电解锰渣的无害化处理方法及设备与流程

1.本发明涉及电解锰渣的资源化利用领域，特别涉及一种电解锰渣无害化处理方法及设备。

背景技术：

2.电解锰渣是一般工业固体废弃物中的第ⅱ类固废，其颗粒细小、无磁性、无毒性、难溶于水，锰渣约2/3颗粒小于100μm。从电解厂压滤后的锰渣成团聚状（含水率一般13%-16%），粘性大。呈弱酸性（ph一般为4-6），电解渣中硫含量高，且以多种形态存在，除大部分硫酸盐以二水石膏（约占15-18%左右）形态存在外，其他主要为可溶性硫酸盐（硫酸铵、硫酸镁和残余的硫酸锰等，约占6-10%左右）形态存在。在水溶液中，锰渣中氨氮含量很高，加水搅拌时会散发刺激性气体（氨气），除此之外，锰渣还含有微量重金属离子等。

3.在很长一段时间里，我国对锰渣等有害固体废物的主要处置方法是安全填埋或者堆存，填埋与堆存并非长久之策，目前国内电解锰厂普遍存在着大量的急需处理的锰渣。因此，必须对锰渣等污染废弃物进行科学、安全的处置，以达到保护环境、充分利用资源的目的。目前，国内外对锰渣的处理主要是固化或稳定化处理及资源化利用。广西是锰矿资源大省，有较多的电解锰企业，目前对电解锰渣的处理有着急迫的需求。电解锰渣的资源化利用有助于提升固废的消化吸收、产业化转型升级，对环境安全具有重大的意义。

4.目前，对于锰渣固废的利用主要将其应用到墙体材料、建筑材料等，由于锰渣含有一定的重金属离子和氨氮等有害成分，因而在应用前必须进行无害化预处理，才能确保资源化再生产品的无害化，锰渣在搅拌过程中还存在粘结设备的问题。本发明针对当前锰渣无害化处理需求，设计一种电解锰渣的无害化处理方法及相关的设备。

技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电解锰渣无害化处理方法及设备。

6.本发明实现方式：一种电解锰渣无害化处理方法，包括如下步骤：（1）水洗搅拌：在电解锰厂压滤出来的锰渣中加水进行水洗搅拌，水洗搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理；（2）一次压滤：将水洗搅拌后的锰渣与水进行压滤，使固液分离，分离出来的废液直接用于电解锰酸浸工序，分离出的锰渣传输到下一工序；（3）消化搅拌：在一次压滤后的锰渣中加入生石灰和水，进行搅拌，搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理，所述生石灰添加量为锰渣质量的4%-6%，所述水的添加量为锰渣质量的100%-200%，所述搅拌时间为20min-30min；（4）二次压滤：将消化搅拌后的锰渣混合料进行二次压滤，使固液分离，分离出的废水经处理达标后回收利用，分离出的废渣传输到下一工序；（5）混合搅拌：将二次压滤后的废渣与干细砂混合搅拌20min-30min，搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理，所述干细砂的添加量为锰渣质量的5%-10%；（6）将混合搅拌后的物料运送至陈化库，陈化后得到无害化的锰渣物料。经水洗搅拌及一次压滤，使电解锰渣固液

气分离，废水直接用于电解锰酸浸工序，废气进入氨气处理系统，锰渣进入消化搅拌工序；消化搅拌目的是消除经过水洗后的锰渣中含有的大部分的可溶性硫酸盐和氨气；混合搅拌的目的是去除经过消化搅拌后残留的可溶性硫酸盐；混合搅拌中加入干细砂的目的是消耗一部分水分，增加锰渣摩擦力，以解决锰渣粘结设备问题。经过消化搅拌和混合搅拌后，锰渣混合物料含水率约10%，铵盐去除率可达90%以上，通过将混合搅拌后的物料堆放陈化，提高锰渣混合料的均化效果，同时还可消除残于的微量氨气。本发明中电解锰渣无害化处理后可应用于烧结或非烧结制品。

