电解锰废渣综合利用研究进展_周长波
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电解锰渣资源化利用研究进展陈红亮;王德美;郭建春;陈恒;郑娟【摘要】电解锰渣是碳酸锰矿经酸浸、氧化沉铁、氨水中和及压滤后产生的酸性废渣。
我国大部分企业将废渣筑坝堆存处理,大量锰渣的堆存对环境造成了严重的影响,电解锰渣的利用已成为亟待解决的问题。
综合近年来国内外电解锰渣资源化利用的研究,从回收有价金属、制备建筑材料、化肥和吸附材料等方面总结和对比电解锰渣资源化利用的特点,为开发电解锰渣的利用价值提供参考。
%Electrolytic manganese residue (EMR) is a kind of acid residue and is produced by acid leach-ing, iron oxidation, ammonia neutralizing and filtering of manganese carbonate. Most companies stored EMR by stockpiling in China. A large number of stockpiled EMR has caused serious environmental problem. The reuse of EMR has been an immediate problem. This paper summarized the studies of EMR utilization at home and abroad in recent years. Through summarizing and contrasting the characteristics of EMR utilization for recovery of valuable metals from EMR, preparation of construction materials, fertilizer and adsorption ma-terials etc. to provide some valuable references for the further development of EMR utilization.【期刊名称】《六盘水师范学院学报》【年(卷),期】2016(028)001【总页数】3页(P7-9)【关键词】电解锰渣;资源化利用;锰;建筑材料【作者】陈红亮;王德美;郭建春;陈恒;郑娟【作者单位】安顺学院化学化工学院,贵州安顺561000;安顺学院化学化工学院,贵州安顺561000;安顺学院化学化工学院,贵州安顺561000;安顺学院化学化工学院,贵州安顺561000;安顺学院化学化工学院,贵州安顺561000【正文语种】中文【中图分类】TF792;X752015-06-18Abstrraacctt:: Electrolytic manganese residue (EMR) is a kind of acid residue and is produced by acid leaching, iron oxidation, ammonia neutralizing and filtering of manganese carbonate. Most companies stored EMR by stockpiling in China. A large number of stockpiled EMR has caused serious environmental problem. The reuse of EMR has been an immediate problem. This paper summarized the studies of EMR utilization at home and abroad in recent years. Through summarizing and contrasting the characteristics of EMR utilization for recovery of valuable metals from EMR, preparation of construction materials, fertilizer and adsorption materials etc. to provide some valuable references for the further development of EMR utilization.Key worrddss:: electrolytic manganese residue; resource utilization; manganese; building materials锰是我国国民经济的重要物资和战略资源之一。
绿色环保建材DOI:10.16767/ki.10-1213/tu.2021.06.025锰渣应用研究阶段性成果总结及后期研究计划令狐克浪张行鹏袁波胡洪丽唐明英贵州省公路工程集团有限公司摘要:锰矿厂在提炼锰的过程中,产出大量的废渣,这些 废渣需要大量的土地堆放,同时也会渗出大量的有害废液影响 环境,为了解决这一难题,考虑把锰渣作为公路填料或肢结材料 利用,对锰渣进行路用性研究试验,找出一条变废为宝的有效途 径,对土地资源和环境影响有很大的意义。
