專利名稱：一種電解錳渣無害化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解錳渣無害化處理方法，屬于資源循環(huán)利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，對電解錳的需求越來越大，我國電解錳行業(yè)也得到了高速的發(fā)展。目前，電解錳是我國黑色冶金第二大產(chǎn)業(yè)，我國已成為世界上最大的電解錳生產(chǎn)、消費和出口國。但是電解錳行業(yè)是一個典型的“高投入、高消耗、高污染、低效益” 的“三高一低”行業(yè)，在其高速發(fā)展的同時，資源短缺、環(huán)境污染問題也日益凸顯，其中錳渣污染顯得尤為突出。電解錳渣是電解錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酸浸壓濾渣。目前，由于錳礦石品質(zhì)低、工藝技術(shù)落后等原因，我國電解錳企業(yè)平均每生產(chǎn)1噸電解金屬錳要產(chǎn)生10 12噸左右的電解錳渣(品位16% )，以一年產(chǎn)3萬噸電解錳企業(yè)為例，每年產(chǎn)生的電解錳渣為30萬噸左右，全國每年產(chǎn)生的電解錳渣高達1000萬噸左右，歷年來積存的錳渣也有5千多萬噸，數(shù)量驚人。錳渣化學(xué)成分復(fù)雜，除含Si02、A1203、Fe2O3等成分外，同時還含有氨氮、氟化物以及Mn、Cd、Cu、Ni, Pb等金屬成分，按照目前國家相關(guān)標(biāo)準，錳渣為一般工業(yè)固體廢棄物(11 類)。錳渣中含有大量的可溶性金屬、氨氮等有害物質(zhì)，經(jīng)測定，每千克錳渣干渣中可溶性錳含量為20771. 9mg，氨氮含量為6147. Imgo在自然風(fēng)化雨淋條件作用下，可溶性錳和氨氮逐漸會遷移釋放到周邊的土壤和地表、地下水中。經(jīng)過環(huán)保部門和環(huán)境監(jiān)測站的實地調(diào)查，取樣分析，證實了電解錳企業(yè)周圍地表、地下水系統(tǒng)均遭到嚴重污染，甚至渣場旁邊農(nóng)民家井水可溶性錳濃度已超標(biāo)上千倍。錳渣中的可溶性錳和氨氮是主要的污染源。因此， 實現(xiàn)錳渣自然堆放或安全填埋必須經(jīng)過無害化處理。按照我國的《一般工業(yè)固體廢物貯存/處置場污染控制標(biāo)準》(GB18599-2001)，對規(guī)模1萬噸/年的電解錳企業(yè)，按標(biāo)準設(shè)計和建立錳渣堆放場，僅防滲系統(tǒng)和滲濾液收集系統(tǒng)，投資就將上千萬元，再加上每年上百萬的維護成本，企業(yè)難以承擔(dān)。由于渣場高昂的建設(shè)和運行成本，目前國內(nèi)絕大部分錳渣庫選址不科學(xué)、建設(shè)不規(guī)范，安全、防滲等措施達不到國家相關(guān)要求，有的電解錳企業(yè)并未按照該標(biāo)準建設(shè)廢渣場，相當(dāng)多的錳渣堆放場堆放方式原始，有的渣壩甚至是用當(dāng)?shù)厥^直接壘成的，極易出現(xiàn)垮壩潰壩的問題，同時錳渣中的氨氮、重金屬離子等污染物極易通過滲濾液等進入錳渣庫周邊的土壤、地表水和地下水中，遠遠超過當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境容量，導(dǎo)致河流水質(zhì)功能下降、居民飲用水被污染等問題的出現(xiàn)，嚴重影響當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟的和諧、穩(wěn)定發(fā)展，也影響和制約著電解錳行業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展。