一种电解锰渣的机械均化-低温热活化精准无害处置方法技术

本发明专利技术公开了一种电解锰渣的机械均化

【技术实现步骤摘要】
一种电解锰渣的机械均化
‑
低温热活化精准无害处置方法


[0001]本专利技术属于固废无害化处理和资源综合利用
，具体地说，涉及一种电解锰渣的机械均化
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低温热活化精准无害处置方法。

技术介绍

[0002]电解金属锰以湿法冶炼的方法进行生产为主,其主要生产流程包括用锰矿石经酸浸获得锰盐，再经过电解槽电解析出得到纯的锰金属。电解锰广泛应用于钢铁冶炼、航天工业等领域。我国电解锰产能已超200万吨，占全球总产能的98％，广西锰矿资源储量占全国27％(全国第二)，近三年电解锰产量为24万吨。电解锰渣则是电解锰采用湿法冶炼生产过程中产生的浸酸压滤渣，作为全球最大的电解锰生产国和消费国，同时也是电解锰最大出口国，根据当前的技术条件，每生产1吨的电解锰约产生8吨的电解锰渣。据统计，中国国内电解锰渣每年新增量为1000～1500万吨，我国历年已堆存电解锰渣量超过1亿吨；随着原锰矿石品位的下降，每生产1吨的电解锰产生8～16吨的电解锰渣，电解锰渣的排放量呈现越来越大的趋势。
[0003]电解锰渣其主要成分为硫酸盐，包含部分SiO2、CaO、MgO、Al2O3等物质成分，含有Mn
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、Cd
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、Cu
2+
、Ni
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、Pb
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等重金属离子，且含有氨氮等有害气体，目前属于一般工业固废II类。电解锰渣呈现黑色，泥糊状，含水率在15
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20％之间，细粒成分为主，粒度80μm以下的占80％以上，由于含水率高，部分电解锰渣容易结团成块状，含水率越高，电解锰渣的团块状越大。根据当前对电解锰渣的无害化处理技术及技术成本的限制，电解锰渣资源化利用率尚未达到10％，电解锰渣的主要的处理方式普遍以建立尾矿库进行干式露天堆存。由于电解锰渣中高浓度的氨氮和Mn
2+
等重金属离子，电解锰渣的堆存存在安全及环保隐患，一方面，露天堆放占用大量的土地资源，且形成具有高势能的溃坝危险源，对其下游居住的居民的安全形成隐患。另一方面，渣库浸出、淋溶和防渗膜破损而导致的电解锰渣污染物Mn
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、氨氮渗流到自然界，造成严重的土壤、地表和地下水污染，对环境造成严重的破坏，2016年，四川涪江百万居民饮水受影响就是铁铮铮的事实。
[0004]随着国家绿色可持续发展建设理念和“碳中和”的推行，以及越来越严格的电解锰渣的“以消定产”的环保政策及环保税的实施，电解锰渣的大量堆存对电解锰企业的生存和发展是严重的挑战，因此如何实现电解锰渣的无害化处理，并将其大量的资源化利用消纳，已成为电解锰行业迫切需要解决的问题。
[0005]迄今为止，国内的科研院所和学校及相关领域的专家学者对电解锰渣的无害化处理进行了大量的研究，其中主要包括液化法无害化处理技术、固化法无害化处理技术、高温法无害化处理技术。液化法无害化处理技术，如专利(专利号：201510139926.3)公布中所述：其采用磷酸二氢钠溶液洗涤电解锰渣滤饼，在洗涤后的滤液中加入氧化镁、氧化钙和聚丙烯酰胺混合均匀后，用该溶液再次洗涤电解锰渣滤饼，该滤饼就为无害化处理后的电解锰渣，该方法可将电解锰渣中的可溶性Mn
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和氨氮同步固定。该方法技术简单，能耗较低，但是由于电解锰渣滤饼和水的比例为1kg:1
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3L，该方法需消耗大量的水，且过滤后的水中含
有害重金属离子，该水为污染水，不能直接排放，要经污水处理达标后才能排放，水污染处理成本较高。固化法无害化处理技术有向电解锰渣中添加水泥或化学试剂作为辅助添加剂，常温下固化游离Mn
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离子和其他有害物质，降低或消除污染性，实现电解锰渣在建材、新材料制备等领域的无害化处理。如专利CN104307849A中公开了以生石灰、草木灰、粉煤灰、和六偏磷酸钠为化学试剂固化电解锰渣中的重金属，专利CN102161048A中公开了以生石灰粉、硅酸盐、树脂磺酸盐和氯化铁固化电解锰渣中的重金属，SHU Jiancheng等使用CaO或MgO与磷酸盐组合形成固化试剂，在固化电解锰渣中的Mn
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和NH
+4
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N试验中，其对锰离子和氨氮的稳定效率达到了91.58％和99.98％。采用固化法无害化处理电解锰渣，其化学试剂主要采用石灰、磷酸盐，氢氧化钠等，采用该方法，虽然可将电解锰渣中的Mn
2+
和NH
+4
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N固化，但是NH
+4
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N固化稳定性有待提高。高温法无害化处理技术指通过高温煅烧或焙烧，将电解锰渣中的氨氮及硫酸盐等有害物质成分分解成无害物质逸出，从而实现电解锰渣的无害化处理。如张超等在研究中采用600℃以上的温度煅烧电解锰渣样品，并加碳粉还原焙烧，以分解硫酸盐，使其中的硫酸盐分解，并产生二氧化硫；同时氨氮也发生分解，以氨气的形式逸出，Mn
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氧化形成不溶于水的MnO2，采用高温法无害化处理电解锰渣，其能耗高，投资大、工艺复杂、运行成本高。
[0006]综上所述，开发一种成本较低、工艺简单、节能环保、能有效实现电解锰渣中的有害金属离子，尤其是Mn