7.进一步的，所述二次压滤分离的废水采用石灰进行中和沉淀处理。由于第一次搅拌后产生的部分氨气又溶于水中，因此压滤后的滤液会含有一定量的可溶性硫酸盐，利用生石灰中和沉淀，废水处理达标后可用于电解锰酸浸工序，产生的沉淀渣可直接用于制砖。

8.进一步的，所述干细砂细度模数为1.6-2.2，平均粒径为0.25mm-0.35mm。

9.进一步的，电解锰渣无害化处理方法所采用的设备，其特征在于，包括水洗搅拌设备、一次压滤设备、滤液回收池、消化搅拌设备、二次压滤设备、污水处理系统、混合搅拌设备、氨气处理系统和陈化库，所述水洗搅拌设备、消化搅拌设备和混合搅拌设备的上端均通过气管与氨气处理系统连接；所述水洗搅拌设备下端通过传输管路与一次压滤设备连接，所述一次压滤设备分别通过传输管路连接到滤液回收池和消化搅拌设备；所述消化搅拌设备底部通过传输管路与二次压滤设备连接；所述二次压滤设备分别通过传输管路与混合搅拌设备和污水处理系统连接；所述混合搅拌设备通过传输皮带与陈化库连接。该设备用于电解锰渣无害化处理的过程包括：（1）水洗搅拌：将电解锰厂压滤出来的锰渣放入到水洗搅拌设备中，加水进行水洗搅拌，水洗搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理；（2）一次压滤：水洗搅拌后的锰渣与废液通过传输管路进入到一次压滤设备中进行压滤，使固液分离，分离出来的废液进入到滤液回收池回收后可直接用于电解锰从酸浸工序，分离出的锰渣通过传输管路进入到消化搅拌设备中；（3）消化搅拌：向消化搅拌设备中加入生石灰和水，进行搅拌，搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理，所述生石灰添加量为锰渣质量的4%-6%，所述水的添加量为锰渣质量的100%-200%，所述搅拌时间为20min-30min；（4）二次压滤：消化搅拌后的混合料通过传输管路进入到二次压滤设备中进行二次压滤，使固液分离，分离出的滤液经污水处理系统处理达标后排放，分离出的滤渣传输到混合搅拌设备中；（5）混合搅拌：将干细砂加入到混合搅拌设备中搅拌20min-30min，搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理，所述干细砂的添加量为锰渣质量的5%-10%；（6）将混合搅拌后的物料通过传输皮带运送至陈化库，陈化后得到无害化的锰渣物料。

10.进一步的，所述水洗搅拌设备、消化搅拌设备和混合搅拌设备均为全封闭状态，所述氨气处理系统与水洗搅拌设备、消化搅拌设备和混合搅拌设备连接的气管上安装有负压系统。通过全封闭方式和负压系统，防止氨气的泄露。

11.进一步的，所述混合搅拌设备为卧式犁刀型搅拌机，卧式犁刀型搅拌机由于性能高，能有效减少物料黏附设备，提高搅拌效率。

12.进一步的，所述氨气处理系统包括缓冲罐、真空机组、氨气吸收塔、填料塔、母液储罐和酸洗塔；所述缓冲罐的进气口分别通过气管与水洗搅拌设备、消化搅拌设备和混合搅拌设备连接；所述缓冲罐的出气口与真空机组的进气口连接；所述真空机组内设置有冷凝器，所述真空机组的出气口与氨气吸收塔的进气口连接；所述氨气吸收塔的出气口与填料

塔的进气口连接；所述填料塔的出气口与酸洗塔的进气口连接，所述填料塔的出液口连接到母液储罐。所述氨气处理系统处理氨气的过程包括：（1）水洗搅拌设备、消化搅拌设备和混合搅拌设备中产生的氨气首先进入到缓冲罐，液氨在重力作用下进入缓冲罐底部，氨气通过缓冲罐出气口进入到真空机组，真空机组的冷凝器可防止氨吸收过程中放热而降低抽气效率；（2）氨气经真空机组后进入氨气吸收塔，与水放热，进行冷凝；（3）经氨气吸收塔后，氨气进入到填料塔，被吸收后的氨气转变成氨水，在重力的作用下进入母液储罐，未被吸收的氨气进入酸洗塔；（4）进入酸洗塔的氨气用稀硫酸洗涤后，达标排放。