針對電解錳渣引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題，如何妥善處理處置電解錳渣成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點，根據(jù)電解錳渣的特性，一些機構(gòu)或單位做了許多相關(guān)研究和探索，其中主要的方式就是進行資源化處理，以使之能夠應(yīng)用于建材行業(yè)，達到錳渣變廢為寶的效果，并且取得了一批重要成果。尤其是改革開放以來，一些新技術(shù)的應(yīng)用，使得危險固體廢棄物無害化邁上了一個新的臺階。柯國軍曾經(jīng)研究利用對電解錳渣進行鍛燒處理后生產(chǎn)膠凝材料的方法(《電解金屬錳廢渣膠凝材料》)，李坦平等也做過相應(yīng)的研究(《電解錳渣的理化特征及其開發(fā)應(yīng)用的研究》)，但這種資源化處理方法需要高溫鍛燒，能耗高，工藝路線復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。 馮云曾經(jīng)研究過利用電解錳渣代替石膏作為水泥添加劑的可行性(《電解錳渣用于水泥凝緩劑的生產(chǎn)研究》)，劉惠章等人也做過相應(yīng)的研究(《電解錳渣代替石膏生產(chǎn)水泥的實驗研究》)，由于原料性質(zhì)的限制，在不影響水泥性能的情況下，電解錳渣的添加量要小于5%。 王槐安曾經(jīng)研究了利用電解錳渣生產(chǎn)全價肥的方法(《電錳渣土地處理全價基質(zhì)總量調(diào)控法》)，但由于市場容量有限，同時施用不當(dāng)容易造成土壤板結(jié)等原因，企業(yè)和社會實際應(yīng)用得較少，難以推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種電解錳渣無害化處理方法，該處理方法原材料來源廣泛、處理效果優(yōu)良、工藝技術(shù)簡單、產(chǎn)品強度高和耐久性能好， 從根本上解決電解錳渣堆放過程產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險隱患，減小企業(yè)投資成本，并能為以后的資源化利用提供幫助。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種電解錳渣無害化處理方法，該方法包括以下步驟(1)經(jīng)計量設(shè)備精確稱取74 80重量份的錳渣輸送至錳渣破碎機中進行破碎處理；(2)將破碎處理后的錳渣加入攪拌機中，在攪拌狀態(tài)下，利用計量系統(tǒng)向錳渣中加入8. 8 13重量份的生石灰粉、4. 5 9. 5重量份的水，以及0. 8 1. 3重量份的硅酸鹽類添加劑，攪拌3 5min，形成均勻的混合料，并回收攪拌過程中產(chǎn)生的氨氣；(3)將混合料卸料后轉(zhuǎn)移至另一攪拌機中，向其中加入1 2重量份的水溶性樹脂磺酸鹽類添加劑和1 2重量份的氯化鐵，再次攪拌3 5min，并回收攪拌過程中產(chǎn)生的氨氣；(4)攪拌卸料后轉(zhuǎn)移至第三個攪拌機中，充分攪拌3 5min，并回收產(chǎn)生的氨氣， 然后將物料送入翻轉(zhuǎn)干燥機中干燥，并將混合料的含水率控制在16%，干燥后的混合料經(jīng)檢測合格后進行填埋處理。步驟O)中的生石灰粉選用粒度為120目、篩余量小于5%的生石灰粉末，目的是為了增大錳渣顆粒和生石灰的比表面積，從而增加錳渣與生石灰接觸反應(yīng)的機會；提高處理設(shè)備的效率和降低其損耗。在錳渣的無害化處理過程中，硅酸鹽類添加劑用作分散劑，用來防止固體物料在遇水后結(jié)團絮凝，促使錳渣的分散，以利于反應(yīng)均勻，優(yōu)選使用硅酸鈉。水溶性樹脂磺酸鹽類添加劑的作用是加速錳渣水化，該類添加劑具有良好的減水效果，其高效的分散性和濕潤性，可使錳渣顆粒均勻分布于石灰溶液中，提高石灰的溶解度，加速石灰與錳渣的反應(yīng)。另外，它們較高的表面活性可提高錳渣活化后的擴散速度，進而加速錳渣的水化，優(yōu)選使用木質(zhì)素磺酸鈉。