一種錳礦浸渣中水溶性錳離子穩(wěn)定化處理的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種錳礦浸渣中水溶性錳離子穩(wěn)定化處理的方法。本發(fā)明的基本步驟是：將錳礦浸渣與水以液固比2∶1～6∶1混合打漿，用飽和石灰水將漿料pH調(diào)節(jié)到7～10，加入與錳礦浸渣質(zhì)量比為2％～5％的硅酸鈉，在25℃～60℃溫度下攪拌反應(yīng)5～60min，反應(yīng)完成后，經(jīng)過(guò)濾，錳礦浸渣中Mn2+固化率達(dá)到98％以上，達(dá)到GB5085.3-2007浸出毒性鑒別和GB8978-96《污水綜合排水標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)排放濃度標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于工藝過(guò)程簡(jiǎn)單；采用濕法混合的方式，可解決固化劑與錳礦浸渣的均勻混合問(wèn)題，大大減少了固化劑的使用量，處理成本較低廉。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種錳礦浸渣中水溶性錳離子穩(wěn)定化處理的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種錳礦浸渣穩(wěn)定化處理的方法，特別適合在堿性條件下采用硅酸鹽 固化錳礦浸渣中水溶性錳離子，屬于工業(yè)固體廢棄物綜合處理領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】：
[0002] 錳礦浸渣是在錳產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中利用酸浸錳礦礦粉后產(chǎn)生的過(guò)濾廢渣，外觀(guān)為黑 色稀糊狀，風(fēng)干后呈塊狀。目前，我國(guó)錳渣積存量已超過(guò)1億t。錳礦浸渣一般采用筑壩露 天堆存的方式簡(jiǎn)易處置，由于防滲漏等治理措施不理想等原因，經(jīng)雨水淋浸，產(chǎn)生滲出液， 其中主要污染物錳離子的濃度很高，對(duì)企業(yè)周邊的地表水、地下水、河流底泥、土壤造成嚴(yán) 重污染，危害居民的身體健康，破壞生態(tài)系統(tǒng)。過(guò)量錳元素可使人的肝功能受損、腸道不暢、 神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙。一個(gè)錳生產(chǎn)企業(yè)污染一條河、污染一片土地的現(xiàn)象仍然較為普遍，有的 甚至釀成了嚴(yán)重的環(huán)境污染糾紛。最大限度地降低錳礦浸渣的危害，已經(jīng)迫在眉睫。
[0003] 目前，對(duì)錳礦浸渣資源化利用的途徑有很多，包括錳、氨、硅、鋁、鐵、鎳、鈷、鉻等有 價(jià)元素的提取，獲得相應(yīng)的化合物，但此類(lèi)方法往往工藝繁瑣，成本高，實(shí)用價(jià)值不大；也有 利用錳渣中高含量的硅酸鹽結(jié)構(gòu)，應(yīng)用在建筑材料方面，如水泥、蒸壓磚、陶瓷材料、保溫材 料等，該類(lèi)處理方法部分已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，但由于錳渣本身硫酸鹽含量較大，含有多種重金屬 離子，且不具備水化活性和凝膠性，因而使用量少；在農(nóng)業(yè)上利用錳礦浸渣中含有植物生長(zhǎng) 所必需的數(shù)十種元素及其化合物制成化肥，但并未解決好錳渣中重金屬離子的固化問(wèn)題， 若被農(nóng)作物吸收，大量重金屬離子將在人體內(nèi)富集，影響健康。從錳渣的資源化利用途徑可 知，由于利用量過(guò)低、技術(shù)實(shí)效性不高等原因無(wú)法獲得實(shí)際應(yīng)用。因此，現(xiàn)階段錳渣資源化 利用技術(shù)并不能解決錳渣污染問(wèn)題。借鑒危險(xiǎn)廢物穩(wěn)定化/固化技術(shù)方法，對(duì)錳渣進(jìn)行無(wú) 害化處理，保證錳渣的環(huán)境安全性，是一種錳渣處理新思路。
[0004] 為了較好的固化處理錳礦浸渣，人們想出了許多方法，如公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)道了一些相 關(guān)的文獻(xiàn)，經(jīng)檢索摘錄如下：
