电解锰渣处理仍任重道远

  • 2017年06月22日 08:12
  • 来源:中国铁合金网

  • 关键字:电解锰 电解锰渣 环保
[导读]我国是全球最大的电解金属锰生产、消费和出口国,产能已超过200万吨,占全球电解锰总产能的98%。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。电解锰渣产生量达7~11吨/吨锰,每年产生量约为2000万吨,历年累积超过8000万吨,存量巨大。目前,企业尚未找到妥...

中国铁合金网讯:我国是全球最大的电解金属锰生产、消费和出口国,产能已超过200万吨,占全球电解锰总产能的98%。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。电解锰渣产生量达7~11吨/吨锰,每年产生量约为2000万吨,历年累积超过8000万吨,存量巨大。目前,企业尚未找到妥善处理电解锰渣的方法,一般将电解锰渣运输到堆场筑坝堆放。国内锰渣尾矿坝占地面积大,安全系数低,且长期在风化淋溶的作用下,污染了大片耕地和地下水源,对生态环境造成严重破坏。

  电解锰渣的处理技术

  电解锰渣的处理是控制与治理锰渣污染的必经之路。目前,电解锰渣的处理方法有以下3种:

  一是电解锰渣分选处理技术。该技术利用电解锰渣各矿相间不同的物理化学特性,将各种成分分开,如利用锰的磁性得到的磁选精料可成为生产电解锰的合格原料。

  二是电解锰渣固化处理技术。该技术将电解锰渣中的有害成分固定或包裹在惰性的固化基础材料中,是一种无害化处理方法。它一般将水泥作为固化添加的基础材料,水泥的添加量不少于45%。

  三是电解锰渣化学处理技术。锰渣中的有害成分主要是可溶性重金属和氨氮。该技术通过添加合适的物料,破坏锰渣中的有害成分,从而使其无害化。目前,最常用且廉价的化学处理方法是在电解锰渣中添加石灰,将可溶性的重金属盐转变为残渣,将氨氮转变为氨气,从而基本实现有害物质的去除或分离。

  近年来,锰矿石的品位逐渐降低。同时,随着生产工艺水平的提高,生产环节的效率不断提高,电解锰渣中锰的含量进一步降低,电解锰渣中的锰已经很难通过分选处理的方法再次回收利用。固化处理效果虽然良好,但对于堆积成山的锰渣,该方法可能会消耗大量的水泥,势必会造成处理成本的增加,工业化应用前景一般。化学处理技术的添加药剂来源广、成本低,且处理原理简单、效果显著,所以化学处理技术是实现锰渣资源化利用的有效方法。

  电解锰渣资源化利用

  大量电解锰渣的囤积,给我国环保工作带来了很大压力。对电解锰渣进行资源化利用,不仅可以解决其对环境的污染问题,还能够为企业创造效益,降低生产成本。目前,电解锰渣的资源化利用主要有以下几种方式:

  回收有价金属。电解锰渣中锰资源占比达到9%~13%。锰的回收方法主要有生物法、酸性浸出法和水洗沉淀法3种。生物法主要利用硫氧化细菌和铁氧化细菌浸出锰渣中的锰,锰的浸出率可达90%以上。酸性浸出法则在电解锰渣中添加酸性浸出液、浸取助剂,超声、除杂后能够得到纯度较高的硫酸锰产品。水洗沉淀法采用“清水洗渣+铵盐沉淀”的方法回收可溶性锰,锰的回收率可达到99%以上,回收得到的富锰沉淀料中,锰的含量可达到30%以上。

  酸性浸出法和水洗沉淀法由于工艺复杂、成本较高且会造成二次污染,导致应用受限。生物法是一个极具潜力的回收锰渣中锰及其他金属离子的方法,但对菌种和浸出条件的要求较高,并且细菌浸出时间普遍较长。此外,菌种的培育也比较复杂,目前仍未能找到最合适的菌种。