氯化鐵具有很強的氧化性，作為氧化劑用于錳渣中可溶性金屬離子的固化，特別是錳離子的固化，使可溶性的二價錳離子氧化成為不可酸溶性的四價錳離子，從而達到良好的固化效果。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)本發(fā)明將錳渣中的氨氮去除并將可溶性物質(zhì)固化，避免了錳渣在堆放過程中可溶性錳、氨氮、重金屬離子向周邊生態(tài)環(huán)境的釋放和轉(zhuǎn)移，大大降低了錳渣對環(huán)境的污染隱患，環(huán)境效益好；電解錳渣無害化技術(shù)的實施，可以帶動電解錳企業(yè)所在地相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進當(dāng)?shù)氐木蜆I(yè)，繁榮當(dāng)?shù)亟?jīng)濟，社會經(jīng)濟效益好。(2)本發(fā)明選擇用生石灰作為固化劑，藥劑來源廣泛，價格低，處理成本低、效果好。(3)本發(fā)明的處理工藝流程簡單，易操作，非常利于該技術(shù)推廣。(4)本發(fā)明使用的添加劑來源廣、價格低、分散度大，可顯著提高錳渣與氧化劑和水之間的化學(xué)反應(yīng)常數(shù)，使反應(yīng)進行徹底；本發(fā)明使用的氧化劑氧化強度高，將錳渣中的二價錳氧化成四價錳，實現(xiàn)二價錳的自動催化氧化。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施方式
。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進一步說明如下如圖1所示為本發(fā)明的工藝流程圖，錳渣經(jīng)破碎后輸送到攪拌機中，向攪拌機中加入生石灰粉、水，以及硅酸鹽類添加劑，攪拌混合均勻，卸料，轉(zhuǎn)入第二個攪拌機中，向混合料中加入水溶性樹脂磺酸鹽類添加劑和氯化鐵，進行二次攪拌混合，混合均勻后卸料，將混合料輸送到第三個攪拌機中進一步攪拌混合，將各攪拌過程中產(chǎn)生的氨氣回收至氨氣收集裝置。將經(jīng)過三次攪拌處理后的混合料卸料后轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)干燥機干燥后，裝入翻斗運輸車運往填埋場進行填埋。實施例1(1)經(jīng)計量設(shè)備精確稱取80重量份的錳渣輸送至錳渣破碎機中進行破碎處理 ’然后經(jīng)上料裝置輸送到攪拌機。(2)在攪拌狀態(tài)下，向攪拌機中摻入7重量份的生石灰粉，同時加入8. 7重量份、溫度為20°C的水，以及1. 3重量份的硅酸鈉，在攪拌機中攪拌:3min后卸料；(3)將經(jīng)過一次攪拌處理的電解錳渣混合料轉(zhuǎn)移至另一攪拌機中，向其中添加1 重量份的木質(zhì)素磺酸鈉和2重量份的氯化鐵，進行二次攪拌混合均勻；(4)將經(jīng)過二次攪拌處理的混合料輸送到第三個攪拌機中，充分攪拌均勻，使反應(yīng)充分。(5)在經(jīng)過三次攪拌處理后的混合料卸料進入回轉(zhuǎn)干燥機進行干燥，并將混合料的含水率控制在16 %，最后裝入翻斗運輸車運至填埋成進行填埋。對無害化處理后的電解錳渣進行檢測，放射性物質(zhì)檢測在《室內(nèi)裝飾裝修材料建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)要求的安全范圍之內(nèi)。錳渣無害化處理后浸出毒性檢測在《危險廢物鑒別標(biāo)準浸出毒性》 (GB5085. 3-2007)要求的安全范圍之內(nèi)。
