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第1页共16页鱼类中毒死亡。

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）电解锰渣制作肥料第2页共16页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，这些第3页共16页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第4页共16页展争地，并被认为是“环保定时炸弹”。

在南方，雨季一来，政府、企业和百姓都害怕这一“定时炸弹”被暴雨“点燃”。

而对于锰渣资源化循环再利用来说，也是阻力重重，尤其是现有技术方案虽然可以将电解锰渣再利用来生产新型建筑材料、全价肥等具有价值的产品，但绝大多数都无法解决成本问题，因为利用前需采用药剂对锰渣中的重金属锰、镉、硒、铬、砷等进行固化或分离提取，之后方可作为综合利用原料，因此导致成本和售价远高于现有市场同类产品价格，经济效益十分欠缺，虽然有政府引导和扶持，但不足以改变羸弱的市场竞争力，生产企业和应用企业对于消化电解锰渣的动力不足。

其次，锰是一种金属添加剂，锰渣综合利用技术研究投入向来不足。

加之受全球经济大势的影响，电解金属锰行业也与其他行业一样陷入调整期，作为锰渣产生主体的电解锰企业，因财力所限，往往也“有心无力”。

近年来，不少企业曾探索过利用锰渣制砖或制作肥料，但因用量太小或产生土壤板结，无法从根本上解决这一问题。

“用量太小，即使技术路线再好也是“杯水车薪”。

要彻底解决锰渣循环利用，必须寻找一个大用量，且消纳过程必须是高温、高热，从而使一些有害元素固化或者改性。

”合肥水泥设计研究院研发处主任、教授级高工余学飞说。

全国锰业技术委员会正酝酿下一轮行业发展指导意见，但对于锰渣的循环利用，也只能作为倡导，因为难度实在太大，若作为刚性要求，没有几个企业能够做到。

同时，锰系企业在当地经济发展中占据重要地位，第5页共16页因此，在处理电解锰渣产业问题时，还需要平衡经济发展和环境保护二者之间的关系。

第6页共16页2电解锰渣稳定化固化研究现状从上节分析可知，对电解锰渣进行资源化利用存在各种制约因素，因此未能大规模推广。

近年来，随着土壤修复、场地修复、矿山充填行业的兴起和发展，为电解锰渣的处理提供了一条新的思路，因此，将锰渣采用稳定化固化技术处理是一种非常有前景的技术。

2.1 固化稳定化技术介绍固化稳定化处理对危险废物来说，固化稳定化处理是常用的一种处理废料的方法。

因其效果好，如今固化稳定化处理方法被国内外广泛使用。

固化技术通常是使用处理剂或粘结剂将有害物质固定封闭在一定的惰性基材中，隔离污染物质与外界环境的联系，使废渣中的有害成分不易浸出，从而使污染物不能迁移到环境中。

稳定化处理则是通过化学变化将废物的有毒成分引入到某种稳定的晶格中，将污染物转化成不易浸出、稳定性好、毒性小的物质，降低对生态环境系统的危害，以实现污染物稳定。

理想的固化稳定化产物是可以直接在安全场地做填埋处置，也可以加以利用为建筑的基础材料或路基材料。

此外还要求在固化处理过程中有三低—耗材耗能低，固化体的增容比低，固化流程简单且费用低。

在实际生产中没有一种固化稳定化方法可以满足以上的要求，通常情况下是要求固化产物有一定的抗压强度高，并且固化产物中有害元素不易被浸出，即有害元素的浸出率要低。

第7页共16页固化技术机理相当复杂，有的固化处理过程是通过控制温度、压力、调整p H值等手段，将毒性物质化学转化成难溶物质或将其引入到稳定的晶格中；也有的固化技术是借助胶结材料或惰性材料将有害物质加以固化包裹，通过物理方法把污染物直接融入到惰性基材中去；或是上述两种方法兼而有之。

对于任一种固化稳定化技术来说，主要是废物和固化处理剂之间的化学作用、固化处理剂对废物的物理包裹、固化反应产物对废物的物理化学吸附等协同的作用。

因此，固体废物的固定稳定化过程机理是一个物理和化学作用的综合过程。

在20世纪80年代以后，固化技术发展很快。

到目前为止，已应用的固化技术种类多种多样，主要包括以下6种类型：水泥固化、凝硬性材料固化、玻璃固化技术、微包胶、大型包胶与自胶结等。

2.2 电解锰渣稳定化固化新思路由于电解锰渣属于一般工业固废中的Ⅱ类固废，废渣在处置前必须进行无害化处理。

随着国家环保部“土十条”的颁发，目前国内涌现出大批从事土壤及场地修复的环保企业，诞生了大量的新药剂、新设备、新工艺，这些技术是完全可以进行借鉴的。

然而土壤及场地修复技术可以对固废进行无害化处理，处理后固废毒性得到消除，但是依然堆存在地表，占用大量土地。

矿山充填是对尾砂进行采空区固化充填，可以解决地表占用空间问题，因此对电解锰渣采用固化稳定化+充填法结合的技术将是一条有效可行的方法。

第8页共16页第9页 共16页3 电解锰渣无害化处理技术方案3.1 电解锰渣来源与特点目前电解锰企业基本采用的是湿法工艺，以菱锰矿为原料，通过酸浸、净化、电积的方法制备金属锰。

电解锰生产的过程包含矿石破碎制粉、硫酸浸出压滤、电解钝化、烘干剥离等工艺生产过程，酸浸未反应完全的尾矿以及电解过程产生的酸浸渣和硫化渣为主要固体污染物。