[0005] ①【題名】一種電解錳渣無(wú)害化處理方法【作者】王積偉，周長(zhǎng)波，杜兵等【機(jī)構(gòu)】中 國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院清潔生產(chǎn)中心【刊名】環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2014,8(1) :329-333【文摘】利用生 石灰作為無(wú)害化處理的藥劑，配比為電解錳渣：生石灰=8 : 1，當(dāng)100g電解錳渣中加入 12. 5g生石灰或3g氫氧化鈉時(shí)，固化錳的效果達(dá)到99%，能夠達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0006] ②【申請(qǐng)（專(zhuān)利）號(hào)】CN102161048A【名稱(chēng)】一種電解錳渣無(wú)害化處理方法【申請(qǐng) (專(zhuān)利權(quán)）人】中國(guó)環(huán)境科學(xué)院。該方法是將電解錳渣先機(jī)械破碎，倒入攪拌機(jī)中加入石灰 粉和水，并加入一定量的硅酸鹽類(lèi)添加劑充當(dāng)分散劑，攪拌3?5min，卸料轉(zhuǎn)移第二個(gè)攪拌 機(jī)后加入一定量的水溶性樹(shù)脂磺酸鹽類(lèi)添加劑和氯化鐵攪拌3?5min，卸料轉(zhuǎn)移至第三個(gè) 攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢??5min，干燥控制含水率在16%后進(jìn)行填埋處理，整個(gè)過(guò)程進(jìn)行氨氣回 收。經(jīng)處理后電解錳渣其放射性與毒性均在安全范圍之內(nèi)。
[0007] ③【申請(qǐng)（專(zhuān)利）號(hào)】CN102794291A【名稱(chēng)】一種電解錳渣中可溶性錳離子及可溶 態(tài)硒的穩(wěn)定化處理【申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人】中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院。該方法是將電解錳渣先破 碎、分散、干燥，加入三乙醇胺后進(jìn)行球磨3?5min，加入氧化鋁，攪拌均勻后多次加入清水 攪拌3?5min，繼續(xù)加入硫酸亞鐵溶液攪拌1?2min，繼續(xù)加入石灰粉，攪拌均勻后多次加 入清水繼續(xù)攪拌2?3min得到物料后進(jìn)行干燥處理。浸出液能夠達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 和危險(xiǎn)廢物浸出毒性鑒別的標(biāo)準(zhǔn)。
[0008] ④【申請(qǐng)（專(zhuān)利）號(hào)】CN103286116A【名稱(chēng)】一種無(wú)害化處理電解錳渣的方法【申 請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人】重慶大學(xué)。該方法是將新鮮的電解錳渣放入攪拌機(jī)中，攪拌中加入與電解 錳渣質(zhì)量比為3%?5%的磷酸鈉，攪拌均勻后繼續(xù)加入與電解錳渣質(zhì)量比為5%?10%的 石灰粉，攪拌至無(wú)氨氣放出為止，得到物料為無(wú)害化的電解錳渣。
[0009] ⑤【申請(qǐng)（專(zhuān)利）號(hào)】CN103320621A【名稱(chēng)】一種固化電解錳渣中重金屬并聯(lián)產(chǎn)硫 磺的方法【申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人】中南大學(xué)。該方法是將含亞硫酸鈣和碳酸鈣的原料和碳基還 原劑按摩爾比1 : 2?3的比列混合均勻然后在800?1000°C下焙燒1. 5?2h得到含硫 化鈣焙砂，將過(guò)50?400目篩的電解錳渣和含硫化鈣焙砂按干基比3?8 : 1混合均勻， 并加入水使水和電解錳渣的比例為4?6 : 1，室溫?cái)嚢??6h過(guò)濾的濾渣和濾液，濾渣為 固化后的錳渣，濾液靜止24?48h后析出硫磺，濾液循環(huán)。
[0010] 從上述檢索結(jié)果了解到，公開(kāi)文獻(xiàn)介紹的主要是：文獻(xiàn)①采用氧化鈣或氫氧化鈉 固化錳渣，處理效果好，但固化劑用量較大，殘?jiān)鼔A性大，不利于外排；文獻(xiàn)②采用氧化鈣堿 化，硅酸鹽分散，水溶性樹(shù)脂磺酸鹽類(lèi)添加劑水化，氯化鐵氧化等步驟回收氨，固化錳，錳以 不可酸溶性四價(jià)錳離子形式存在，但此法流程長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，成本高；文獻(xiàn)③采用氧化二價(jià) 錳離子，亞硒酸鹽與含鐵、鋁氧化物形成難溶性復(fù)合體的方法固化錳渣，流程繁復(fù)，成本過(guò) 高，球磨增加了能耗；文獻(xiàn)④通過(guò)添加氧化鈣與磷酸鈉固化錳渣中水溶性錳，過(guò)程簡(jiǎn)單，但 采用磷酸鈉與氨、錳形成復(fù)鹽，在酸性條件下會(huì)釋放氨根離子，影響固化效果；文獻(xiàn)⑤采用 高溫焙燒固錳脫硫，高溫需燃燒大量的煤來(lái)提供熱量，增加了能耗，并不可避免的產(chǎn)生大量 燃煤煙氣，造成大氣污染。
