所得沉澱物乾燥後收集；
(4)測定沉澱物中碳酸錳的品位，並測定所得濾液中可溶性錳吸光度，計算可溶 性錳回收率。
步驟(3)中使用的二氧化碳氣體可以是電解錳生產工藝中菱錳礦石酸浸後產生 的二氧化碳，達到二氧化碳氣體的回收再利用；可溶性錳回收過程中發生的反應為
Mn2++2NH3 · H20+C02 = MnCO3 I +2NH4 +H20
本發明的優點在於
本發明的方法回收得到的碳酸錳的品位接近100%，錳的回收率達到98.1%。本 發明利用菱錳礦石酸浸過程中產生的二氧化碳以及電解錳生產工藝中添加的氨水作為回 收可溶性錳的藥劑，降低了回收成本。
圖1為本發明可溶性錳回收的工藝流程圖。
圖2為回收沉澱物的XRD圖譜；具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
如圖1所示為本發明可溶性錳回收的工藝流程圖。電解錳廢渣中可溶性錳回收 的具體操作步驟為
(1)按照1 5的固液比，向錳渣中加入自來水，並不斷攪拌，讓錳渣充分分散 在水中，形成懸浮液，目的是儘可能的將錳渣中的可溶性錳全部溶出，充分攪拌、浸泡 3 5天後，將懸浮液的上清液進行簡單過濾，得到較純淨的上清液，該部分作為回收可 溶性錳的原料；
(2)依據GB 11906-89《水質錳的測定高錳酸鉀分光光度法》用SP-722型可見 分光光度計在波長為525nm測定上清液中可溶性錳的吸光度，並換算出可溶性錳的質量 濃度；
(3)按照摩爾比n(氨水)η(Mn2+) = 2.5 3.0，換算出加入氨水的體積，加 入到上清液中，輕微攪拌後立即向其中通入二氧化碳氣體，用S49-32B/MT流量控制器 和ΜΤ-50流量顯示儀精確控制二氧化碳的流速為1 2L/min，通氣時間為1 2min，將4通入二氧化碳的上清液放置到恆溫振蕩器中，振蕩一段時間，目的是加快反應速率，促 進生產更多的碳酸錳沉澱；
(4)將振蕩後的上清液通過抽濾瓶和GM-0.33II型隔膜真空過濾機進行固液分 離，得到碳酸錳沉澱和濾液，測定濾液中的可溶性錳吸光度，計算得出可溶性回收率。
測定步驟⑷中過濾得到的濾液的pH，濾液pH < 9時，該濾液可作為步驟⑴ 中浸泡錳渣的用水，減少新加入自來水的用量。
對回收得到的碳酸錳沉澱進行XRD分析，如圖2所示，結果表明沉澱物中碳酸 錳的品位接近100%。
經換算，步驟(1)得到的錳渣上清液中可溶性錳的質量濃度為2500mg/L，步驟 (4)得到的濾液中剩餘可溶性錳質量濃度為49mg/L，錳回收率為98.1%。
最終得到的碳酸錳沉澱經乾燥後，可作為生產電解金屬錳的高品位原料，也可 作為碳酸錳產品直接出售。
權利要求
1.一種電解錳廢渣中可溶性錳回收的方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟(1)向錳渣固體中加入自來水或純淨水，固液比為1 5，不定期連續攪拌，每次 5 lOmin，持續3 5天，然後過濾，收集上清液；(2)依據GB11906-89《水質錳的測定高錳酸鉀分光光度法》用分光光度計在波長 為525nm測定上清液中可溶性錳的吸光度，根據質量濃度與吸光度的標準曲線，換算出 上清液中可溶性錳的質量濃度；(3)根據上清液中可溶性錳的質量濃度，按照氨水與Mn2+的摩爾比n(氨 水)η(Mn2+) =2.5 3.0，向上清液中添加氨水，輕微攪拌後，立即向溶液中通入二氧 化碳氣體，曝氣流速為1 2L/min，曝氣時間為1 2min，將得到的懸浮液放置到振蕩 器中，振蕩15 18min，然後過濾該懸浮液，將所得沉澱物乾燥後收集；(4)測定沉澱物中碳酸錳的品位，並測定所得濾液中可溶性錳吸光度，計算可溶性錳 回收率。
2.根據權利要求1所述的電解錳廢渣中可溶性錳回收的方法，其特徵在於，所述步驟 (3)中使用的二氧化碳氣體為電解錳生產工藝中菱錳礦石酸浸後產生的二氧化碳。
全文摘要
一種電解錳廢渣中可溶性錳回收的方法，該方法包括以下步驟(1)向錳渣固體加入自來水，固液比為1∶5，不定期連續攪拌，每次5～10min，持續3～5天，過濾收集上清液；(2)測定上清液中可溶性錳的吸光度，換算出上清液中可溶性錳的質量濃度；(3)按照氨水與Mn2+的摩爾比為2.5～3.0，向上清液中添加氨水，輕微攪拌後，立即向其中通入二氧化碳氣體，曝氣流速為1～2L/min，曝氣時間為1～2min，將得到的懸浮液放置到振蕩器中，振蕩15～18min，然後過濾，將所得沉澱物乾燥後收集；(4)測定沉澱物中碳酸錳的品位，計算可溶性錳回收率。該方法回收得到的碳酸錳的品位接近100％，錳的回收率達到98.1％。
文檔編號C22B3/46GK102021346SQ20111000184
公開日2011年4月20日 申請日期2011年1月6日 優先權日2011年1月6日
發明者於秀玲, 周長波, 杜兵, 楊洪旭, 段寧, 王積偉, 裴倩倩 申請人:中國環境科學研究院