實施例2(1)經(jīng)計量設(shè)備精確稱取77. 4重量份的錳渣輸送至錳渣破碎機中進行破碎處理； 然后經(jīng)上料裝置輸送到攪拌機。(2)在攪拌狀態(tài)下，向攪拌機中摻入9. 6重量份的生石灰粉，同時加入8. 7重量份、 溫度為20°C的水，以及1. 3重量份的硅酸鈉，在攪拌機中攪拌:3min后卸料；(3)將經(jīng)過一次攪拌處理的混合料轉(zhuǎn)移至另一攪拌機中，向其中添加1重量份的木質(zhì)素磺酸鈉和2重量份的氯化鐵，進行二次攪拌混合均勻；(4)將經(jīng)過二次攪拌處理的混合料輸送到第三個攪拌機中，充分攪拌均勻，使反應(yīng)充分。(5)將經(jīng)過三次攪拌處理后的混合料卸料轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)干燥機干燥，并將混合料的含水率控制在16 %，最后裝入翻斗運輸車運至填埋成進行填埋。對無害化處理后的電解錳渣進行檢測，放射性物質(zhì)檢測在《室內(nèi)裝飾裝修材料建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)要求的安全范圍之內(nèi)。錳渣無害化處理后浸出毒性檢測在《危險廢物鑒別標(biāo)準浸出毒性》 (GB5085. 3-2007)要求的安全范圍之內(nèi)。實施例3(1)經(jīng)計量設(shè)備精確稱取74重量份的錳渣輸送至錳渣破碎機中進行破碎處理 ’然后經(jīng)上料裝置輸送到攪拌機。(2)在攪拌狀態(tài)下，向攪拌機中摻入13重量份的生石灰粉，同時加入8. 7重量份、 溫度為20°C的水，以及1. 3重量份的硅酸鈉，在攪拌機中攪拌:3min后卸料；(3)將經(jīng)過一次攪拌處理后的混合料轉(zhuǎn)移至另一攪拌機中，向其中添加1重量份的木質(zhì)素磺酸鈉和2重量份的氯化鐵，進行二次攪拌混合均勻；(4)將經(jīng)過二次攪拌處理的混合料輸送到第三個攪拌機中，充分攪拌均勻，使反應(yīng)充分。(5)將經(jīng)過三次攪拌處理后的混合料卸料轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)干燥機干燥，并將混合料的含水率控制在16 %，最后裝入翻斗運輸車運至填埋成進行填埋。對無害化處理后的電解錳渣進行檢測，放射性物質(zhì)檢測在《室內(nèi)裝飾裝修材料建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)要求的安全范圍之內(nèi)。錳渣無害化處理后浸出毒性檢測在《危險廢物鑒別標(biāo)準浸出毒性》 (GB5085. 3-2007)要求的安全范圍之內(nèi)。實施例4(1)經(jīng)計量設(shè)備精確稱取79. 6重量份的錳渣輸送至錳渣破碎機中進行破碎處理； 然后經(jīng)上料裝置輸送到攪拌機。(2)在攪拌狀態(tài)下，向攪拌機中摻入8. 8重量份的生石灰粉，同時加入8. 8重量份、 溫度為20°C的水，以及0. 8重量份的硅酸鈉，在攪拌機中攪拌:3min后卸料；(3)在經(jīng)過一次攪拌處理后的混合料轉(zhuǎn)移至另一攪拌機中，向其中添加1重量份的木質(zhì)素磺酸鈉和1重量份的氯化鐵，進行二次攪拌混合均勻；(4)將經(jīng)過二次攪拌處理后的混合料輸送到第三個攪拌機中，充分攪拌均勻，使反應(yīng)充分。
(5)將經(jīng)過三次攪拌處理后的混合料卸料轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)干燥機干燥，并將混合料的含水率控制在16 %，最后裝入翻斗運輸車運至填埋成進行填埋。對無害化處理后的電解錳渣進行檢測，放射性物質(zhì)檢測在《室內(nèi)裝飾裝修材料建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)要求的安全范圍之內(nèi)。錳渣無害化處理后浸出毒性檢測在《危險廢物鑒別標(biāo)準浸出毒性》 (GB5085. 3-2007)要求的安全范圍之內(nèi)。實施例5(1)經(jīng)計量設(shè)備精確稱取82重量份的錳渣輸送至錳渣破碎機中進行破碎處理 ’然后經(jīng)上料裝置輸送到攪拌機。(2)在攪拌狀態(tài)下，向攪拌機中摻入9重量份的生石灰粉，同時加入4. 