[0011] 綜上所示，現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的固化工藝，成本一般偏高，部分方法的使用將帶來(lái)二次 污染。因此，選擇一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方法固化錳礦浸渣中的錳具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0012] 本發(fā)明的目的是提供一種高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的方法來(lái)固化錳礦浸渣中水溶性錳離 子及重金屬離子。其特征是利用硅酸鈉為主要固化劑，使錳礦浸渣中的水溶錳及其他重金 屬離子能與硅酸鈉充分反應(yīng)生成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的難溶硅酸鹽化合物。
[0013] 上述所說(shuō)的錳礦浸渣是指在錳產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中錳礦石經(jīng)酸浸提錳后所排出的工 業(yè)廢渣，該廢渣呈弱酸性，成分復(fù)雜，含有一定量的水溶性二價(jià)錳離子。
[0014] 上述所說(shuō)的硅酸鈉在錳離子穩(wěn)定化處理過(guò)程中主要充當(dāng)固化劑作用，原理是在堿 性環(huán)境中，硅酸根與錳離子形成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、難溶的硅酸錳。
[0015] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，將錳礦浸渣與水以液固比2 : 1?6 : 1混合打漿，用飽和 石灰水將漿料pH調(diào)節(jié)到7?10,加入與錳礦浸渣質(zhì)量比為2%?5%的硅酸鈉，在25°C? 60°C攪拌反應(yīng)5?60min，反應(yīng)完成后，經(jīng)過(guò)濾，錳礦浸渣中Mn 2+固化率達(dá)到98%以上，達(dá)到 GB5085. 3-2007浸出毒性鑒別和GB8978-96《污水綜合排水標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)排放濃度標(biāo)準(zhǔn)。
[0016] 本發(fā)明與已有的錳礦浸渣無(wú)害化處理技術(shù)相比，其突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn) 步是：
[0017] (1)本方法采用一次性處理錳礦浸渣，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，處理成本較低廉；
[0018] (2)本方法采用濕法混合的方式，可解決固化劑與錳礦浸渣的均勻混合問(wèn)題，大大 減少了固化劑的使用量。經(jīng)硅酸鈉固化后的錳礦浸渣，Mn 2+固化率達(dá)到98%以上；處理后 的錳礦浸渣的浸出毒性檢驗(yàn)，其錳和鉛含量低于固體廢物毒性浸出標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-96)的限 值（Mn < 2. Omg/L，Pb < 1. Omg/L)。

【具體實(shí)施方式】：
[0019] 實(shí)施例1
[0020] 將錳礦浸渣與水按液固比2 : 1攪拌混合，用飽和石灰水調(diào)節(jié)溶液pH至10后，力口 入錳礦浸渣質(zhì)量比為3%的硅酸鈉，在25°C攪拌反應(yīng)60min。反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾，濾液循環(huán)使 用。錳礦浸渣中Mn 2+固化率達(dá)到98. 7%。處理后的錳礦浸渣經(jīng)浸出毒性檢驗(yàn)，其錳和鉛含 量低于固體廢物毒性浸出標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-96)的限值（Μη彡2. Omg/L，Pb彡1. Omg/L)。
[0021] 表1錳礦浸渣主要成分

【權(quán)利要求】
1. 一種錳礦浸渣中水溶性錳離子穩(wěn)定化處理的方法，其特征是在錳礦浸渣中加入水， 調(diào)節(jié)水與錳礦浸渣的液固比為2 : 1?6 : 1后攪拌打漿，用飽和石灰水將漿料pH值調(diào)節(jié) 到7?10后，加入錳礦浸渣質(zhì)量2%?5%的硅酸鈉，在25°C?60°C的溫度下攪拌反應(yīng)5? 60min，反應(yīng)完成后，經(jīng)過(guò)濾，濾液輸送回打漿工序循環(huán)使用，錳礦浸渣中水溶錳的固化率達(dá) 到98%以上。
【文檔編號(hào)】A62D3/33GK104083845SQ201410329303
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】粟海鋒, 盤(pán)俊, 王雨紅, 房苜茹, 黎雪華 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)