关键词:锰渣;路基填料;二灰稳定土;环境影响;下步研究计划1锰渣产量贵州铜仁锰丰富,锰渣产量大,日产2000多吨,锰渣大量的 产出,需要大量的土地堆放,同时重金属由少变多的聚集,对渣 源堆放地周边的水环境和生态环境造成影响,为了减少环境污 染,节约用地,对锰渣应用的研究势在必行。
2锰渣形态刚出炉的锰渣黏结成块状,如细黏土,从表面观初步判断,处于塑限含水量的状态。
3化学成分分析3.1矿物质含量分析根据表1表2两个生产厂锰渣的化学分析初步确定,503含 量过高,(K20+Na20)含量也偏高,《矿物掺合料应用技术规范》(G B51003—2014)规定,粉煤灰S03g3%,钢渣粉及粒化高炉矿 渣粉等掺和料SO,S4%,初步判定不宜用于水泥混凝土,水泥混 凝土要求掺和料中S0353%。
3.2电解锰渣浸出毒性测试 ‘根据我国固体废弃物浸出毒性的测试方法(557— 2010)。
对电解锰渣进行浸出毒性测试,以纯水为浸取剂,且电 解锰渣与纯水质f l比为1:10,(纯水密度为lg/cm5)常温下,样品 在1K^lO m irT1转速条件下浸出8h,放置16h,过滤,检测滤液中 各物质的浓度。
由表2可知,电解锰渣浸出液中主要含冇M n2+、1^3+-1\、(:£12*、1^'其中电解锰渣浸出液中重金属(:11711、&、〇)、511、^311、丨)1)等离子的含量均低于国家污水排放标准,而M n2+和 NH/-N浸出液浓度分别为 1187.71mg/L、396.49mg/L,其 含量远超《污水综合排放标准》(GB8978—19%)。
电解锰渣综合利用研究进展杨晓红;向欣;林丽荣;张露露【摘要】近年来,随着电解锰行业的飞速发展,其产生的大量废渣对环境的污染问题也日益突出.因此,对电解锰行业产生的废渣进行资源化利用成为近年来研究的热点.从理化性质及综合利用角度对电解锰渣进行了分析,为电解锰渣的资源化利用提供参考.【期刊名称】《铜仁学院学报》【年(卷),期】2018(020)003【总页数】5页(P38-42)【关键词】电解锰渣;物相组成;综合利用;资源化【作者】杨晓红;向欣;林丽荣;张露露【作者单位】铜仁学院材料与化学工程学院,贵州铜仁 554300;铜仁学院材料与化学工程学院,贵州铜仁 554300;铜仁学院材料与化学工程学院,贵州铜仁554300;铜仁学院材料与化学工程学院,贵州铜仁 554300【正文语种】中文【中图分类】X7050.引言锰是国民经济发展中重要的战略资源之一,锰及锰的化合物(如:MnO2Mn3O4、MnSO4)广泛应用于化学、医药、冶金、建筑材料、电子、农牧业等领域[1]。
我国电解锰产量占全球产量的98%以上,是世界电解锰生产、消费和出口大国[2]。
我国电解锰工业主要集中在锰矿资源丰富的广西、湖南、贵州、云南、重庆市和辽宁省等地。
2016年我国电解锰产量为101万吨,其中约72万吨采用国产碳酸锰矿石生产[3],随着矿石的不断开采,我国的锰矿石品位不断降低,加上压滤工艺等限制因素,导致每生产1吨电解锰就会产生约9~11吨酸性废渣。
据统计,截至2012年,我国堆存电解锰渣已达7784万吨,且以每年1000万吨的速度增加[4-5]。
电解锰渣是碳酸锰矿石经酸解、中和、压滤、除杂后产生的酸浸渣、硫化渣和阳极渣的混合体[6]。
大量锰渣的堆积不仅会占用大量土地资源,同时锰渣中含有过量氨态氮、硫酸盐、以及超过国家环保排放标准的铬、镍、铜、锰等重金属离子,将对周围土壤造成污染,并随雨水流入河流及地下将造成水体污染,危害作物生长及人类健康。
电解锰废水处理技术现状及展望杜兵;周长波【摘要】概述了电解锰废水的来源、特征及危害,着重综述了近年来电解锰废水处理技术的研究和进展.指出除了絮凝沉降法,微电解法、铁氧体法、改性高分子去除法都是今后研究的焦点.特别是随着处理重金属废水技术的发展,某些处理方法可能会在今后的电解锰废水处理中得到应用.此外,针对存在的问题提出了建议和展望,指出研究和发展新工艺、加强多种技术的综合利用是治理电解锰废水的有效途径.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2010(030)012【总页数】4页(P34-37)【关键词】电解锰废水;微电解法;铁氧体法;改性高分子去除法【作者】杜兵;周长波【作者单位】中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京,100083;中国环境科学研究院,北京,100012【正文语种】中文【中图分类】X703.1金属锰作为一种重要的冶金、化工原材料,为我国工业的快速发展做出了较大贡献,在国民经济中具有十分重要的战略地位〔1〕。
我国电解锰工业虽然起步晚,但发展很快,目前已经成为世界上最大的电解锰生产、出口和消费大国。
在我国纯锰主要通过电解法制得,且95%以上的电解锰企业是以碳酸锰矿为原料,采用酸浸、复盐电解工艺制锰,其工艺流程如图 1 所示〔2-3〕。
由图1可知,电解锰生产产生的主要污染源是钝化废水、洗板废水、车间地面冲洗废水、滤布清洗废水、板框清洗废水、清槽废水、渣库渗滤液、厂区地表径流、电解槽冷却水等。
每生产1 t电解锰会产生工艺废水 10~25 m3,排放冷却水150~300 m3〔4〕。