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的稳定固化和氨氮的彻底去除，是实现电解锰渣无害化的经济有效的途径。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种电解锰渣的机械均化
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低温热活化精准无害处置方法，为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
[0008]一种电解锰渣的机械均化
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低温热活化精准无害处置方法，主要采用的是机械搅拌混料、破碎和低温热化学反应技术，具体技术为：电解锰渣和辅助激发物料搅拌混合后，在搅拌中喷洒强碱弱酸性化学试剂溶液，经充分搅拌后，电解锰渣在低温条件下发生化学反应，从而将电解锰渣中的Mn2+完全固化和氨氮的彻底去除，实现精准无害化。
[0009]进一步的，上述机械均化+低温热活化反应电解锰渣精准无害化处理的方法，包括如下步骤：
[0010](1)电解锰渣和辅助激发物料倒入普通搅拌设备中进行充分的机械混合，搅拌时间约为7
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10分钟，形成电解锰渣混合料；
[0011](2)随后以喷洒的形式加入强碱弱酸性化学试剂溶液，边加入溶液边搅拌电解锰渣混合料，溶液喷洒时间约为10
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15分钟；
[0012](3)将电解锰渣混合料用传输装置(1)输入均化反应器中，传输装置中装有铰剪装置(2)，所述铰剪装置将电解锰渣进一步剪切破碎，实现边传输边破碎电解锰渣混合料；
[0013](4)将破碎后的电解锰渣传输入均化反应器，所述均化反应器前段的顶端通入高温气体，对电解锰渣混合料进行加热。
[0014](5)均化反应器中的搅拌装置对电解锰渣混合料进行滚抛式搅拌，搅拌方式为间歇式正、反转，并在高温气体作用下，混合料被均匀加热，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解锰渣的机械均化
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低温热活化精准无害处置方法，其特征在于：采用的是机械搅拌混料、破碎和低温热化学反应技术，具体为：电解锰渣和辅助激发物料搅拌混合后，在搅拌中喷洒强碱弱酸性化学试剂溶液，经充分搅拌后，电解锰渣在低温条件下发生化学反应，从而将电解锰渣中的Mn
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完全固化和氨氮的彻底去除，实现精准无害化。2.根据权利要求1所述的一种电解锰渣的机械均化
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低温热活化精准无害处置方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)电解锰渣和辅助激发物料倒入普通搅拌设备中进行充分的机械混合，搅拌时间约为7
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10分钟，形成电解锰渣混合料；(2)随后以喷洒的形式加入强碱弱酸性化学试剂溶液，边加入溶液边搅拌电解锰渣混合料，溶液喷洒时间约为10
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15分钟；(3)将电解锰渣混合料用传输装置(1)输入均化反应器中，传输装置中装有铰剪装置(2)，所述铰剪装置将电解锰渣进一步剪切破碎，实现边传输边破碎电解锰渣混合料；(4)将破碎后的电解锰渣传输入均化反应器，所述均化反应器前段的下端通入高温气体，对电解锰渣混合料进行加热。(5)均化反应器中的搅拌装置对电解锰渣混合料进行滚抛式搅拌，搅拌方式为间歇式正、反转，并在高温气体作用下，混合料被均匀加热，从而使电解锰渣和加入的激发物料和强碱弱酸性化学试剂溶液充分发生化学反应，均化反应器内的电解锰渣的翻抛搅拌时间为50
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80分钟。3.根据权利要求1所述的一种电解锰渣的机械均化
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低温热活化精准无害处置方法，其特征在于：所述激发物料为生石灰或者熟石灰和建筑垃圾微粉的混合料，激发物料的粒径为50
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100um，占电解锰渣质量百分比为8
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10％，建筑垃圾微粉占石灰质量百分比为2
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5％。4.根据权利要求3所述的一种电解锰渣的机械均化
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低温热活化精准无害处置方法，其特征在于：所述建筑垃圾微粉主要成分为Ca(OH)2，CaCO3，SiO2，Al2O3。5.根据权利要求1所述的一种电解锰渣的机械均化
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低温热活化精准无害处置方法，其特征在于：所述强碱弱酸性化学试剂溶液的化学试剂为磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种或2种组成的混合试剂，所述混合试剂占电解锰渣质量百分比为1
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2％，配制溶液需水量占电解锰渣质量百分百比为3
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣进，卢福华，敬代焱，刘宇航，谢智涵，陈平，梁剑波，何益紧，
申请(专利权)人：广西迈步新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：