一种复合矿物颗粒及其制备方法和应用、处理酸性含锰废水回收锰系氧化物的方法技术

本发明专利技术属于含重金属离子酸性废水处理技术领域，具体涉及一种复合矿物颗粒及其制备方法和应用、处理酸性含锰废水回收锰系氧化物的方法。本发明专利技术提供的复合矿物颗粒由制备原料经水化反应和焙烧脱水缩合制备得到，所述制备原料包括膨润土、电石渣和激发剂，其在用于处理酸性含锰废水时，不断释放OH

【技术实现步骤摘要】
一种复合矿物颗粒及其制备方法和应用、处理酸性含锰废水回收锰系氧化物的方法


[0001]本专利技术属于含重金属离子酸性废水处理
，具体涉及一种复合矿物颗粒及其制备方法和应用、处理酸性含锰废水回收锰系氧化物的方法。

技术介绍

[0002]随着锰矿资源的大量开采和电解锰工业的迅速发展导致其环境污染问题也日益凸显，其中锰矿资源在采、选、冶过程中以及排出的露天堆放的废矿石、尾矿坝等均产生大量酸性含Mn
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废水。金属锰通过电解法生产时，会产生大量电解锰废水，电解锰废水主要来自于工艺清洗废水、电解锰渣压滤废液、电解槽冷却水和厂区地表径流等。由于电解锰主要采用酸浸湿式法生产，所以电解锰废水呈酸性，pH值为3～6左右，有害成分含量高，主要含有较高浓度的硫酸盐、水溶性二价锰盐等，电解锰废水的处理是制约锰行业发展的关键性问题。这些酸性含Mn
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废水具有水量大、酸性强(pH为2～6)、重金属Mn
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浓度高(每升水中Mn
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含量从几十到几百mg)、毒性强、污染范围广、持续时间长、危害严重等特点，尤其有价重金属Mn
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废水的排放还会造成宝贵的矿物资源浪费。
[0003]目前，酸性含Mn
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废水的主要处理方法有中和、化学沉淀法(氢氧化物沉淀法、碳酸盐沉淀法、硫化物沉淀法)、氧化法(自然氧化法、药剂氧化法、接触氧化法)、生物法(生物吸附、生物絮凝、人工湿地)、电化学法(电化学氧化法、电絮凝法、电芬顿法等)、物理化学法(萃取法、离子交换、膜过滤法、吸附法)等。但这些处理方法中锰离子固定回收难，使废水中的有价金属锰未能得到有效矿化固定回收利用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种复合矿物颗粒及其制备方法和应用、处理酸性含锰废水回收锰系氧化物的方法，本专利技术提供的复合矿物颗粒能够将酸性含锰废水中Mn
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矿化回收得到锰系氧化物。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种复合矿物颗粒，由制备原料经水化反应和焙烧脱水缩合制备得到，所述制备原料包括膨润土、电石渣和激发剂。
[0007]优选的，所述激发剂包括碳酸钠和/或硅酸钠。
[0008]优选的，所述膨润土和电石渣的粒径独立地≤74μm；所述膨润土和电石渣的质量比为(20～50):(50～80)。
[0009]优选的，所述激发剂的质量为所述膨润土、电石渣和激发剂总质量的5～9％。
[0010]本专利技术还提供了上述技术方案所述复合矿物颗粒的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将膨润土、电石渣和激发剂在水中进行第一水化反应，得到第一水化反应产物；
[0012]将所述第一水化反应产物依次进行造粒、陈化和焙烧脱水缩合，得到复合矿物颗粒。
[0013]优选的，所述膨润土、电石渣和激发剂的总质量与水的质量比为1:(0.6～0.9)。
[0014]优选的，所述焙烧脱水缩合的温度为300～500℃，保温时间为0.5～1.5h。
[0015]本专利技术还提供了上述技术方案所述复合矿物颗粒或上述技术方案所述制备方法制备的复合矿物颗粒在处理酸性含锰废水中的应用。
[0016]本专利技术还提供了一种处理酸性含锰废水回收锰系氧化物的方法，包括以下步骤：
[0017]将酸性含锰废水间歇与复合矿物颗粒混合进行第二水化反应，所得第二水化反应产物对所述酸性含锰废水中的锰离子进行吸附
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表面沉淀
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接触自催化氧化
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聚集自生长协同作用，得到锰系氧化物和剩余复合矿物颗粒；
[0018]所述间歇为将所述酸性含锰废水分3～7次间歇加入，每相邻两次加入的间隔时间为1h；
[0019]所述复合矿物颗粒为上述技术方案所述复合矿物颗粒或上述技术方案所述制备方法制备的复合矿物颗粒。
[0020]优选的，还包括：将所述锰系氧化物作为原料或成品进行回收应用；将所述剩余复合矿物颗粒作为吸附剂进行回收应用。
[0021]本专利技术提供了一种复合矿物颗粒，由制备原料经水化反应和焙烧脱水缩合制备得到，所述制备原料包括膨润土、电石渣和激发剂。本专利技术提供的复合矿物颗粒在用于处理酸性含锰废水时，不断释放OH
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使其表面带负电荷，从而吸附所述酸性含锰废水中的Mn
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形成Mn(OH)2表面沉淀，并与水中溶解氧接触发生自催化氧化作用，并继续通过吸附