我国现有电解锰企业126家,电解锰产量已超过100万t/a,产生的废水约为3.25亿t/a。
治理电解锰废水的关键是加强管理,严格做到“清污分流、雨污分流、污污分流”,严格控制吨产品新鲜用水量〔4〕,对废水温度高的要降温,悬浮物高的要澄清,存在有害物质的要除去有害物质,通过采用循环冷却水以节省水源供水量等〔2〕。
第38卷第6期2020年12月中 国 锰 业CHINA′SMANGANESEINDUSTRYVol.38No.6 Dec.2020收稿日期:2020-08-29作者简介:徐金荣(1989-),男,广西玉林人,工程师,从事有色金属矿山的建设和管理、矿石的加工和利用。
E mail:1036092811@qq.com。
电解锰渣无害化处理技术及资源化利用研究进展徐金荣(中信大锰矿业有限责任公司,广西南宁 530029)摘 要:电解锰渣是电解锰采用湿法冶炼生产过程中产生的浸酸压滤渣。
随着我国电解锰产量的不断提高和原矿品位的下降,锰渣堆存量直线上升。
一方面,锰渣中含有多种污染物,对地表水以及土壤、地下水体具有巨大的污染性;另一方面,渣坝的高势能也成为溃坝灾害的重要隐患。
电解锰渣的优化处理越来越成为锰矿企业安全生产和可持续发展的重大考验。
基于当前电解锰渣在无害化处理和资源化利用的研究现状,总结了各处理方法的优越点,并将电解锰渣资源化利用研究与等发展应用前景相结合,探索锰渣在高效率无害化处理、有机化肥制备、新材料制备等研究方向,实现环保型、经济型的锰渣无害化处理及其资源化利用。
关键词:电解锰渣;无害化处理;资源化利用中图分类号:X781.1 文献标识码:A doi:10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2020.06.0020 前 言当前,我国电解金属锰(以下简称:电解锰)以湿法冶炼的方法进行生产为主,其主要生产流程包括用锰矿石经酸浸获得锰盐,再经过电解槽电解析出得到纯的锰金属。
电解锰渣则是电解锰采用湿法冶炼生产过程中产生的浸酸压滤渣。
据统计,作为全球最大的电解锰生产国和消费国,同时也是电解锰最大出口国,2018年中国大陆存电解锰厂家达49家,产能达到了226万t,年产量达到了149万t,占全球总产量的97%[1](见表1)。
根据当前的技术条件,每生产1t电解锰约产生电解锰渣8~16t,据统计,我国已堆存电解锰渣量或超过1亿t,每年新增量也超过1000万t[2 3];随着碳酸锰原矿石品位的下降,电解锰渣的排放量也会不断增大。
电解锰渣处理方法研究背景和现状1电解锰渣概述 (1)1.1 电解锰渣的来源 (2)1.2 电解锰渣的性质特点 (3)(1) 电解锰渣的物理性质 (3)(2) 电解锰渣的化学组成 (3)(3) 电解锰渣的矿物组成 (4)(4) 电解锰渣中锰元素的存在形态 (4)(5) 锰对人体的毒性 (4)1.3 电解锰渣的环境危害 (5)2 电解锰渣处理方法及其研究现状 (5)2.1 固化稳定化处理 (6)2.2 资源化利用技术 (7)①水泥调凝剂应用 (8)②农用肥料应用 (8)③生产建筑材料 (8)3电解锰渣环境特性 (9)3.1腐蚀性 (9)3.2放射性 (9)3.3浸出毒性 (9)1电解锰渣概述金属锰是冶金、航天、化工等工业部门的关键基础材料,锰矿资源属于国家战略资源之一。
在众多工业部门中,冶金行业是最重要的用锰行业,其用锰量占锰总量的90%以上。
世界锰矿资源及锰生产分布呈现相对集中的特点。
下表为世界锰金属储量分布表:虽然世界上锰矿资源在不少国家有分布,且在这些国家锰矿资源开发也有所开展,但由于电解锰行业是高污染行业,环境保护等诸多方面的原因使得一些发达国家停止了锰的生产,现世界锰生产企业主要分布在为数不多的几个国家。
以上锰矿主要产地中,除中国外均是世界锰矿石主要出口国。
亚洲主要钢铁生产大国,如中国、日本、韩国三国2004年进口锰矿石占世界销量的50%左右。
由于基础建设的需要,我国是世界最大的钢铁生产基地,我国金属锰用量亦为全球第一。
中国是世界主要锰的生产大国。
中国电解锰企业主要分布在湖南、贵州、重庆、广西、四川、湖北、陕西等10 个省、市、自治区,湖南、贵州、重庆、广西4 省(市、自治区) 占总生产能力90 %以上。
湖南、重庆、贵州三省市交界地更有“锰都”的美誉。
这些地区相当部分的财政收入都来源于电解锰生产企业。
1.1 电解锰渣的来源固体废弃物的来源主要有两大类:第一类是生产过程中所产生的固体废物,称为生产废物;第二类是产品进入市场后在流动过程中和使用过程中产生的固体废弃物,称生活废物,俗称垃圾。
电解锰废渣重金属对周边农田土壤的污染及模拟酸雨作用下的溶出特性杨爱江;吴维;袁旭;莫开燕;吴永贵【摘要】为综合评估电解锰废渣堆场在酸雨作用下溶出的重金属对周边农田造成的环境污染程度,采用定点取样和实验室分析相结合的方法对废渣堆场周边不同范围土壤进行了现场污染调查和采样分析,用不同pH溶液模拟酸雨对电解锰废渣进行浸出和淋溶试验。
结果表明:渣场周边5m处土壤中Se、Cr、Zn、Ni、Pb含量均高于电解锰废渣与底泥;在渣场50m处农田土壤中Mn含量为287mg/kg,超过《土壤环境质量标准》中规定阈值250mg/kg;Cr浓度为233.7mg/kg,已接近标准规定的阈值250mg/kg。