13.进一步的，所述母液储罐上连接有氨气储罐，所述母液储罐与氨气储罐连接处设置有单向气阀。

14.本发明的有益效果：（1）本发明所述的方法和设备均针对性的根据电解锰渣的性质进行设计，由于经过水洗搅拌和一次压滤后的电解锰渣含水量约15%，消化搅拌目的是消除经过水洗后的锰渣中含有的大部分的可溶性硫酸盐（约30-60%）和氨气。（2）经过消化搅拌后，锰渣含水量约为100%，需进行二次压滤，经压滤后的锰渣含水量可达到20%左右，通过混合搅拌去除经过第一次消化反应后残留的可溶性硫酸盐（约20-40%），在混合搅拌中，通过加入干细砂消耗一部分水分，增加锰渣的摩擦力，从而解决锰渣粘结设备问题。（3）在氨气处理系统的设计中采用冷却水洗加酸洗的方法来处理氨气，按年处理5万吨锰渣，每小时处理锰渣10吨，锰渣中可溶性硫酸盐含量约6%，假设硫酸盐全部为硫酸铵，计算理论情况下排放出的氨气量约为150kg，则排放的氨气为197635l/h（折合197m3/h），采用水洗加酸洗的方式可以高效的对氨气进行处理。（4）二次压滤后的废水会含有一定量的可溶性硫酸盐，利用生石灰进行中和沉淀，废水处理达标后可用于电解锰酸浸工序中，产生的沉淀渣可直接用于制砖。（5）所有的搅拌过程在全封闭条件下进行，同时采用负压将产生的氨气输送至氨气处理系统，可有效的防止氨气的泄露。（6）混合搅拌后的物料堆放陈化库进行陈化，有效的提高石灰与锰渣的均化率。本发明通过水洗搅拌、消化搅拌和第三次搅拌及两次压滤，有效的解决电解锰渣中残留的大量的硫酸铵和可溶性硫酸锰，经过三次搅拌后的锰渣混合物料含水率约10%，铵盐去除率可达90%以上。

15.附图说明

16.图1为本发明一种电解锰渣无害化处理方法工艺流程。

17.图2为本发明电解锰渣无害化处理方法所采用的设备结构图。

18.图3为本发明电解锰渣无害化处理方法所采用的设备的氨气处理系统结构图。

19.其中，1、水洗搅拌设备；2、一次压滤设备；3、滤液回收池；4、消化搅拌设备；5、二次压滤设备；6、污水处理系统；7、混合搅拌设备；8、氨气处理系统；81、缓冲罐；82、真空机组；83、氨气吸收塔；84、填料塔；85、母液储罐；851、单向气阀；86、氨气储罐；87、酸洗塔；9、负压系统；10、陈化库。

20.具体实施方式

21.下面结合附图1-3，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的

保护范围并不受具体实施方式的限制。

22.实施例1：电解锰渣无害化处理方法所采用的设备如图2所示，包括水洗搅拌设备1、一次压滤设备2、滤液回收池3、消化搅拌设备4、二次压滤设备5、污水处理系统6、混合搅拌设备7、氨气处理系统8和陈化库10，所述水洗搅拌设备1、消化搅拌设备4和混合搅拌7设备的上端均通过气管与氨气处理系统8连接；所述水洗搅拌设备1下端通过传输管路与一次压滤设备2连接，所述一次压滤设备2分别通过传输管路连接到滤液回收池3和消化搅拌设备4；所述消化搅拌设备4底部通过传输管路与二次压滤设备5连接；所述二次压滤设备5分别通过传输管路与混合搅拌设备7和污水处理系统6连接；所述混合搅拌设备7通过传输皮带与陈化库10连接。