5重量份、溫度為20°C的水，以及1重量份的硅酸鈉，在攪拌機中攪拌:3min后卸料；(3)將經(jīng)過一次攪拌處理后的混合料轉(zhuǎn)移至另一攪拌機中，向其中添加1. 5重量份的木質(zhì)素磺酸鈉和2重量份的氯化鐵，進行二次攪拌混合均勻；(4)將經(jīng)過二次攪拌處理的混合料輸送到第三個攪拌機中，充分攪拌均勻，使反應(yīng)充分。(5)將經(jīng)過三次攪拌處理后的混合料卸料轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)干燥機干燥，并將混合料的含水率控制在16 %，最后裝入翻斗運輸車運至填埋成進行填埋。對無害化處理后的電解錳渣進行檢測，放射性物質(zhì)檢測在《室內(nèi)裝飾裝修材料建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)要求的安全范圍之內(nèi)。錳渣無害化處理后浸出毒性檢測在《危險廢物鑒別標(biāo)準浸出毒性》 (GB5085. 3-2007)要求的安全范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電解錳渣無害化處理方法，該方法包括以下步驟(1)經(jīng)計量設(shè)備精確稱取74 80重量份的錳渣輸送至錳渣破碎機中進行破碎處理；(2)將破碎處理后的錳渣加入攪拌機中，在攪拌狀態(tài)下，利用計量系統(tǒng)向錳渣中加入 8. 8 13重量份的生石灰粉、4. 5 9. 5重量份的水，以及0. 8 1. 3重量份的硅酸鹽類添加劑，攪拌3 5min，形成均勻的混合料，并回收攪拌過程中產(chǎn)生的氨氣；(3)將混合料卸料后轉(zhuǎn)移至另一攪拌機中，向其中加入1 2重量份的水溶性樹脂磺酸鹽類添加劑和1 2重量份的氯化鐵，再次攪拌3 5min，并回收攪拌過程中產(chǎn)生的氨氣；(4)攪拌卸料后轉(zhuǎn)移至第三個攪拌機中，充分攪拌3 5min，并回收產(chǎn)生的氨氣，然后將物料送入翻轉(zhuǎn)干燥機中干燥，并將混合料的含水率控制在16%，干燥后的混合料經(jīng)檢測合格后進行填埋處理。
2.如權(quán)利要求1所述的電解錳渣無害化處理方法，其特征在于，步驟(2)中的生石灰粉選用粒度為120目、篩余量小于5%的生石灰粉末。
3.如權(quán)利要求1所述的電解錳渣無害化處理方法，其特征在于，所述硅酸鹽類添加劑為硅酸鈉。
4.如權(quán)利要求1所述的電解錳渣無害化處理方法，其特征在于，所述水溶性樹脂磺酸鹽類添加劑為木質(zhì)素磺酸鈉。
全文摘要
一種電解錳渣無害化處理方法，包括以下步驟(1)經(jīng)計量設(shè)備精確稱取錳渣進行破碎處理；(2)將破碎處理后的錳渣加入攪拌機中，向錳渣中加入生石灰粉和水，并加入一定量的硅酸鹽類添加劑攪拌，形成均勻的混合料，并回收氨氣；(3)將混合料卸料后轉(zhuǎn)移至另一攪拌機中，向其中加入一定量的水溶性樹脂磺酸鹽類添加劑和氯化鐵，再次攪拌，回收氨氣；(4)攪拌卸料后轉(zhuǎn)移至第三個攪拌機中，充分攪拌，并回收氨氣，然后將物料送入翻轉(zhuǎn)干燥機中干燥，控制混合料的含水率，干燥后進行填埋處理。該方法原材料來源廣泛、處理效果優(yōu)良、工藝技術(shù)簡單、產(chǎn)品強度高和耐久性能好，消除了錳渣堆放過程產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險隱患，減小了企業(yè)投資成本。
文檔編號B09B3/00GK102161048SQ20111000184
公開日2011年8月24日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者周長波, 杜兵, 楊洪旭, 段寧, 王積偉, 裴倩倩 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院