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表面沉淀
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接触自催化氧化
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聚集自生长协同作用，得到表面具有薄壳状锰系氧化物(主要含Mn3O4、MnO2)的剩余复合矿物颗粒或得到聚沉锰系氧化物(主要含Mn3O4、MnO2)和剩余复合矿物颗粒，实现酸性含锰废水中Mn
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矿化回收制取锰系氧化物和酸性含锰废水的净化处理，且能够实现工业固废电石渣的资源化利用、变废为宝、以废治废、废水废渣同步处理以及废水中有价金属资源的矿化固定回收和循环经济。
[0022]本专利技术还提供了上述复合矿物颗粒的制备方法，通过将膨润土、电石渣与激发剂进行混合，在水的作用下发生水化反应形成水合硅酸钙(C
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S
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H)凝胶，提高颗粒的粘结性和机械强度；通过对进行水化反应和造粒后得到的颗粒进行陈化使颗粒中的水化反应更加完全、粘结性更强，并通过焙烧脱水缩合使水合硅酸钙(C
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S
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H)凝胶中的水分脱水使颗粒缩合并与电石渣等结合更加紧密牢固，当复合颗粒在使用时放入水中时缓慢吸水发生水化反应再次生成水合硅酸钙(C
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S
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H)凝胶，并持续不断缓慢释放出Ca(OH)2使颗粒表面带OH
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负电荷吸附重金属Mn
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生成Mn(OH)2沉淀，水中溶解氧、Mn
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与颗粒表面的Mn(OH)2沉淀不断接触发生接触自催化氧化作用生成锰的氧化物Mn3O4、MnO2，并继续不断对Mn
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发生吸附
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表面沉淀
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接触自催化氧化
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聚集自生长协同作用，通过间歇加水，使先前生成的Mn3O4、MnO2协同复合矿物颗粒继续发挥吸附
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表面沉淀
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接触自催化氧化
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聚集自生长协同作用，最终生成主要呈薄壳状锰系氧化物(主要含Mn3O4、MnO2)的剩余复合矿物颗粒，或当复合矿物颗粒用量较大时生成聚沉锰系氧化物(主要含Mn3O4、MnO2)和剩余复合矿物颗粒，将所述表面具有薄壳状锰系氧化物的剩余复合矿物颗粒进行回收，或将所述薄壳状锰系氧化物与剩余复合矿物颗粒分离分别进行回收，或将聚沉锰系氧化物与剩余复合矿物颗粒进行分离分别回收，既实现了对酸性含锰废水的中和、净化处理、又实现了对Mn...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合矿物颗粒，其特征在于，由制备原料经水化反应和焙烧脱水缩合制备得到，所述制备原料包括膨润土、电石渣和激发剂。2.根据权利要求1所述的复合矿物颗粒，其特征在于，所述激发剂包括碳酸钠和/或硅酸钠。3.根据权利要求1所述的复合矿物颗粒，其特征在于，所述膨润土和电石渣的粒径独立地≤74μm；所述膨润土和电石渣的质量比为(20～50):(50～80)。4.根据权利要求1或2或3所述的复合矿物颗粒，其特征在于，所述激发剂的质量为所述膨润土、电石渣和激发剂总质量的5～9％。5.权利要求1～4任一项所述复合矿物颗粒的制备方法，包括以下步骤：将膨润土、电石渣和激发剂在水中进行第一水化反应，得到第一水化反应产物；将所述第一水化反应产物依次进行造粒、陈化和焙烧脱水缩合，得到复合矿物颗粒。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述膨润土、电石渣和激发剂的总质量与水的质量比为1:(0.6～0.9)。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧脱水缩合...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖利萍，王冬雪，兰云龙，李月，孔巧平，申宝华，邓志辉，
申请(专利权)人：青岛欧意天成环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：