23.如图1所示，一种电解锰渣无害化处理方法，包括如下步骤：（1）水洗搅拌：将电解锰厂压滤出来的锰渣放入到水洗搅拌设备1中，加水进行水洗搅拌，水洗搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统8进行处理；（2）一次压滤：水洗搅拌后的锰渣与废液通过传输管路进入到一次压滤设备2中进行压滤，使固液分离，分离出来的废液进入到滤液回收池3回收后可直接用于电解锰从酸浸工序，分离出的锰渣通过传输管路进入到消化搅拌设备4中；（3）消化搅拌：向消化搅拌设备4中加入生石灰和水，进行搅拌，搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统8进行处理，所述生石灰添加量为锰渣质量的4%，所述水的添加量为锰渣质量的100%，所述搅拌时间为30min；（4）二次压滤：消化搅拌后的混合料通过传输管路进入到二次压滤设备5中进行二次压滤，使固液分离，分离出的滤液经污水处理系统6处理回收，分离出的滤渣传输到混合搅拌设备7中；（5）混合搅拌：将干细砂加入到混合搅拌设备7中搅拌20min，搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统8进行处理，所述干细砂的添加量为锰渣质量的5%；（6）将混合搅拌后的物料通过传输皮带运送至陈化库10，陈化后得到无害化的锰渣物料。

24.本方法中，通过消化搅拌消除经过水洗后的锰渣中含有的大部分的可溶性硫酸盐和氨气；通过混合搅拌去除经过消化搅拌后残留的可溶性硫酸盐，混合搅拌中通过加入干细砂消耗一部分水分，同时增加锰渣摩擦力，以解决锰渣粘结设备问题。本发明中电解锰渣无害化处理后可应用于烧结或非烧结制品。

25.实施例2：如图1所示，一种电解锰渣无害化处理方法，包括如下步骤：（1）水洗搅拌：在电解锰厂压滤出来的锰渣中加水进行水洗搅拌，水洗搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理；（2）一次压滤：将水洗搅拌后的锰渣与水进行压滤，使固液分离，分离出来的废液直接用于电解锰酸浸工序，分离出的锰渣传输到下一工序；（3）消化搅拌：在一次压滤后的锰渣中加入生石灰和水，进行搅拌，搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理，所述生石灰添加量为锰渣质量的6%，所述水的添加量为锰渣质量的200%，所述搅拌时间为20min；（4）二次压滤：将消化搅拌后的锰渣混合料进行二次压滤，使固液分离，分离出的废水经处理达标后回收利用，分离出的废渣传输到下一工序；（5）混合搅拌：将二次压滤后的废渣与干细砂混合搅拌30min，搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理，所述干细砂的添加量为锰渣质量的10%，所述干细砂细度模数为1.6-2.2，平均粒径为0.25mm-0.35mm；（6）将混合搅拌后的物料运送至陈化库，陈化后得到无害化的锰渣物料。

26.本实施例中，电解锰渣无害化处理方法所采用的设备如图2所示，包括水洗搅拌设备1、一次压滤设备2、滤液回收池3、消化搅拌设备4、二次压滤设备5、污水处理系统6、混合搅拌设备7、氨气处理系统8和陈化库10，所述水洗搅拌设备1、消化搅拌设备4和混合搅拌7设备的上端均通过气管与氨气处理系统8连接；所述水洗搅拌设备1下端通过传输管路与一次压滤设备2连接，所述一次压滤设备2分别通过传输管路连接到滤液回收池3和消化搅拌设备4；所述消化搅拌设备4底部通过传输管路与二次压滤设备5连接；所述二次压滤设备5分别通过传输管路与混合搅拌设备7和污水处理系统6连接；所述混合搅拌设备7通过传输皮带与陈化库10连接；所述混合搅拌设备7为卧式犁刀型搅拌机，卧式犁刀型搅拌机由于性能高，能有效减少物料黏附设备，提高搅拌效率。

