CN113481541B - 一种利用电解锰渣渗滤液回收金属锰的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电解锰废液处理技术领域，涉及一种利用电解锰渣渗滤液回收金属锰的方法。该方法，包括1.制液：将电解锰渣渗滤液加热，再加入硫酸铵；2.收酸：用焙烧粉进行收酸处理；3.中和：加入氨水进行中和处理；4.除铁：加入双氧水同时通入空气，去除铁离子；5.除镍：加入SDD，去除体重金属；6.絮凝、吸附：压滤，在滤液中加入絮凝剂和活性炭；7.静置：压滤、静置；8.掺配：压滤，将滤液与中性液混合，获得电解液；9.电解：获得金属锰。该方法，将电解锰生产过程中产生的电解锰渣渗滤液进行回收利用，减少资源浪费，保护环境、节约土地。

Description

一种利用电解锰渣渗滤液回收金属锰的方法
技术领域
本发明属于电解锰废液处理技术领域，涉及一种利用电解锰渣渗滤液回收金属锰的方法。
背景技术
电解锰渣是电解金属锰生产过程中锰矿浸出后产生的一种高含水率固体工艺废弃物；目前，尚未找到大规模处理电解锰渣的方法，只能将电解锰渣运输到堆场筑坝堆放。长期露天堆放的电解锰渣受自身挤压、雨水冲刷等自然因素影响，会产生大量的电解锰渣渗滤液，极易造成周边土壤、地下水和地表水污染，制约电解锰行业的持续健康发展。
电解锰渣渗滤液成分复杂、杂质较多，其中，主要污染物Mn2+的含量在40g/L～50g/L，酸含量≤3.0g/L，此外还有如铅、镍等重金属离子。目前，国内尚未有成熟的利用电解锰渣渗滤液电解金属锰的处理方法，而若将电解锰渣渗滤液直接弃用而不加以资源化再利用，则会造成一定程度的资源浪费以及经济损失，并带来严重的环境问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用电解锰渣渗滤液回收金属锰的方法，有效去除电解锰渣渗滤液中的杂质，回收其中的金属锰，减少资源浪费、减少环境污染。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下。
一种利用电解锰渣渗滤液回收金属锰的方法，包括如下步骤：
(1)制液：将电解锰渣渗滤液加热至50℃～60℃并持续搅拌，再加入硫酸铵，使体系中硫酸铵的含量在85g/L～95g/L之间；电解锰渣渗滤液的主要成分包括硫酸铵、硫酸锰、硫酸；此过程中，通过对电解锰渣渗滤液进行加热，一方面可加快电解锰渣渗滤液中的硫酸铵的溶解，另一方面可加快后续焙烧粉与硫酸的反应速率；此过程中，加入硫酸铵的目的是，增加后续电解过程中电解液的导电率，稳定电解槽的pH；
(2)收酸：搅拌反应一定时间后，用焙烧粉进行收酸处理；焙烧粉的主要成分为一氧化锰；此过程中，加入焙烧粉的目的有两方面，一方面为，与电解锰渣渗滤液中多余的硫酸反应，另一方面为，为电解锰渣渗滤液提供锰含量；另外，搅拌反应的时间为0.5h～1.5h；
(3)中和：当体系中的酸含量≤0.37g/L时，加入氨水进行中和处理，使体系的pH在6.7～7.2之间；
(4)除铁：加入双氧水，同时通入空气并反应一定时间，去除体系中的铁离子；此时，检测体系中的Fe2+，当Fe2+含量≤10mg/L时，到达反应终点；此过程中，双氧水为工业级双氧水，其浓度≥27.5％；通过此过程，可氧化体系中的二价铁，使其发生水解反应，从而生成氢氧化铁沉淀；
(5)除镍：加入SDD(福美钠)并反应一定时间，去除体系中以镍为主的其它重金属；此时，检测体系中的Ni2+，当Ni2+含量≦1mg/L时，到达反应终点；具体的，体系中的重金属以镍为主，同时含有少量的锌、钴、铜；
(6)絮凝、吸附：对体系进行压滤处理，并在获得的滤液中加入絮凝剂进行絮凝处理、加入粉状活性炭进行吸附处理，反应一定时间；其中，絮凝剂为硫酸铝和/或聚丙烯酰胺，反应的时间为2h～3h；此过程中，絮凝剂的作用是加强微小颗粒的凝结、便于固液分离，活性炭的作用是吸附小分子有机物、胶体物质和重金属离子；
(7)静置：对体系进行压滤处理，并将获得的滤液进行静置处理；其中，静置的时间为4h～5h；
(8)掺配：对静置后获得的液体进行压滤处理，并将获得的滤液作为合格液与电解锰的中性液进行混合，获得电解液；其中，合格液与中性液按照质量比为1:2～5进行混合；中性液的主要成分为，Mn2+为40±1g/L，硫酸铵70g/L～110g/L；
(9)电解：将电解液用于金属锰的电解过程中，获得金属锰。
