CN101914684A - 一种锰冶金浸出渣无害化处理及综合利用方法 - Google Patents

Abstract

一种锰冶金浸出渣无害化处理及综合利用的方法，其包括以下步骤：(1)对锰渣进行洗涤：在浸出渣中加入相当于锰渣重30%-200%的水，进行逆流洗涤；(2)将步骤(1)所得逆流洗涤过的锰渣分级，磁选回收未反应锰矿；(3)将步骤(1)所得洗渣水澄清后放入预热器预热，温度升高至60℃～90℃，再放入蒸发器内蒸发浓缩至硫酸锰浓度达到10wt%～50wt%后，返回制液车间利用。采用本发明处理电解锰浸出渣，设备投资少，生产成本低，且可对水溶的硫酸锰、硫酸铵以及不可水溶的碳酸锰、二氧化锰进行全面回收，既可对锰渣进行无害化处理，减少环境污染，又可全面回收利用有经济价值的资源。

Description

一种锰冶金浸出渣无害化处理及综合利用方法

技术领域

本发明涉及一种锰冶金浸出渣无害化处理及综合利用的方法，尤其是涉及一种电解金属锰、电解二氧化锰等锰制品湿法冶金过程中产生的废弃锰滤渣的无害化处理及其综合利用的方法。

背景技术

我国是锰制品生产大国，电解金属锰年生产能力已达到200万吨，实际年产量亦达80万吨。由于锰矿品位越来越低，仅金属锰厂每年至少产生锰滤渣（或称滤渣或锰渣）680万吨。压滤后滤渣中含液重量平均按最低25%计算，上述滤渣中带走的硫酸锰溶液达170万吨，溶液中硫酸锰含量平均按110g/L(Mn40g/L)计算，硫酸铵含量平均按120g/L计算，每年从这些滤渣中流失硫酸锰达18.7万吨(折合锰金属量6.8万吨，相当于Mn含量15%的碳酸锰矿45.3万吨)、硫酸铵达20.4万吨。此外，金属锰厂每年产生的680万吨锰滤渣，未反应的锰矿占总量的25%左右。这一部分资源也白白浪费了。

由于锰渣所含的硫酸锰、硫酸铵及其它硫酸盐大多是水溶性的，因而会渗入地下或随水流入江河湖海，造成严重的环境污染。又由于锰及其它元素的存在，这些锰渣即使用来生产建材，也存在很多隐患。利用一般的简单洗渣技术，因洗渣水太多，会破坏电解液的平衡而受到限制。

由于没有合适的技术手段和经济的处理办法，目前环保部门要求电解锰厂采用建防渗透渣坝的堆放方式避免造成环境污染。由于渣坝一般建在山谷，雨水冲洗、浸泡仍然会使可溶性物质进入水系，污染水源。尤其是，渣坝垮塌，锰渣进入江河，严重污染环境的恶性事故也时有发生。因此，如何高效、科学、经济地处理锰矿湿法冶金制液过程中的锰矿浸出渣，使之无害化，同时回收利用其中有价值的锰和铵盐，是一项涉及环境保护和资源节约的重要任务。

公告号为CN1180100C的专利文献公开了一种“利用废锰矿浸渣中的硫酸锰生产碳酸锰的方法”，回收利用废锰矿浸渣中夹带的硫酸锰生产碳酸锰，解决可溶性硫酸锰对环境造成的污染和充分利用矿产资源，其方法是用锰矿粉经硫酸浸取制备硫酸盐溶液后的废浸渣为原料，用水浸洗锰矿浸出渣回收其中的硫酸锰溶液，经去除杂质后与可溶性碳酸盐(例如碳酸氢铵)溶液反应，生产碳酸锰，再由碳酸锰制备其他相应的锰产品。其缺点是：提取了大部分可溶锰，但没有对未反应的锰矿进行回收，同时存在更严重的铵氮污染，由于大量铵盐存在，沉淀不很完全，回收率较低，且回收成本较高。