Mn、Se、Zn、Cr、Ni、Pb等重金属的浸出浓度随pH的升高而降低,pH为4.5时,浸出液中Mn、Se浓度达到729mg/kg和14.05mg/kg,分别超过《污水综合排放标准》中规定的阈值552倍和10.13倍;在酸雨淋溶前期约100min内,电解锰废渣中重金属随淋溶液溶出明显,酸雨pH值的降低会加剧电解锰废渣对周边环境的影响。
【期刊名称】《贵州农业科学》【年(卷),期】2012(040)003【总页数】4页(P190-193)【关键词】电解锰渣;重金属;模拟酸雨;浸出实验;淋溶实验【作者】杨爱江;吴维;袁旭;莫开燕;吴永贵【作者单位】^p【正文语种】中文【中图分类】S19电解锰废渣包括酸浸渣、阳极泥、硫化渣、含铬废渣等。
据统计,每生产1 t电解锰粉所排放的酸浸渣量为7~9 t,若处理不当,将对环境造成严重污染[1-2]。
我国的电解锰企业大都是将废渣送到堆场,采用筑坝湿法堆存,但绝大部分渣库建设未考虑防渗问题[3-4],渣库“跑、冒、滴、漏”现象严重[5]。
在大气降雨作用下,电解锰废渣中重金属等化学组分随地表径流流入或渗透到周围水体和土壤中,从而对下游水生生态系统及农业生态系统造成严重的环境污染和安全隐患[6]。
2024年电解锰生态修复市场调研报告摘要本报告对电解锰生态修复市场进行了调研和分析。
首先,报告介绍了电解锰生态修复的基本概念和原理。
然后,对电解锰生态修复市场的规模、竞争格局和现状进行了详细分析。
接着,报告对电解锰生态修复市场的发展趋势和机遇进行了展望,并提出了相应的建议。
最后,在总结和展望中,报告指出了电解锰生态修复市场的发展潜力和挑战。
1. 引言电解锰生态修复是在环境污染治理领域中的一种重要技术。
它通过利用电解锰技术,将锰离子还原成固体锰氧化物,在污染土壤或水体中形成锰氧化物沉淀物,从而修复环境。
电解锰生态修复技术具有高效、节能、无二次污染等特点,被广泛应用于各种环境污染修复项目中。
2. 电解锰生态修复市场规模分析根据调研数据,目前电解锰生态修复市场规模呈现稳步增长的趋势。
从行业应用角度来看,锰污染修复项目是电解锰生态修复市场的主要应用领域。
随着环保意识的增强和环境管理政策的加强,电解锰生态修复市场有望进一步扩大。
3. 电解锰生态修复市场竞争格局分析目前,电解锰生态修复市场竞争比较激烈,主要竞争者包括国内外知名企业和科研机构。
国内企业在技术研发和生产规模上具有一定的优势,但在品牌知名度和市场拓展方面较欠缺。
国外企业则在品牌知名度和市场份额上占据一定优势。
未来,电解锰生态修复市场竞争可能进一步加剧。
4. 电解锰生态修复市场现状分析当前,电解锰生态修复市场主要面临技术壁垒、政策限制和市场需求不确定性等问题。
市场上存在一些技术先进、产品质量稳定的电解锰生态修复企业,但也有一些小型企业在技术和质量上无法达到市场要求。
目前,政府对电解锰生态修复市场的管理还相对松散,市场准入门槛不够严格。
5. 电解锰生态修复市场发展趋势和机遇展望在未来几年,电解锰生态修复市场有望继续保持快速增长。
首先,随着环保意识的提高,电解锰生态修复技术将得到更多应用和推广。
其次,政府在环保治理方面的政策支持力度将进一步加大,为电解锰生态修复市场提供更好的发展机遇。
第23卷第8期2010年8月环境科学研究Research of Environmental Sciences Vol.23,No.8Aug.,2010电解锰废渣综合利用研究进展周长波1,何捷2,孟俊利1,彭晓成1,段宁11.中国环境科学研究院,北京1000122.中国建筑材料科学研究总院,北京100024摘要:电解锰废渣是电解金属锰生产过程中产生的过滤酸渣,其中含有大量有害物质.随着电解锰行业的快速发展,产生的大量电解锰废渣引发了严重的环境问题,对其的处理处置已成为电解锰行业和环保领域的研究热点.在对电解锰废渣特性整理和分析的基础上,对国内外处理方法和资源化综合利用(如有价金属回收、制造建材制品、农业混配肥及铺路材料等)的现状进行了总结和回顾,分析了各种资源化方法的优缺点、应用前提和研究进展.针对资源化利用的现实问题,提出了电解锰废渣资源化利用必须遵循的原则:利用成本低、市场需求大或者产品附加值高等.最后指出用电解锰废渣作筑路材料或建材原料的研究方向.关键词:电解锰废渣;特性;治理;综合利用;进展中图分类号:X705文献标志码:A文章编号:1001-6929(2010)08-1044-05Advances in Comprehensive Utilization of Electrolytic Manganese SlagZHOU Chang-bo 1,HE Jie 2,MENG Jun-li 1,PENG Xiao-cheng 1,DUAN Ning 11.Chinese Research Academy of Environmental Sciences ,Beijing 100012,China2.China Building Materials Academy ,Beijing100024,ChinaAbstract :Electrolytic manganese slag ,a kind of filtered acid residue produced in the process of electrolytic manganese production ,contains large amounts of hazardous substances.The rapid development of the electrolytic manganese industry has produced a large number of manganese slags ,which have caused serious environmental problems.The treatment and disposal of electrolytic manganese slag has become a research hotspot in the fields of electrolytic manganese production and environmental protection.Based on the analysis of manganese slag characteristics ,the present study summarized the current domestic and international situation regarding the comprehensive utilization of electrolytic manganese slag.The main applications of manganese slag were discussed as follows :recovering valuable metal ,building material products ,and agriculture and road materials.The pros and cons ,applied prerequisites and research advances of each utilization method of manganese slag were discussed and analyzed.According to paractical problems for cyclic utilization of manganese slag ,the following principles were proposed for utilization study on electrolytic manganese slag :low cost ,large market demands and high added value.In addition ,the future research directions of electrolytic manganese slag as road or construction materials were pointed out.Key words :electrolytic manganese slag ;characteristic ;treatment ;comprehensive utilization ;advance收稿日期:2009-11-16修订日期:2010-02-24基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务专项(2009KYY209)作者简介:周长波(1973-),男,山东莱芜人,副研究员,博士,主要从事清洁生产及资源综合利用研究,zhoucb@.锰是国民经济中重要的基础物资和国家重要战略资源之一.继美国、日本、瑞典和加拿大等国将锰列入国家战略物资之后,我国在“十一五”期间也将锰列入了国家战略资源.纯锰主要通过电解法和还原法制得,其中电解法制锰约占纯锰制取总量的95%以上[1].我国电解锰企业在湖南、重庆、贵州、广西、湖北和四川等11个省、直辖市、自治区都有分布,但主要集中在湖南、贵州和重庆交界地区,近几年广西产能也增长迅速.目前我国已成为全球最大的电解锰生产国、消费国和出口国[2].据统计,2008年电解锰产能达187.9ˑ104t ,产量达113.9ˑ104t ,分别占全球的98%和97%.电解锰作为一种重要的冶金、化工原材料,为我国工业发展和地区经济建设作出了巨大贡献.但电解锰行业作为典型的湿法冶金行业,在其快速发展的同时,也引发了严重的环境污染,其中电解锰废渣污染尤为突出.电解锰废渣(也称锰渣)是在碳酸锰矿粉加入第8期周长波等:电解锰废渣综合利用研究进展硫酸溶液生产电解金属锰的过程中产生的过滤酸渣.据统计,每生产1t 电解锰粉所排放的酸浸渣量为7 9t [3].随着矿石品位越来越贫化,吨电解锰产渣量还会大幅增加[4].目前国外电解锰企业对电解锰废渣一般采用尾库处置,要求较为严格[5],而我国电解锰企业大都将废渣输送到堆场,筑坝湿法堆存,不仅占用土地,而且大量有害物质渗透到土壤、地表水和地下水中[6],存在严重的环境污染和安全隐患.最大限度地降低电解锰废渣的危害,并进行多渠道的综合利用,已迫在眉睫.1电解锰废渣的基本性能和主要污染物1.1组成电解锰废渣为黑色细小的泥糊状粉体物质,颗粒细小,粒径小于30μm 的颗粒占83.33%,且近50%的颗粒粒径集中在15 30μm 之间;保水性好,平均含水量在31.97%;湿渣紧堆密度为2029kg /m 3,干粉紧堆密度为976kg /m3[7].