本发明利用电解锰渣渗滤液回收金属锰的方法的有益效果为：将电解锰渣渗滤液经过多次除杂净化处理之后，获得的滤液作为合格液与中性液按一定比例掺配并直接用于电解生产，获得电解的金属锰，且该金属锰质量和产量均十分稳定，从而实现电解锰渣渗滤液的回收利用；即，将电解锰生产过程中产生的废物进行重新回收利用，减少资源浪费，同时，保护环境、节约土地，使电解锰行业健康有序可持续的发展。
附图说明
图1为本发明利用电解锰渣渗滤液回收金属锰的方法的流程结构图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种利用电解锰渣渗滤液回收金属锰的方法，包括如下步骤：
(1)制液：将电解锰渣渗滤液投入1#化合桶中，搅拌并将反应温度加热至50℃～60℃，持续搅拌，再加入适量的硫酸铵，使体系中硫酸铵的含量在85g/L～95g/L之间；其中，电解锰渣渗滤液的主要成分包括硫酸铵、硫酸锰、硫酸；
(2)收酸：搅拌反应1h后，用主要成分为一氧化锰的焙烧粉进行收酸处理；
(3)中和：当体系中的酸含量≤0.37g/L时，加入氨水进行中和处理，使体系的pH在6.7～7.2之间，并继续搅拌；
(4)除铁：加入浓度≥27.5％的工业级双氧水，同时通入空气并反应2h～3h，去除体系中的铁离子；此时，检测体系中的Fe2+，当Fe2+含量≤10mg/L时，到达反应终点；
(5)除镍：加入SDD(福美钠)并反应1h，从而去除体系中以镍为主的其它重金属；此时，检测体系中的Ni2+，当Ni2+含量≦1mg/L时，到达反应终点；此过程中，体系中的重金属以镍为主，同时含有少量的锌、钴、铜；
(6)絮凝、吸附：对体系进行压滤处理，并将压滤后获得的滤液转入2#化合桶，再加入絮凝剂进行絮凝处理、加入粉状活性炭进行吸附处理，搅拌反应2h～3h；其中，絮凝剂为硫酸铝和/或聚丙烯酰胺；
(7)静置：对体系进行压滤处理，并将获得的滤液转入3#化合桶静置4h～5h；
(8)电解：对静置后获得的液体进行压滤处理，并将获得的滤液作为合格液，待用。
实施例2
现有如下表所示的2个批次的电解锰渣渗滤液。
Figure BDA0003154025830000031
将其利用实施例1的方法进行处理，获得的合格液的检测结果如下表所示。
Figure BDA0003154025830000032
将上表中的合格液作为独立的电解液进行电解，获得的电解实验数据如下表所示。
Figure BDA0003154025830000033
由上表中的实验数据可知，将电解锰渣渗滤液制取的合格液进行独立电解，两个电解槽的槽况稳定、板面正常无发黑现象，但单板产量、质量呈下降趋势。具体的，1#电解槽的平均总产量为60.21kg，平均单板产量为3.35kg，碳含量范围为0.006％～0.013％，硫含量范围为0.014％～0.042％；2#电解槽的平均总产量为55.26kg，平均单板产量为3.07kg，碳含量范围为0.006％～0.023％，硫含量范围为0.028％～0.082％。
通过上述数据可看出，电解锰渣渗滤液制取的合格液作为电解液的工艺是可行的，即，渗滤液制取的合格液能够进行独立电解，但是电解产品的产量、质量偏低。
实施例3
现有如下表所示的1个批次的电解锰渣渗滤液。
Figure BDA0003154025830000041
将上述电解锰渣渗滤液利用实施例1的方法进行处理；将获得的合格液，以及该合格液与现有的中性液按照1:2.3掺配后获得的电解液，二者的检测结果列于下表中；其中，现有的中性液的锰含量在40.0g/L～40.6g/L之间、硫酸铵含量在78.5g/L～100.0g/L之间、pH为6.7。
Figure BDA0003154025830000042
将上表中掺配后的电解液分别在两个电解槽内进行电解，所获得的电解实验数据如下表所示。
Figure BDA0003154025830000043
由上表中的实验数据可看出，将电解锰渣渗滤液制取的合格液与现有的中性液按照1:2.3进行掺配后作为电解液进行电解，两个电解槽的槽况稳定、板面正常无发黑现象。1#电解槽的平均总产量为67.13kg，平均单板产量为3.73kg；碳含量范围为0.006％～0.008％，硫含量范围为0.009％～0.012％；2#电解槽的平均总产量为64.90kg，平均单板产量为3.61kg，碳含量为0.007％，硫含量范围为0.006％～0.011％。
通过上述数据可看出，电解锰渣渗滤液制取的合格液与现有的中性液按照1:2.3掺配并进行电解的方式是可行的，且相对于不掺配中性液的实验而言，该实施例的电解产品的产量、质量均较高。
实施例4
