电解锰渣无害化处理技术

摘要：随着我国工业的发展，在促进我国经济快速发展的同时，也对环境造成了

一定程度的污染。由于我国的工业实际发展情况导致资源生产加工业对环境污染尤为严重。本文就通过实际的实验研究对电解锰渣无害化处理技术进行探讨。希望为以后相关技术提供参考。

关键词：电解锰渣；无害化；处理技术。

中图分类号：C35文献标识码： A

引言

金属锰被国家列为战略储备资源，在国民经济中占有重要地位。目前国内金属锰生产大都采用湿法电解工艺，其工艺末端产生大量具有污染性的废渣(电解锰渣)，此废渣是锰矿石经硫酸浸取、压滤后产生的酸性渣，其污染性来源于渣中残留浸取液，按照现在吨产品产渣量6～12吨计算，我国年产锰渣近千万吨。锰渣污染多年未解决的主要原因在于其数量过大，虽研究方向较多，由于利用量过低、技术实效性不高等原因无法获得实际应用。因此，现阶段锰渣资源化利用技术并不能解决锰渣污染问题，有必要转换思路，探索新的研究方向。借鉴危险废物稳定化固化技术方法，对锰渣进行无害化处理，保证锰渣的环境安全性，是一种锰渣处理新思路。

一、实际实验

1、实验方法

对锰渣无害化处理时，按照《固体废物浸出毒性浸出方法―水平振荡法(GB/T5086．2-1997)》所述，对锰渣做浸出实验，分析浸出液中污染物浓度变化，分析方法依据《水和废水检测分析方法(第4版)》所述进行。

（1）电解锰渣主要污染物的确定

将未处理锰渣105℃烘干研磨，过100目筛，做浸出实验，根据《污水综合排放标准(GB8978-1996)》以及《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别(GB5085．3-2007)》中所列检测指标，并结合电解锰生产工艺，选取17项指标进行检测，确定危害性最大的主要污染物。

（2）无害化处理药剂选取

常用碱性固化剂为生石灰，但考虑到氢氧化钠碱性较强、溶解度高、处理效率较高，故选取生石灰和氢氧化钠作为备选锰渣无害化处理剂，分别对锰渣进行处理，方法如下：取8份各重100g的锰渣(105℃烘干研磨，过100目筛)，分别加入8．00、9.50、11．00、12．50、14．00、15．50、17．00和18．50g的生石灰，加水50g于100mL烧杯中充分搅拌混匀，置于通风橱内反应2h。另取1．0、2．0、3．0、4．0、5．0、6．0、8．0和10．0g的氢氧化钠固体，均加水50g配成溶液，分别与8份各重100g的锰渣(105℃烘干研磨，过100目筛)，于100mL烧杯中搅拌混匀，在通风橱内反应2h。对上述无害化处理后的锰渣做浸出实验，检测浸出液中主要污染物浓度。

（3）无害化处理其他影响因素研究

放置时间取6份重量同为100．00g的锰渣(105℃烘干研磨，过100目筛)，以选定处理剂处理，在室内、无阳光直照条件下分别放置2、4、6、8、10、20和30h。不同通风日照条件取6份重量同为100．00g的锰渣(105℃烘干研磨，过100目筛)，以选定处理剂处理，3份置于通风日照的环境中。3份置于室内，选取不通风无日照的环境，放置2h。模拟雨淋取6份重量同为100．00g的锰渣(105℃烘干研磨，过100目筛)，以选定处理剂处理，3份在干燥后不断喷水。3份保持原样，在室内无阳光直照条件下放置2h。对上述3组处理后锰渣，做浸出实验，测定浸出液中主要污染物浓度。

二、结果分析与讨论

1、电解锰渣主要污染物的确定

对于锰渣中污染因子的检测，本实验对电解锰渣中主要污染物确定结果如表1所示。

表 1 电解锰渣的浸出毒性检测结果

表中可知，电解锰渣中银、镍、锌、铬、镉和铅含量均接近标准值，但未超标;而锰和氨氮浓度则大大超过污水综合排放标准限值(超标分别达453倍和26倍)。虽然锰和氨氮不属于危险废物鉴别标准中所规定的检测项，但过量的锰离子被人体摄入，将会引发神经行为功能障碍和精神失常，严重锰中毒可引起肾小管上皮细胞退行性变，肝脂肪变性，心肌和肌肉纤维可有水肿和退行性变等病症。过量的氨氮则会引起水体富营养化，导致藻类大量繁殖，造成水质恶化，影响水体生态平衡，严重的可能促使水体沼泽化。锰渣中锰离子和氨氮含量严重超标，一旦进入自然环境，必然导致污染，危及人类的健康。因此，确定锰渣中主要污染因子为水溶性锰离子和氨氮，并确定以此两种物质在处理前后锰渣的浸出液中含量，来评价无害化处理效果。