公开号为CN101348273A的专利申请公开了“ 一种可降低锰渣中锰含量的中和剂及其应用”， 该中和剂是一种BET值小于5m²/g的生石灰，其平均粒径为10～50μm。使用本发明之中和剂对硫酸浸出锰料液进行中和，中和温度 80-90℃，中和时间0.5-3Hr，可将锰渣中可溶性锰的浓度从数千ppm降低到2ppm以下，从而不必另行专门建造锰渣处理场，只需用硫酸对渗出水作简单的pH调整后，即可对外排放；也解决了有害物对地下水的渗透污染问题及雨季锰渣的泥浆化问题，但其没有对如何提取其中的有价成分给出技术方案，也没有对未反应的锰矿进行回收利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设备投资少，生产成本低，且可对水溶的硫酸锰、硫酸铵以及不可水溶的碳酸锰、二氧化锰进行全面回收，即可对锰渣进行无害化处理又可全面回收利用有经济价值的资源的方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的，其包括以下步骤：1）对锰渣进行洗涤：在浸出渣中加入相当于锰渣重30%-200%的水，进行逆流洗涤，然后进行固液分离，得逆流洗涤过的锰渣及洗渣水；洗渣水中锰离子浓度为5～40克/升，硫酸铵浓度20～120克/升；（2）磁选回收未反应锰矿：将步骤（1）所得逆流洗涤过的锰渣进行分级，对粒度+150目的物料进行磁选，回收其中未反应锰矿；也可以在步骤（1）的洗涤过程中同时进行分级，然后进行未反应锰矿磁选回收；对未反应充分的锰矿占很少比例的锰渣，考虑到经济性，降低处理成本，也可以不进行磁选回收；（3）回收硫酸锰和硫酸铵：将步骤（1）所得洗渣水通过静置或压滤澄清，再将澄清后的洗渣水放入预热器预热至60℃～90℃，然后放入蒸发器内蒸发浓缩或/和结晶，经蒸发器浓缩或/和结晶，至硫酸锰质量浓度达到10wt%～50wt%后，然后将硫酸锰和硫酸铵的浓缩液及晶体返回制液车间利用；或将硫酸锰和硫酸铵的混合晶体制成锰、铵复合肥使用，也可将硫酸锰和硫酸铵的混合晶体通过520℃以上煅烧，因硫酸铵易分解而分别得到硫酸锰和硫酸铵产品。

所述步骤（2）、（3）可改变顺序或同时进行。

所述步骤（1），逆流洗涤用设备可为逆流滚筒式洗矿机、立式单级浓密机或立式多级浓密机。

所述步骤（1），固液分离用设备优选带式过滤机。

所述步骤（2），分级设备优选采用湿法筛，磁选采用的设备优选湿式强磁磁选机。

所述步骤（3），所述蒸发器优选高效热泵蒸发器，即机械式蒸汽再压缩蒸发器，是一种新型高效蒸发设备。其工作原理是将蒸发器产生的二次蒸汽经压缩机压缩，提高二次蒸汽的压力，使二次蒸汽在较高的温度下凝结成水放出潜热，使溶液蒸发，这样潜热就被不断地循环利用, 从而减少对外界能源的摄取。二次蒸汽被冷凝成为洁净纯水，还可以在这种洁净纯水被排出过程中利用其余热对流入原液再实施预热，达到节能与环保的目的。与传统的蒸发器相比，该***具有：能耗低（节省80%以上能源）；结构简单，运行稳定，能做到零排放、循环使用水资源等优点。

采用本发明处理电解锰浸出渣，具有设备投资少，生产成本低，且可对水溶的硫酸锰、硫酸铵以及不可水溶的碳酸锰、二氧化锰进行全面回收，既可对锰渣进行无害化处理，减少环境污染，又可全面回收利用有经济价值的资源，实现资源节约的特点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

某电解锰厂浸出渣300吨/天，其中含液量30%（重量），所述溶液中硫酸锰含量110g/L(Mn40g/L)，硫酸铵含量120g/L。整个处理流程分为：洗渣、锰渣分级和磁选、洗渣水高效热泵浓缩三个部分。

（1）在锰浸出渣中加入相当于渣重50%的水，利用逆流滚筒式洗矿机进行连续逆流洗涤，使洗渣水中锰离子浓度达到15克/升，含硫酸铵45克/升，然后进行固液分离，矿渣中的硫酸锰含量1.8g/kg，硫酸铵含量1.8g/kg，总回收率93%；

（2）将步骤(1)所得固液分离后之逆流洗涤过的锰渣放入分级机，按粒径大小分成-150目及+150目，然后对+150目物料进行湿式强磁磁选，回收锰矿；选过的废渣可用于制砖或作其他用途；

（3）将步骤(1)所得固液分离后之滤液(即洗渣水) 静置12小时澄清，再送入预热器预热到80℃，然后送入高效热泵蒸发器进行浓缩，浓缩至硫酸锰浓度10wt%(需蒸发水分141吨)，浓缩液再返回制液车间利用。

通过回收，共得硫酸锰9吨、硫酸铵9.8吨；回收锰矿以干基计15吨，蒸发消耗电力4230kWh。

实施例2

某电解锰厂浸出渣300吨/天，其中含液量30%（重量），溶液中硫酸锰含量110g/L(Mn40g/L)，硫酸铵含量120g/L。整个处理流程分为：洗渣、锰渣分级和磁选、洗渣水高效热泵浓缩三个部分。

（1）在浸出渣中加入相当于渣重80%的水，利用浓密机进行三级逆流洗涤，使洗渣水中锰离子浓度达到11克/升，硫酸铵33克/升，然后，进行固液分离，矿渣中的硫酸锰含量1.5g/kg，硫酸铵含量1.5g/kg，总回收率95%；

（2）将步骤(1)第二级逆流洗涤后的锰渣放进分级机，同时进行第三级洗涤，按粒径大小分成-120目及+120目，然后对+120目物料进行磁选，回收锰矿；选过的渣可用于制砖或作其他用途；