  制备全价肥。电解锰渣中富含有机物质和植物所需要的大量营养元素,如锰、硒、钾、钠、铁、硼等,这为利用电解锰渣制备全价肥提供了可能。目前,电解锰渣制备的全价肥虽可增加一定肥效,但其肥效不如普通氮肥和磷肥。此外,电解锰渣中也含有很多有害元素,促进农作物生长的同时也会污染土壤,危害人类健康。若能在施用锰渣肥料前,对其进行无害化处理,那么锰渣肥料将在农业实际生产中得到广泛采用。

  用作水泥添加料。电解锰渣具有潜在的活性,其主要矿物为二水石膏。目前,锰渣可以作为水泥添加料的轻骨料、缓凝剂、矿化剂等。添加电解锰渣不仅能改善混凝土的各种性能,还能将部分重金属离子固化在混凝土中,减小其对环境的危害。尽管如此,实际中,电解锰渣最高掺入量只有5%,较合适的掺入量为3%。电解锰渣掺入量如此之少,使得企业很难通过自建水泥厂来合理利用电解锰渣。在电解锰渣中添加还原剂并进行高温脱硫处理,可提高电解锰渣在混合材料中的添加量,添加量可达30%以上。

  生产墙体材料。电解锰渣主要含有二氧化硅、氧化钙、氧化铁和氧化铝等,适合用于制砖。目前,利用电解锰渣生产的主要产品有免烧砖、烧结砖、陶瓷砖、蒸压砖和保温砖。电解锰渣在制备墙体材料领域的主要问题有:一是锰渣的掺入比例相对较少,增加掺加量将导致砖体的强度下降;二是锰渣中重金属和有毒杂质需进一步去除。综合比较,利用电解锰渣制备陶瓷砖和蒸压砖具有锰渣消耗量大、生产工艺简单、成本低、产品用途广且用量大等特点,具有较好的工业化应用前景。

  生产路基材料。电解锰渣粉配加粉煤灰和电石泥制备不含熟料的沥青混合料,能有效提高沥青混合料的稳定性、强度、黏附性和抗腐性能。该沥青混合料使用1年后的抗压强度仍可达到10兆帕,满足交通道路建设的要求。锰渣的添加量达到80%时,所制备的沥青胶浆和沥青混合料的性能和经济性最好。当然,大规模地推广锰渣在公路路基材料方面的应用,还得考虑锰渣中重金属离子的“毒化”影响。锰渣中的重金属离子会通过雨水渗透到路基附近的土壤,从而影响其周边环境。

  制备微晶玻璃。电解锰渣是SiO2-CaO-MgO-Al2O3四元渣系,适合制备微晶玻璃。采用烧结法制备微晶玻璃的工艺流程为:混合配料—高温熔化—成核晶化—切割抛光—成品。利用电解锰渣可制出咖啡色的微晶玻璃,锰渣掺入量可达到75%以上。电解锰渣微晶玻璃的制备方法具有工艺简单、能耗低和环保等特点,可以成为电解锰渣资源化利用的重要方向。

  制备多孔陶瓷。多孔陶瓷是一种新型陶瓷,可以用作过滤材料、吸音材料和保温保湿材料等。利用电解锰渣制备的强度和气孔率大的多孔陶瓷可用作过滤材料,吸附废水中的重金属。这种方法可以达到“以废制废”的目的。

  目前,电解锰渣的资源化利用技术研究大多处于理论研究阶段,在实际工业化中得到应用的寥寥无几,其原因主要有以下3点:一是回收电解锰渣中的金属锰无法取得良好的经济效益,且二次利用价值不大。二是电解锰渣在水泥行业和墙体材料领域进行资源化利用时,掺入比例相对较低,难以解决大量电解锰渣的堆积问题。三是电解锰渣在水泥行业、墙体材料、制备全价肥等领域的资源化利用过程中,均需要考虑对有害元素或重金属的无害化处理,成本较高。

  电解锰渣资源化利用建议

  从目前情况来看,电解锰渣主要用于水泥生产和墙体材料制备。综合比较来看,利用电解锰渣制备陶瓷砖和蒸压砖,具有锰渣消耗量大、生产工艺简单、成本低、产品用途广且用量大、工业化应用前景广阔等特点。另外,已有回转窑设备的企业可考虑利用电解锰渣制备微晶玻璃和多孔陶瓷材料。(来源:中国冶金报-中国钢铁新闻网)

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