刘胜利[8]对具有代表性的电解锰废渣进行的成分分析结果表明,其主要由SiO 2,CaO 和Mn 等组成,有价金属元素含量均小于0.01%(质量分数,下同),无回收价值,但w (锰)在8%以上,可考虑单独回收.电解锰废渣中的金属矿物主要有菱锰矿、软锰矿、褐铁矿和黄铁矿等,脉石主要由石英、炭质、黏土和石膏等多种脉石矿物组成.李坦平等[7]对电解锰废渣105ħ的烘干料进行了分析,其主要化学成分为SiO 2,Al 2O 3,Fe 2O 3,CaO 和SO 3,其中w (SO 3)为21.23%,由此推算w (CaSO 4·2H 2O )为45.64%,可认定电解锰废渣是一种含CaSO 4·2H 2O 较高的工业废料.1.2电解锰废渣中的污染物电解锰废渣呈酸性,其浸出液的pH 为5.9 6.6;w (硫酸盐),w (氨氮)和w (锰)最高分别为63324,2987,34762mg /kg [9];w (砷),w (汞)和w (硒)也较高,最大值分别为3819,3213,3018mg /kg.喻旗等[10-11]进行了电解锰废渣的浸出试验研究,监测指标为总锰、总铅、总镉、总锌、总铜、总砷和总汞含量,结果表明,废渣浸出液中主要污染物均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—1996)中的浸出毒性鉴别值,电解锰废渣属一般工业固体废物(Ⅱ类).而胡南等[12]在对电解锰废渣的浸出毒性及无害化处理的研究中发现,浸出液中ρ(镉)高出《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准4.1倍,高出《有色金属工业固体废物浸出毒性实验方法标准》(GB5086—85)的规定值(0.3mg /L ),而镉属于第1类污染物,认为该类废渣在处置前必须进行无害化处理.2电解锰废渣的处理处置在电解锰行业环境问题中,电解锰废渣污染尤为突出.在美国和日本等发达国家,这类废渣都在与消石灰混合被固化处理后,掩埋在处理场.其后美国和日本等国从节约能源和保护环境的角度出发,靠市场和行政手段关停了电解锰相关企业.世界电解锰第二大生产国南非采用尾库处置,但成本极高[5].目前我国电解锰企业大都将废渣输送到堆场,筑坝湿法堆存,但这些渣库的现状令人但扰:①渣库建设未进行工程地质勘探;②未聘请具有相关资质的专业设计院所按尾渣坝建设要求设计;③绝大部分渣库建设未考虑防渗和侧渗等问题[13].这些废渣在很长时间内通过地表径流及地下渗沥作用继续污染地表山塘、水库及地下水.如何安全处置和综合利用这些废渣成为一个亟待解决的问题.3综合利用电解锰废渣已成为电解锰企业、社会的一个难题,如能对其加以合理开发利用,不仅会产生良好的环境效益和社会效益,同时还将给企业带来良好的经济效益.为此,部分学者在电解锰废渣的综合利用方面作了探索性研究.3.1电解锰废渣中回收锰目前每生产1t 电解锰要产生7 9t 的废渣,废渣中残留了30%以上的电解液,其中可溶性锰约占废渣干质量的1.5% 2.0%.卿富安[14]把电解锰废渣与清水在打浆机中混合成浆后,将过滤后的滤液进行蒸发浓缩,当ρ(锰)浓缩到约36g /L 时,停止加热,冷却结晶分离出硫酸铵等晶体,液体进入电解程序.刘胜利等[15]对具有代表性的锰渣进行成分分析,发现w (锰)在8%以上,故利用锰矿物与其他矿物的比磁化系数差别较大的特点,选用磁选方案回收锰.处理方法是:首先对锰渣预先磨矿,然后强磁粗选,再强磁扫选,得到了w (锰)为29.61%的精矿,产率为19.18%,金属回收率为60.81%.左宗利[16]采用SHP 湿式磁选机对w (锰)为8.74%的电解锰废渣进行选别试验,获得了w (锰)为26.49%的精矿,产率为16.23%,金属回收率为49.72%.欧阳玉祝等[17]用8-羟基喹啉、黄原酸钾、十六烷基三甲基溴化铵、磷酸三丁酯和柠檬酸5种物质作浸取助剂,考察了在助剂作用下超声辅助浸取电解5401环境科学研究第23卷锰废渣中锰的效果.结果表明:用1%的柠檬酸作浸取助剂,在液固比(g /mL )为1ʒ4,酸矿比(mL /g )为0.3ʒ1,浸取温度为70ħ的条件下,超声浸取15min ,锰浸出率平均可达57.28%,是加热酸浸法的2.72倍,是无助剂超声辅助浸取法的1.52倍.LI 等[18]利用超声波浸取电解锰废渣中金属锰,当温度为333K ,颗粒粒径为0.2mm ,溶剂与锰渣之比为4mL /g ,浸出时间为35min ,添加剂用量为8mg /g 时,锰的浸出率达到90%.李志平等[19]研究了浸取环境对浸出效果的影响,指出最佳浸取条件为:矿渣质量比为3ʒ1,液固比为3ʒ1(g /mL ),浸取液pH 为2.0,浸取温度60ħ,浸取时间3h ,锰浸取率可达42.38%.尽管使用化学浸取法和超声浸取法提取锰渣中锰的效果较好,但这些方法条件要求苛刻、操作复杂、回收成本较高,从而限制在实践中的应用.很多中小型企业在燃煤过程中会有少量SO 2产生,SO 2可与MnO 2,MnO 反应生成MnSO 4,为此宁平等[20]进行了电解锰废渣吸收低浓度SO 2的研究,所得产品中w (MnSO 4·H 2O )可达94.12%,结果较为理想,但距离应用还有很多问题需要解决.3.2电解锰废渣作全价肥电解锰废渣中含有有机质、锰、硒、氨氮、钾、钠、铁和硼等营养元素或物质,都是植物生长所必须的,为其用作全价肥提供了可能.