（3）将步骤(1)所得固液分离后之滤液(即洗渣水) 静置24小时澄清，再送预热器预热到70℃，然后进高效热泵蒸发器进行浓缩，浓缩至硫酸锰质量浓度达到20%（需蒸发水分280.5吨），浓缩液及晶体返回制液车间利用。

通过回收，共得硫酸锰9.2吨；硫酸铵10吨；回收锰矿以干基计13吨，蒸发消耗电力8400kWh。

实施例3

某电解二氧化锰厂浸出渣300吨/天，其中含液量30%（重量），溶液中硫酸锰含量110g/L(Mn40g/L)，硫酸铵含量120g/L。整个处理流程分为：洗渣、高效热泵蒸发二个部分。

（1）在浸出渣中加入相当于渣重50%的水，利用浓密机进行三级逆流洗涤，使洗渣水中硫酸锰浓度达到15克/升，硫酸铵45克/升，然后进行固液分离，矿渣中的硫酸锰含量1.8g/kg，硫酸铵含量1.8g/kg，总回收率93%；

（2）由于锰渣中未反应完全的锰含量低，不进行分级、磁选，回收锰矿；

（3）将步骤(1)所得固液分离后之滤液(即洗渣水) 静置48小时澄清，再送入预热器预热到90℃，然后送高效热泵蒸发器进行浓缩，浓缩至硫酸锰质量浓度达到50%，需蒸发水分220.2吨，浓缩液及晶体再返回制液车间利用。

通过回收，共得硫酸锰9吨、硫酸铵9.8吨，蒸发消耗电力6600Kw/h。

以上实施例一、二均能将锰渣进行无害化处理且可将其中的硫酸锰、硫酸铵以及不可水溶的碳酸锰、二氧化锰进行全面回收，例三只对硫酸锰、硫酸铵进行回收，各例所蒸发溶液量可调，不会破坏电解锰生产线的溶液平衡；资源回收充分，只消耗少量电能，生产成本低，使用设备结构简单，工艺流程短，操作控制简便。但相比较，实施例1因对锰和铵以及锰矿均有较好的回收，没有新的污染物产生，环境友好；且工艺过程中加入的水较少，出蒸发器浓度较低，蒸发量较少，成本相对较低；实施例2和3因工艺过程中加入的水较多，或者出蒸发器浓度较高，因而蒸发量较大，成本相对较高；因此实施例1方案为最佳。即在保证洗渣效果的前提下尽可能少加水，在保证溶液平衡的前提下以尽可能低的浓度从蒸发器出料。

Claims (6)

1. 一种锰冶金浸出渣无害化处理及综合利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对锰渣进行洗涤：在浸出渣中加入相当于锰渣重30%-200%的水，进行逆流洗涤，然后进行固液分离，得逆流洗涤过的锰渣及洗渣水；洗渣水中锰离子浓度为5～40克/升，硫酸铵浓度20～120克/升；（2）磁选回收未反应锰矿：将步骤（1）所得逆流洗涤过的锰渣进行分级，对细度+150目的物料进行磁选，回收其中未反应锰矿；（3）回收硫酸锰和硫酸铵：将步骤（1）所得洗渣水通过静置或压滤澄清，再将澄清后的洗渣水放入预热器预热至60℃～90℃，然后放入蒸发器内蒸发浓缩或/和结晶，经蒸发器浓缩或/和结晶，至硫酸锰质量浓度达到10wt%～50wt%后，将硫酸锰和硫酸铵的浓缩液及晶体返回制液车间利用或直接制成硫酸锰和硫酸铵产品。

2.根据权利要求1所述的锰冶金浸出渣无害化处理及综合利用方法，其特征在于，所述步骤（1），逆流洗涤用设备为逆流滚筒式洗矿机、立式单级浓密机或立式多级浓密机。

3.根据权利要求1或2所述的锰冶金浸出渣无害化处理及综合利用方法，其特征在于，所述步骤（1），固液分离用设备为带式过滤机。

4.根据权利要求1或2所述的锰冶金浸出渣无害化处理及综合利用方法，其特征在于，所述步骤（2），磁选采用的设备为湿式强磁磁选机。

5.根据权利要求1或2所述的锰冶金浸出渣无害化处理及综合利用方法，其特征在于，所述步骤（3），所述蒸发器为高效热泵蒸发器。

6.一种锰冶金浸出渣无害化处理及综合利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对锰渣进行洗涤：在浸出渣中加入相当于锰渣重30%-200%的水，进行逆流洗涤，然后进行固液分离，得逆流洗涤过的锰渣及洗渣水；洗渣水中锰离子浓度为5～40克/升，硫酸铵浓度20～120克/升；（2）回收硫酸锰和硫酸铵：将步骤（1）所得洗渣水通过静置或压滤澄清，再将澄清后的洗渣水放入预热器预热至60℃～90℃，然后放入蒸发器内蒸发浓缩或/和结晶，经蒸发器浓缩或/和结晶，至硫酸锰质量浓度达到10wt%～50wt%后，将硫酸锰和硫酸铵的浓缩液及晶体返回制液车间利用或直接制成硫酸锰和硫酸铵产品。