电解锰废渣综合利用研究进展_周长波

状进行了总结和回顾，分析了各种资源化方法的优缺点、应用前提和研究进 展. 针 对 资 源 化 利 用 的 现 实 问 题 ，提 出 了 电 解 锰 废
渣资源化利用必须遵循的原则：利用成本低、市场需求大 或 者 产 品 附 加 值 高 等. 最 后 指 出 用 电 解 锰 废 渣 作 筑 路 材 料 或 建 材 原
1 电解锰废渣的基本性能和主要污染物
1. 1 组成 电解锰废渣为 黑 色 细 小 的 泥 糊 状 粉 体 物 质，颗
粒细小，粒 径 小 于 30 μm 的 颗 粒 占 83. 33% ，且 近 50% 的颗 粒 粒 径 集 中 在 15 ～ 30 μm 之 间； 保 水 性 好，平 均 含 水 量 在 31. 97% ； 湿 渣 紧 堆 密 度 为 2 029 kg / m3 ，干粉紧堆密度为 976 kg / m3［7］.
锰是国民经济中重要的基础物资和国家重要战 略资源之一. 继美国、日本、瑞典和加拿大等国将锰 列入国家战略物资之后，我 国 在“十 一 五 ”期 间 也 将 锰列入了国家战略资源. 纯锰主要通过电解法和还 原法制 得，其 中 电 解 法 制 锰 约 占 纯 锰 制 取 总 量 的
收稿日期： 2009 － 11 － 16
zhoucb@ craes. org. cn.
95% 以 上［1］. 我 国 电 解 锰 企 业 在 湖 南、重 庆、贵 州、 广西、湖北和四川等 11 个省、直辖市、自治区都有分 布，但主要集中在 湖 南、贵 州 和 重 庆 交 界 地 区，近 几 年广西产能也增长迅速. 目前我国已成为全球最大 的电解锰生产国、消费国和出 口 国［2］. 据 统 计，2008 年电解锰 产 能 达 187. 9 × 104 t，产 量 达 113. 9 × 104 t，分别占全球的 98% 和 97% . 电解锰作为一种重要 的 冶 金 、化 工 原 材 料 ，为 我 国 工 业 发 展 和 地 区 经 济 建 设作出了巨大贡献. 但电解锰行业作为典型的湿法 冶 金 行 业 ，在 其 快 速 发 展 的 同 时 ，也 引 发 了 严 重 的 环 境 污 染 ，其 中 电 解 锰 废 渣 污 染 尤 为 突 出 .
摘要： 电解锰废渣是电解金属锰生产过程中产生的过 滤 酸 渣，其 中 含 有 大 量 有 害 物 质. 随 着 电 解 锰 行 业 的 快 速 发 展，产 生 的
大量电解锰废渣引发了严重的环境问题，对其的处理处置已成为电解锰行业和环保领域的研究热点. 在对电解锰废 渣 特 性 整
理和分析的基础上，对国内外处理方法和资源化综合利用（ 如 有 价 金 属 回 收、制 造 建 材 制 品、农 业 混 配 肥 及 铺 路 材 料 等 ） 的 现
第 23 卷 第 8 期 2010 年 8 月
环境科学研究 Research of Environmental Sciences
Vol. 23，No. 8 Aug. ，2010
电解锰废渣综合利用研究进展
周长波1 ，何 捷2 ，孟俊利1 ，彭晓成1 ，段 宁1
1. 中国环境科学研究院，北京 100012 2. 中国建筑材料科学研究总院，北京 100024
ZHOU Chang-bo1 ，HE Jie2 ，MENG Jun-li1 ，PENG Xiao-cheng1 ，DUAN Ning1
1. Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China 2. China Building Materials Academy，Beijing 100024，China
Abstract： Electrolytic manganese slag，a kind of filtered acid residue produced in the process of electrolytic manganese production， contains large amounts of hazardous substances. The rapid development of the electrolytic manganese industry has produced a large number of manganese slags，which have caused serious environmental problems. The treatment and disposal of electrolytic manganese slag has become a research hotspot in the fields of electrolytic manganese production and environmental protection. Based on the analysis of manganese slag characteristics，the present study summarized the current domestic and international situation regarding the comprehensive utilization of electrolytic manganese slag. The main applications of manganese slag were discussed as follows： recovering valuable metal，building material products，and agriculture and road materials. The pros and cons，applied prerequisites and research advances of each utilization method of manganese slag were discussed and analyzed. According to paractical problems for cyclic utilization of manganese slag，the following principles were proposed for utilization study on electrolytic manganese slag： low cost，large market demands and high added value. In addition，the future research directions of electrolytic manganese slag as road or construction materials were pointed out. Key words： electrolytic manganese slag； characteristic； treatment； comprehensive utilization； advance
废物浸出毒性实验方法标准》（ GB5086—85） 的规定 值（0. 3 mg / L） ，而 镉 属 于 第 1 类 污 染 物，认 为 该 类 废渣在处置前必须进行无害化处理.