27.实施例3：如图1所示，一种电解锰渣无害化处理方法，包括如下步骤：（1）水洗搅拌：在电解锰厂压滤出来的锰渣中加水进行水洗搅拌，水洗搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理；（2）一次压滤：将水洗搅拌后的锰渣与水进行压滤，使固液分离，分离出来的废液直接用于电解锰酸浸工序，分离出的锰渣传输到下一工序；（3）消化搅拌：在一次压滤后的锰渣中加入生石灰和水，进行搅拌，搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理，所述生石灰添加量为锰渣质量的5%，所述水的添加量为锰渣质量的150%，所述搅拌时间为25min；（4）二次压滤：将消化搅拌后的锰渣混合料进行二次压滤，使固液分离，分离出的废水采用石灰进行中和沉淀处理达标后回收利用，分离出的废渣传输到下一工序；（5）混合搅拌：将二次压滤后的废渣与干细砂混合搅拌25min，搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理，所述干细砂的添加量为锰渣质量的8%；（6）将混合搅拌后的物料运送至陈化库，陈化后得到无害化的锰渣物料。

28.如图2和图3所示，电解锰渣无害化处理方法所采用的设备，包括水洗搅拌设备1、一次压滤设备2、滤液回收池3、消化搅拌设备4、二次压滤设备5、污水处理系统6、混合搅拌设备7、氨气处理系统8和陈化库10；所述水洗搅拌设备1下端通过传输管路与一次压滤设备2连接，所述一次压滤设备2分别通过传输管路连接到滤液回收池3和消化搅拌设备4；所述消化搅拌设备4底部通过传输管路与二次压滤设备5连接；所述二次压滤设备5分别通过传输管路与混合搅拌设备7和污水处理系统6连接；所述混合搅拌设备7通过传输皮带与陈化库10连接；所述氨气处理系统8包括缓冲罐81、真空机组82、氨气吸收塔83、填料塔84、母液储罐85和酸洗塔87；所述缓冲罐81的进气口分别通过气管与水洗搅拌设备1、消化搅拌设备4和混合搅拌设备7连接；所述缓冲罐81的出气口与真空机组82的进气口连接；所述真空机组82内设置有冷凝器，所述真空机组82的出气口与氨气吸收塔83的进气口连接；所述氨气吸收塔83的出气口与填料塔84的进气口连接；所述填料塔84的出气口与酸洗塔87的进气口连接，所述填料塔84的出液口连接到母液储罐85。

29.实施例4：如图1-图3所示，在实施例3的基础上，所述水洗搅拌设备1、消化搅拌设备4和混合搅拌设备7均为全封闭状态，所述氨气处理系统8与水洗搅拌设备1、消化搅拌设备4和混合搅拌设备7连接的气管上安装有负压系统9。通过全封闭方式和负压系统9，防止氨气的泄露。