2、无害化处理药剂选取

检测处理后的锰渣浸出液中锰离子和氨氮的浓度，比较两种处理剂的处理效果，具体实验数据如下图1～图4所示。

以上数据均为3次实验的平均值，图中可以看出，生石灰和氢氧化钠两种处理药剂，均可以有效降低锰渣中水溶性锰离子和氨氮的含量，切断渣中锰离子和氨氮的污染途径。处理药剂投加量越大，污染物浓度越低;当添加生石灰12．5g或氢氧化钠3g时，渣中锰的固化率达到99%以上，氨氮的去除率达到67%左右，如继续添加药剂，则其处理效率(药剂添加量/污染物降低量)将下降，此时的氨氮含量仍然较高(200mg/L左右)，如要使氨氮达到25mg/L以下(标准限值)，只需继续添加药剂，但从经济方面考虑，处理成本的增加无疑将会加大无害化技术的实际推广难度。在两种处理剂处理效果相似的情况下，再从经济方面进行比较，选取合适的处理药剂，具体见表2。

表2是以年处理锰渣3万t规模生产线为例，由表中可以看出，两种不同的处理药剂吨锰渣处理费用相差近20元，年处理费用相差50万，因此生石灰更适合作为无害化处理剂。综上所述，选取生石灰作为锰渣无害化处理药剂，其添加比例为，锰渣∶生石灰=8∶1(质量比)，搅拌使药剂与锰渣充分混合，然后静置反应一段时间，反应过程中逸出的氨气应进行收集处理。

3、无害化处理其他影响因素研究

（1）放置时间

由图5可知，放置2h，锰离子固化率即达到99%左右，而此时氨氮去除率仅为67%左右，由此可以发现，延长放置时间对锰离子处理效果没有太大影响，但是对氨氮去除效果作用明显，放置时间达到30h后，氨氮浓度降低至20mg/L左右，达到了国家标准规定限值。因此，在锰渣无害化处理过程中，为使氨氮含量降低到标准值以下，并不需要再添加处理剂，延长静置时间可达到同样效果。

（2）不同通风日照条件

通风日照环境下，浸出液中锰离子含量为4．5mg/L，高于不通风无日照时的2．5mg/L；氨氮浓度达到300mg/L，同样高于不通风无日照时的200mg/L，不通风、无日照的环境明显有利于无害化反应的进行，锰离子固化率由99．8%上升至99．9%，提高0．1%；氨氮去除率由55．5%上升到70%，提高14．5%，差异明显。

（3）模拟雨淋

可溶性锰在模拟雨淋条件下处理后浓度达到10mg/L，高于无雨条件的4mg/L；而氨氮则整好相反，有“雨淋”处理条件下浓度降至120mg/L，无雨淋条件则为270mg/L。考虑到锰离子去除率不理想，而且氨氮在有雨淋条件下，仍然达不到97%以上的去除率，仍需静置处理；同时，锰渣遇水后比较黏，增加了运输、放置难度，所以最佳反应条件还是以避免雨淋为宜。以上不同环境的模拟实验，对于锰渣无害化处理技术的实际应用具有一定指导意义。

结束语

综上所述，电解锰渣中水溶性锰和氨氮大大超标，分别达到国家相关标准限值的453倍和26倍。综合处理效果、经济性考虑，首选生石灰作为锰渣无害化处理药剂，其最佳配比为锰渣：生石灰=8∶1(质量比)。当静置时间大于30h、不通风、无日照、避免雨淋时，锰渣无害化处理技术达到最佳运行效果，此时，渣中锰的固化率和氨氮的去除率都大大提高，均能达到国家相关标准的要求，锰渣环境危害性基本消除。

参考文献

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