现有如下表所示的1个批次的电解锰渣渗滤液。
Figure BDA0003154025830000051
将上述电解锰渣渗滤液利用实施例1的方法进行处理；将获得的合格液，以及该合格液与现有的中性液按照1:4掺配后获得的电解液，二者的检测结果列于下表中；其中，现有的中性液的锰含量在39.8g/L～40.0g/L之间、硫酸铵含量在94.5g/L～100.0g/L之间、pH为6.7。
Figure BDA0003154025830000052
将上表中掺配后的电解液分别在两个电解槽内进行电解，所获得的电解实验数据如下表所示。
Figure BDA0003154025830000053
由上表中的实验数据可看出，将该合格液与现有的中性液按照质量比为1:4进行掺配获得电解液并进行电解，两个电解槽的槽况稳定、板面正常无发黑现象。1#电解槽的平均总产量为72.13kg，平均单板产量为4.01kg，碳含量范围为0.007％～0.009％，硫含量范围为0.012％～0.018％；2#电解槽的平均总产量为69.85kg，平均单板产量为3.88kg，碳含量范围为0.006％～0.009％，硫含量范围为0.007％～0.014％。
通过上述数据可看出，将电解锰渣渗滤液制取的合格液与现有的中性液按照质量比为1:4掺配形成的电解液进行电解是可行的，且其电解产品的产量高于实施例3中1:2.3的掺配质量比，产品质量相对稳定。
综上所述，(1)通过电解锰渣渗滤液制备的合格液，无论是直接作为电解液，还是与现有的中性液进行掺配，其电解过程都是可行的，且电解槽槽况稳定、板面正常无发黑现象；(2)相对于不掺配中性液、直接将电解锰渣渗滤液制备的合格液作为电解液进行电解的方式而言，掺配有合格液的电解液，其电解效果更佳；(3)对于掺配比例而言，合格液与中性液按照1:4的质量比进行掺配时，电解产品产量较高、质量较稳定。

Claims (7)

1.一种利用电解锰渣渗滤液回收金属锰的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制液：将电解锰渣渗滤液加热至50℃～60℃并持续搅拌，再加入硫酸铵，使体系中硫酸铵的含量在85g/L～95g/L之间；其中，电解锰渣渗滤液的主要成分为硫酸铵、硫酸锰、硫酸；
（2）收酸：搅拌反应一定时间后，用焙烧粉进行收酸处理；焙烧粉的主要成分为一氧化锰；
（3）中和：当体系中的酸含量≤0.37g/L时，加入氨水进行中和处理，使体系的pH在6.7～7.2之间；
（4）除铁：加入双氧水，同时通入空气并反应一定时间，去除体系中的铁离子；此时，检测体系中的Fe2+，当Fe2+含量≤10mg/L时，到达反应终点；
（5）除镍：加入SDD并反应一定时间，去除体系中以镍为主的重金属；此时，检测体系中的Ni2+，当Ni2+含量≦1mg/L时，到达反应终点；
（6）絮凝、吸附：对体系进行压滤处理，再在获得的滤液中加入絮凝剂进行絮凝处理、加入活性炭进行吸附处理，并反应一定时间；
（7）静置：对体系进行压滤处理，并将获得的滤液进行静置处理，获得上层液体；
（8）掺配：对静置后获得的上层液体进行压滤处理，并将获得的滤液作为合格液与电解锰的中性液进行混合，获得电解液；其中，中性液的主要成分为，Mn2+ 40±1 g/L、硫酸铵70g/L～110g/L；
（9）电解：将电解液用于金属锰的电解过程中，获得金属锰。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，搅拌反应的时间为0.5h～1.5h。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，双氧水的浓度≥27.5%。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（6）中，絮凝剂为硫酸铝和/或聚丙烯酰胺。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（6）中，反应的时间为2h～3h。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（7）中，静置的时间为4h～5h。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（8）中，合格液与中性液按照质量比为1:2～5进行混合。
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