30.实施例5：

如图1-图3所示，在实施例3的基础上，所述母液储罐85上连接有氨气储罐86，所述母液储罐85与氨气储罐86连接处设置有单向气阀851。技术特征：

1.一种电解锰渣无害化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）水洗搅拌：在电解锰厂压滤出来的锰渣中加水进行水洗搅拌，水洗搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理；（2）一次压滤：将水洗搅拌后的锰渣与水进行压滤，使固液分离，分离出来的废液直接用于电解锰酸浸工序，分离出的锰渣传输到下一工序；（3）消化搅拌：在一次压滤后的锰渣中加入生石灰和水，进行搅拌，搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理，所述生石灰添加量为锰渣质量的4%-6%，所述水的添加量为锰渣质量的100%-200%，所述搅拌时间为20min-30min；（4）二次压滤：将消化搅拌后的锰渣混合料进行二次压滤，使固液分离，分离出的废水经处理达标后回收利用，分离出的废渣传输到下一工序；（5）混合搅拌：将二次压滤后的废渣与干细砂混合搅拌20min-30min，搅拌过程中产生的氨气输送至氨气处理系统进行处理，所述干细砂的添加量为锰渣质量的5%-10%；（6）将混合搅拌后的物料运送至陈化库，陈化后得到无害化的锰渣物料。2.根据权利要求1所述的一种电解锰渣无害化处理方法，其特征在于，所述二次压滤分离的废水采用石灰进行中和沉淀处理。3.根据权利要求1所述的一种电解锰渣无害化处理方法，其特征在于，所述干细砂细度模数为1.6-2.2，平均粒径为0.25mm-0.35mm。4.一种用于权利要求1-3中任一项中所述的电解锰渣无害化处理方法的设备，其特征在于，包括水洗搅拌设备、一次压滤设备、滤液回收池、消化搅拌设备、二次压滤设备、污水处理系统、混合搅拌设备、氨气处理系统和陈化库，所述水洗搅拌设备、消化搅拌设备和混合搅拌设备的上端均通过气管与氨气处理系统连接；所述水洗搅拌设备下端通过传输管路与一次压滤设备连接，所述一次压滤设备分别通过传输管路连接到滤液回收池和消化搅拌设备；所述消化搅拌设备底部通过传输管路与二次压滤设备连接；所述二次压滤设备分别通过传输管路与混合搅拌设备和污水处理系统连接；所述混合搅拌设备通过传输皮带与陈化库连接。5.根据权利要求4所述的电解锰渣无害化处理方法的设备，其特征在于，所述水洗搅拌设备、消化搅拌设备和混合搅拌设备均为全封闭状态，所述氨气处理系统与水洗搅拌设备、消化搅拌设备及混合搅拌设备连接的气管上安装有负压系统。6.根据权利要求4所述的电解锰渣无害化处理方法的设备，其特征在于，所述混合搅拌设备为卧式犁刀型搅拌机。7.根据权利要求4所述的电解锰渣无害化处理方法的设备，其特征在于，所述氨气处理系统包括缓冲罐、真空机组、氨气吸收塔、填料塔、母液储罐和酸洗塔；所述缓冲罐的进气口分别通过气管与水洗搅拌设备、消化搅拌设备和混合搅拌设备连接；所述缓冲罐的出气口与真空机组的进气口连接；所述真空机组内设置有冷凝器，所述真空机组的出气口与氨气吸收塔的进气口连接；所述氨气吸收塔的出气口与填料塔的进气口连接；所述填料塔的出气口与酸洗塔的进气口连接，所述填料塔的出液口连接到母液储罐。8.根据权利要求7所述的电解锰渣无害化处理方法的设备，其特征在于，所述母液储罐上连接有氨气储罐，所述母液储罐与氨气储罐连接处设置有单向气阀。

技术总结

本发明提供一种电解锰渣的无害化处理方法及设备，方法包括水洗搅拌、一次压滤、消化搅拌、二次压滤、混合搅拌、氨气处理和陈化处理。本发明经过水洗搅拌和一次压滤后的电解锰渣含水量约15%，通过消化搅拌消除水洗后的锰渣中残留的可溶性硫酸盐（约30-60%），同时回收溢出的氨气；经过消化搅拌后，锰渣含水量约为100%，经二次压滤后的锰渣含水量可达到20%左右，通过混合搅拌去除经过第一次消化反应后残留的可溶性硫酸盐（约20-40%），同时回收溢出的氨气；在混合搅拌中加入干细砂增加锰渣摩擦力，解决锰渣粘结设备问题。本发明有效的去除电解锰渣中残留的大量硫酸铵和可溶性硫酸锰，经过三次搅拌后的锰渣混合物料含水率约10%，铵盐去除率可达90%以上。铵盐去除率可达90%以上。铵盐去除率可达90%以上。

技术研发人员：潘荣伟 梁雅倩 陈霏 黎宇平 李乃意

受保护的技术使用者：广西建筑材料科学研究设计院有限公司

技术研发日：2022.03.10

技术公布日：2022/5/17