兰家泉等[21-23]将经过处理的电解锰废渣调配成富硒全价肥,并研究施用该肥后农作物的生产情况.结果表明,施用适量的电解锰废渣混配肥能促进农作物的营养生长,与对照组相比,小麦、水稻和油菜在苗期生长旺盛,植株鲜质量分别增加了41.19% 156.19%,7.2%和22.2%;同时,施用混配肥后,土壤理化性状得到了改善,有利于作物根系的生长.田定科等[24]对烤烟大田施用不同用量的电解锰废渣混配肥的肥效试验证明,混配肥能促进烤烟的生长,提高烟叶品质,对烤烟具有较好的肥效应.王槐安[25]发明了对电解锰废渣进行磷化处理制取全价肥的专利方法,在电解锰废渣中加入5% 10%的生磷矿粉,经搅和熟化后,即可制得富含各种农作物所需营养成分的全价肥.虽然用电解锰废渣制造肥料的方法早已见诸中外文献,且肥效特性也已得到验证[26],但迄今为止,仍鲜见在实践中成功推广的报道,在电解锰行业也鲜见实证.原因可能有:①该肥料对农作物的肥效不如氮肥和磷肥来得迅速和显著,因而得不到农民的重视和认可;②绝大部分电解锰企业生产过程中都有用硫化物去除微量重金属的步骤,因而废渣中含有硫化物,而肥料中硫化物的存在会腐蚀禾根.电解锰废渣混配肥中硫化物对禾苗的负面影响鲜见报道,因此用其制成全价肥技术需要进一步研究和评价.3.3电解锰废渣作水泥缓凝剂水泥熟料磨成细粉与水相遇后会很快凝固,致使无法施工,一般通过掺入天然石膏以调节凝结时间.电解锰废渣中含有无水硫酸钙,其溶解度高于二水石膏,但溶解速度略低于二水石膏,因此冯云等[27-29]开展了利用电解锰废渣替代(或部分替代)天然石膏作水泥缓凝剂的研究.结果表明,用电解锰废渣作水泥缓凝剂在理论与试验中均是可行的,其中部分替代石膏的水泥性能优于全部替代.关振英[30]进行了电解锰废渣全部替代和部分替代石膏作水泥缓凝剂的试验.结果表明,电解锰废渣完全可以用作普通硅酸盐水泥的缓凝剂,添加量在国家标准范围以内,凝结时间正常,安定性合格,最佳掺量为1.5% 2.0%.刘惠章等[31]将电解锰废渣分别在105ħ进行低温烘干和300ħ高温锻烧处理,然后用其替代石膏配制水泥,并按国家标准检测方法对水泥性能进行了检测.结果表明,电解锰废渣的缓凝作用虽比天然石膏略差,但可完全替代天然石膏生产水泥;高温锻烧处理后电解锰废渣的缓凝和增强作用均优于低温烘干料.国外也有专利研究了用电解锰废渣制造水泥的方法,但考虑到运输费用和环保方面的问题,电解锰企业很难作出自建水泥工厂的决策.3.4电解锰废渣作墙体材料目前,全球生产电解锰的国家只有中国和南非,对电解锰废渣制备建材的研究也仅局限于这2个国家.南非锰金属公司(MMC )进行了用电解锰废渣生产烧结砖的试验.结果表明,在电解锰废渣适当添加比例下,所制标砖(230mm ˑ113mm ˑ65mm )达到了相关建材标准.但电解锰废渣中可溶性物质没有得到有效固化,在使用标砖建造的墙面上,出现了黄褐色的污点,影响了建筑物的美观.MMC 公司没有继续深入研究,该技术也没有得到实际应用.自很多地区禁止使用黏土砖以来,电解锰废渣能否成为新型制砖材料受到众多关注.由于电解锰废渣中主要含SiO 2,CaO ,Fe 2O 3和Al 2O 3等,因此较适合做制砖原料.在制作黏土砖时添加3% 10%6401第8期周长波等:电解锰废渣综合利用研究进展的电解锰废渣,烧制的红砖不仅外形美观,而且强度可提高1个等级,该技术已在湖南省娄底市得到了应用.但存在的问题就是电解锰废渣掺加量很少,如果继续提高掺加量,砖的强度将会降低,从而影响质量.刘胜利[8]利用选矿(预先磨矿、强磁粗选和强磁扫选)后的电解锰废渣与黏土混合制砖,尾矿与黏土质量比为7ʒ3,烘干4h,温度100ħ时制作的砖可达国家一级民用砖标准,抗压强度为75 kg/cm2.但该方案需用到选矿设备,使制砖成本大大增加,因此并未投入使用.用电解锰废渣制砖还存在种种问题,但相对而言,在制砖方面可掺加量相对较大.随着我国城镇建设的飞速发展,砖等建筑材料需求急剧增加,根据国家政策,研究原材料来源广泛、电解锰废渣添加比例高、生产成本低、不添加黏土、产品质量高的制砖技术,最具开发前景.3.5电解锰废渣作铺路材料用电解锰渣作铺路材料的报道鲜见.但是徐风广[32]研究了用含锰废渣(苯胺法生产对苯二酚过程中产生的工业废渣)代替天然黏土作为公路路基回填土,将含锰废渣和消石灰按一定配比进行混合.结果表明,含锰废渣完全能够代替一般黏土作为路基回填土,其抗冻、抗水性能较好,膨胀率低.徐风广[32]所研究的含锰废渣的化学成分与电解锰废渣的化学成分相似,因此电解锰废渣有望在路基材料方面获得应用.4结论电解锰废渣堆积量大,对环境造成极大污染.近年来,国内外学者对电解锰废渣的综合利用进行了一些研究,但迄今为止,虽然一些研究项目的应用前景看好,但工业化利用方面却进展缓慢,还没有真正意义上的工业化利用实例.要真正实现电解锰废渣的资源化利用,必须遵循以下原则:a.对电解锰废渣特性进行深入研究.进一步加强对电解锰废渣特性的研究,应有系统、科学的研究规划,为多途径利用(如物理方法、化学方法和生物方法等)奠定基础.b.综合利用电解锰废渣的成本不能太高.对企业而言,最重要的是实现利润的最大化.即便有了最先进的技术,但综合成本过高,企业“入不敷出”,这样的技术毫无意义.c.市场需求量大或附加值高.