电解锰渣无害化处理技术方案5.1

电解锰渣无害化处理技术方案

2020年5月

目录

1 电解锰渣简介 (1)

1.1电解锰渣污染现状 (1)

1.2.电解锰渣的研究现状 (2)

1.3. 电解锰渣研究及产业化发展存在的问题 (4)

2电解锰渣稳定化固化研究现状 (7)

2.1 固化稳定化技术介绍 (7)

2.2 电解锰渣稳定化固化新思路 (8)

3 电解锰渣无害化处理技术方案 (9)

3.1 电解锰渣来源与特点 (9)

3.2 电解锰渣稳定化固化需要解决的问题 (9)

3.3技术方案 (10)

3.3.1 方案一工艺流程 (11)

3.3.2 方案二工艺流程 (12)

3.3.3方案三工艺流程 (13)

3.3.4 方案比选 (15)

1电解锰渣简介

金属锰是钢铁工业、有色金属冶金、磁性材料加工及化工等领域不可或缺的重要原材料之一，在国民经济中占有重要的地位。锰是地壳中分布比较广泛的元素之一，主要是作为氧化物矿的形式存在。随着国外一些国家相继将锰列入国家战略资源后，中国在“十一五”规划中也将锰列为国家重要的战略物资。

现在纯锰主要通过电解法来制取，但在制造过程中会产生大量的锰废渣，大概每生产 1 吨金属锰所产生的渣量为7～9 吨。电解锰渣是电解金属锰后产生的过滤酸渣，是电解锰行业的重点污染物，锰渣中除含有金属锰外，还含有镍、铅、铬、锌等重金属有毒有害元素，此外，由于电解锰生产过程中需要加入氨水和硫酸铵等化学物质，堆放消耗大面积土地的同时，还造成了严重的环境污染问题。

1.1电解锰渣污染现状

首先电解锰渣的堆放占用了大量土地污染土壤。电解锰渣的大量堆放必然会占用大量的土地废渣堆放和当地农业争地的矛盾日益尖锐。并且电解锰渣中的有毒物质对土壤造成污染，毁坏了农田和森林破坏了植被。其次电解锰渣污染地表水和地下水。废渣中除主要含锰外还含有镍、铅、铬、锌等有害元素，可见种类很多。电解锰渣污染水体的途径除了通过土壤渗入地下水以外还可以通过风吹雨淋或者被人为的投入地面水。电解锰渣在雨水、雪水的作用下很容易流入江河湖海成水体的严重污染与破坏，引起大批水生生物与

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鱼类中毒死亡。最后电解锰渣污染大气与周边环境。在露天堆放，经过长时间风干后废渣受日晒、风吹而随风飘扬扩散到很远的地方且渣颗粒粒径很小，易进入大气从而加重大气污染既污染了环境影响人体健康又会玷污建筑物、花果树木危害市容与卫生。

1.2.电解锰渣的研究现状

由于电解锰渣特殊的理化性质，如水化活性低、粘性大、水分高等，其处理处置技术已成为电解金属锰行业和环保领域的研究热点和难点。如何实现电解锰渣的“无害化、减量化和资源化”，已十分紧迫，国内外学者对此从以下几个方面展开了大量积极的探索和研究：

（1）电解锰渣中锰的回收

国外很早就开展了电解金属锰的生产，采用高品位的锰矿石经还原焙烧再进行浸出，这样得到的锰渣中几乎不含可溶性锰，并且锰渣中有害杂质很少，能很高效地生产金属锰。而国内电解锰金属生产的开展却比较晚，由于受到锰矿石品味低、提取及过滤工艺的限制，电解金属锰后的渣中还含有一定量的可溶性金属锰，约占渣干重的1.5%～2%，造成资源的严重浪费，因此，其回收利用的价值不容小觑。目前，提取电解锰废渣或低品位锰矿中锰的方法主要有物理化学法、机械力化学法和细菌浸取法等。

（2）电解锰渣制作肥料

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电解锰废渣除了含残留的锰外，还含有一定量的硫酸盐、氮、磷、钾和极少量的钙、镁、铁、锌、铬、钴、镍等，这些矿质元素基本上都是农作物生长过程中所必需的元素。因此，可以利用某些方法将其制作成肥料。在中国，锰肥的研究相对较晚，但近几年，学者们开展了对这方面的大量研究，取得了显著的成果。

（3）电解锰渣制水泥缓凝剂

水泥是一种粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后会很快硬化，由于生产施工的需要，常常需要延缓其凝结时间，现在一般通过掺入石膏以此来减缓水泥凝固的时间。锰渣中含有低温合成的无水硫酸钙，其在水中的溶解度为2.4g/L，约高于二水石膏的2.08g/L，但其溶解速度略低于二水石膏。因此，从理论上分析可知，用锰渣代替或者部分代替石膏作水泥缓凝剂是行得通的。

（4）电解锰渣用作铺路材料

近几年，磷渣、粉煤灰用作铺路材料的研究颇为广泛，也取得了一定的应用，取得了良好的经济和社会效益，但电解锰渣用作铺路材料的报道鲜见。锰渣是颗粒较细的粒化渣，具有活性材料成分，将其掺入混凝土砂浆中，能提高水泥混凝土的应用性能，若用作铺路材料，其潜在的经济社会效益是非常巨大的。

（5）电解锰渣制砖

电解锰渣含有Si、Ca、Fe 和Al 等元素，主要以SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3的形式存在，加之电解锰渣为颗粒较细的粒化渣，这些

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因素都使锰渣满足制砖的基本条件，在制作黏土砖时掺入一定量的锰渣，制成的砖具有很好的强度和美观的外形。近几年来，许多国家陆续颁布法令来禁用黏土砖，这让电解锰渣能否成为新型的造砖材料受到越来越多的重视和关注。学者们做了大量这方面研究，发现锰渣制砖方面的可行性，并且由于制砖方法的不同，锰渣能制成各种性能的砖，例如，免烧砖、烧结砖、陶瓷砖、蒸压砖、保温砖等。虽然目前对电解锰渣综合利用方面的研究很多，但真正实现工业生产的较少，主要原因是因为研究成果附加值低、成本高，同时电解锰渣重金属离子“解毒”还有待深入研究。

1.3. 电解锰渣研究及产业化发展存在的问题

一直以来，锰渣循环利用是世界性难题。国际上通用做法是按照环保要求在渣库筑坝堆放。在美国和日本等发达国家，这类废渣都在与消石灰混合被固化处理后，掩埋在处理场，其后美国和日本等国从节约能源和保护环境的角度出发，靠市场和行政手段关停了电解锰相关企业。世界电解锰第二大生产国南非采用尾库处置，但成本较高。目前我国电解锰企业大都将废渣输送到堆场，筑坝湿法堆存，但这些渣库的现状令人但扰：①渣库建设未进行工程地质勘探；②未聘请具有相关资质的专业设计院所按尾渣坝建设要求设计；③绝大部分渣库建设未考虑防渗和侧渗等问题。这些废渣在很长时间内通过地表径流及地下渗沥作用继续污染地表山塘、水库及地下水。全国电解锰行业每年新增锰渣1000 万吨左右。日积月累，数量庞大的锰渣开始与发

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