2 电解锰废渣的处理处置
在电解锰行业 环 境 问 题 中，电 解 锰 废 渣 污 染 尤 为突出. 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 极高［5］. 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［13］. 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. 如 何 安 全 处 置 和综合利用这些废渣成为一个亟待解决的问题.
刘胜利［8］对 具 有 代 表 性 的 电 解 锰 废 渣 进 行 的 成分分析结果表明，其主 要 由 SiO2 ，CaO 和 Mn 等 组 成，有价金属元素含量均小于 0. 01% （ 质量分 数，下 同） ，无回收价值，但 w（ 锰） 在 8% 以上，可考 虑 单 独 回收. 电解锰废渣中的金属矿物主要有菱锰矿、软锰 矿 、褐 铁 矿 和 黄 铁 矿 等 ，脉 石 主 要 由 石 英 、炭 质 、黏 土 和石膏等多种脉石矿物组成. 李坦平 等［7］对 电 解 锰 废渣105 ℃ 的 烘 干 料 进 行 了 分 析，其 主 要 化 学 成 分 为 SiO2 ，Al2 O3 ，Fe2 O3 ，CaO 和 SO3 ，其 中 w（ SO3 ） 为 21. 23% ，由 此 推 算 w（ CaSO4·2H2 O） 为 45. 64% ，可 认定电解锰废渣是一种含 CaSO4·2H2 O 较 高 的 工 业 废料. 1. 2 电解锰废渣中的污染物
电解锰 废 渣 呈 酸 性，其 浸 出 液 的 pH 为 5. 9 ～ 6. 6； w（ 硫酸盐） ，w（ 氨氮） 和 w（ 锰） 最 高 分 别 为 63 324，2 987，34 762 mg / kg［9］； w（ 砷） ，w（ 汞） 和 w（ 硒） 也 较 高，最 大 值 分 别 为 3 819，3 213，3 018 mg / kg. 喻旗等［10-11］进行 了 电 解 锰 废 渣 的 浸 出 试 验 研 究 ，监 测 指 标 为 总 锰 、总 铅 、总 镉 、总 锌 、总 铜 、总 砷 和 总 汞 含 量 ，结 果 表 明 ，废 渣 浸 出 液 中 主 要 污 染 物 均 低于《危 险 废 物 鉴 别 标 准 浸 出 毒 性 鉴 别 》（ GB 5085. 3—1996） 中的浸出毒性鉴别值，电解锰废渣属 一般工业固体 废 物 （ Ⅱ 类 ） . 而 胡 南 等［12］在 对 电 解 锰废渣的浸出毒性 及 无 害 化 处 理 的 研 究 中 发 现，浸 出液中ρ（ 镉） 高出《污 水 综 合 排 放 标 准 》（ GB8978— 1996） 的一级标准 4. 1 倍，高 出《有 色 金 属 工 业 固 体