废弃物的资源化利用可分为粗放型和精细型2种.粗放型利用所开发的产品,应该是成本低、工艺简单,尽管利润不高,但有较大的市场需求,这样才能从根本上解决大量废渣所带来的环境问题.精细型工艺可复杂,成本可较高,但应有高的附加值,高的利益回报才能使企业加大投入.回收有价金属技术不仅能有效地降低电解锰废渣对土壤或地下水的污染,而且还能回收金属锰等资源.目前这方面的技术不仅要解决工程应用阶段存在的问题,而且要尽量降低技术成本.用电解锰废渣作筑路填料或建材原料,具有消耗量大和成本低等优点,可大大减少了废渣污染问题,但这方面还鲜见成功应用的报道,考虑到电解锰废渣日益增多和污染严重的现实,相关研究十分迫切.为高效利用电解锰废渣,实现最佳的经济效益、环保效益和社会效益,还需要加大其在非建材领域的利用研究.参考文献(References):[1]王运敏.中国的锰矿资源和电解金属锰的发展[J].中国锰业,2004,22(3):26-30.[2]熊素玉,张在峰.我国电解金属锰工业存在的问题与对策[J].中国锰业,2005,23(1):10-22.[3]姜焕伟.电解金属锰生产中的废水排放与区域水质污染[J].中国锰业,2004,22(1):5-9.[4]谭柱中.2006年中国电解金属锰工业的发展和2007年运行态势及市场形势展望[J].中国锰业,2007,25(3):3-6.[5]王槐安.释论电解锰“废渣”资源构效之惠企[J].湘西科技,2001(1):6-9.[6]姚俊,田宗平,吴文学,等.电解锰废水及水底沉积物中重金属元素对流域污染的研究[J].吉首大学学报,1999,20(3):30-33.[7]李坦平,周学忠,曾利群,等.电解锰渣的理化特征及其开发应用的研究[J].中国锰业,2006,24(2):13-16.[8]刘胜利.电解金属锰废渣的综合利用[J].中国锰业,1998,16(4):34-36.[9]姜焕伟,谢辉,朱苓,等.电解金属锰生产中的废水排放与区域水质污染[J].中国锰业,2004,22(1):5-9.[10]喻旗,罗洁,涂文忠.电解金属锰生产的污染及其治理[J].中国锰业,2006,24(3):42-45.[11]沈华.湘西地区锰渣污染及防治措施[J].中国锰业,2007,25(2):46-49.[12]胡南,周军媚,刘运莲,等.硫酸锰废渣的浸出毒性及无害化处理的研究[J].中国环境监测,2007,23(2):49-52.[13]黄玉建.广西大新布康电解金属锰渣库建设技术经济分析雏议[J].中国锰业,2007,25(4):28-30.[14]卿富安.一种电解锰渣综合利用的工艺:中国,200810044775.3[P].2008-11-19.[15]刘胜利.电解金属锰废渣的综合利用[J].中国锰业,1998,16(4):34-36.7401环境科学研究第23卷[16]左宗利.电解锰废渣回收利用的试验研究[J ].湖南冶金,1996,(6):9-11.[17]欧阳玉祝,彭小伟,曹建兵,等.助剂作用下超声浸取电解锰渣[J ].化工环保,2007,27(3):257-259.[18]LI H ,ZHANG Z ,TANG S ,et al .Ultrasonically assisted acidextraction of manganese from slag [J ].Ultrasonics Sonochemistry ,2008,15(4):339-343.[19]李志平,彭小伟,欧阳玉祝.浸取环境对电解锰废渣中锰浸取的影响[J ].吉首大学学报:自然科学版,2006,27(2):101-103.[20]宁平,陈亚雄,孙佩石,等.含锰废渣吸收低浓度SO 2生产MnSO 4·H 2O 研究[J ].环境科学,1997,18(6):58-60.[21]兰家泉.电解金属锰生产“废渣”———富硒全价肥的开发利用研究[J ].中国锰业,2005,23(4):27-30.[22]兰家泉,王槐安.电解金属锰生产废渣为农作物利用的可行性[J ].中国锰业,2006,24(4):23-25.[23]兰家泉.玉米生产施用锰渣混配肥的肥效试验[J ].中国锰业,2006,24(2):43-44.[24]田定科,罗来和.烤烟生产施用锰渣混配肥的肥效试验[J ].中国锰业,2007,25(2):25-26.[25]王槐安.电解金属锰废渣作为肥料的应用:中国,CN95112500.1[P ].1996-07-31.[26]谢显明.电解渣及其研制品的肥效特性分析[J ].中国锰业,1999,17(4):46-48.[27]冯云,刘飞,包先诚.电解锰渣部分代石膏作缓凝剂的可行性研究[J ].水泥,2006(2):22-24.[28]冯云,陈延信,刘飞,等.电解锰渣用于水泥缓凝剂的生产研究[J ].现代化工,2006,26(2):57-60.[29]高松林,冯云,宋利峰,等.电解锰渣替代石膏作为水泥调凝剂的试验[J ].水泥技术,2001(6):75-76.[30]关振英.电解锰生产废渣用作水泥生产缓凝剂的研究[J ].中国锰业,2000,18(2):36-37.[31]刘惠章,江集龙.电解锰渣替代石膏生产水泥的试验研究[J ].水泥工程,2007(2):78-81.[32]徐风广.含锰废渣用于公路路基回填土的试验研究[J ].中国锰业,2001,19(4):1-3.(责任编辑:孙彩萍)8401。