電解錳渣中錳和氨氮的強(qiáng)化轉(zhuǎn)化方法研究.pdf

1、電解錳渣是電解金屬錳生產(chǎn)過(guò)程中錳礦浸出后產(chǎn)生的一種高含水率工業(yè)固體廢棄物。目前我國(guó)堆存的電解錳渣高達(dá)1.2億噸以上，另外，電解錳渣在堆存過(guò)程中產(chǎn)生了大量的滲濾液廢水。電解錳渣及滲濾液廢水中含有大量易遷移的錳離子和氨氮，它們一旦進(jìn)入環(huán)境，將給企業(yè)周邊地區(qū)帶來(lái)嚴(yán)重的污染。因此，無(wú)害化處置電解錳渣中的錳離子和氨氮已成為學(xué)術(shù)界、企業(yè)界和社會(huì)所關(guān)注的問(wèn)題之一。
　　本文基于電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)原理、化工過(guò)程強(qiáng)化理論、沉淀溶解平衡原理以及電催化氧

2、化基本原理，圍繞電解錳渣中錳和氨氮的無(wú)害化處理與資源化利用，開(kāi)展了電解錳渣中錳和氨氮的強(qiáng)化轉(zhuǎn)化方法研究，獲得主要結(jié)論如下：
　?。?）采用XRD、XRF、FT-IR、SEM-EDS、DTA-TGA對(duì)電解錳渣的基本物化性質(zhì)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，電解錳渣中主要含有SiO2和CaSO4·2H2O，且電解錳渣中錳離子和氨氮主要以MnSO4·H2O、(NH4)2SO4、(NH4)2(Mg,Mn,Fe)(SO4)2·6H2O的形式存在。另外，

3、錳離子和氨氮是電解錳渣及滲濾液廢水中主要污染物，其含量遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家安全排放標(biāo)準(zhǔn)。
　?。?）基于電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)基本原理，開(kāi)展了電動(dòng)力技術(shù)脫除電解錳渣中錳和氨氮的研究。結(jié)果表明，在電動(dòng)力脫除過(guò)程中，電解錳渣中氧化態(tài)和殘余態(tài)的錳脫除率低于弱酸提取態(tài)和還原態(tài)的錳；電解質(zhì)和預(yù)處理劑直接影響電解錳渣中錳和氨氮脫除效果；另外，電解錳渣中錳和氨氮主要通過(guò)電遷移和電滲析脫除，脫除后的電解錳渣中氨氮濃度能夠達(dá)到國(guó)家安全排放標(biāo)準(zhǔn)。
　?。?）采

4、用電場(chǎng)強(qiáng)化轉(zhuǎn)化新方法，開(kāi)展了電場(chǎng)強(qiáng)化電解錳渣二次浸出研究。結(jié)果表明，在電場(chǎng)浸出過(guò)程中，F(xiàn)e3+被還原成Fe2+，高價(jià)錳被Fe2+還原成低價(jià)錳而溶出，錳的浸出率達(dá)到96.2%，相比于不加電場(chǎng)和Fe2+，錳的浸出率提高了51.8%。動(dòng)力學(xué)分析表明，電場(chǎng)強(qiáng)化電解錳渣中錳的浸出過(guò)程受固體膜層擴(kuò)散所控制，其動(dòng)力學(xué)方程可表示為：1-2x/3-(1-x)2/3=3.54×10-3Ci8.73CFe2+/Min0.07CH2SO40.17e(r-668

5、.8)t。
　?。?）基于過(guò)程強(qiáng)化基本理論，開(kāi)展了低品位氧化鎂和磷酸鹽（P-LGMgO）穩(wěn)定/固化電解錳渣中錳和氨氮研究。結(jié)果表明，當(dāng)采用P-LGMgO穩(wěn)定/固化電解錳渣，錳和氨氮固化率分別為99.9%和84.0%，其中，氨氮主要以磷酸鎂銨(NH4MgPO4·6H2O）的形式被穩(wěn)定/固化，錳離子主要以板磷鎂錳礦(Mn3(PO4)2(OH)2·4H2O)和羥錳礦(Mn(OH)2)的形式被穩(wěn)定/固化；穩(wěn)定/固化后的電解錳渣中重金屬含量

6、達(dá)到國(guó)家安全排放標(biāo)準(zhǔn)，氨氮濃度從504.0 mg/L降低到76.6 mg/L。
　　（5）根據(jù)沉淀溶解平衡原理，開(kāi)展了滲濾液廢水中高濃度錳和氨氮去除的研究。結(jié)果表明，滲濾液廢水中錳離子和氨氮去除率分別能達(dá)到99.9%和95.0%，其中，錳離子主要通過(guò)形成Mn3(PO4)2·7H2O沉淀被去除，氨氮主要通過(guò)形成磷酸鎂銨（NH4MgPO4·6H2O）沉淀被去除；此外，當(dāng)沉淀物循環(huán)利用5次后，氨氮的去除率由第1次的84.0%降低到66.

7、0%，而錳離子的去除率一直維持在99.0%以上；經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估表明，當(dāng)沉淀物循環(huán)利用3次后，滲濾液廢水處理成本可以降低到原處理成本的68.5%。
　?。?）結(jié)合電催化氧化技術(shù)基本原理，開(kāi)展了脈沖電催化氧化處理模擬滲濾液廢水研究。結(jié)果表明，采用脈沖電催化氧化技術(shù)處理滲濾液廢水，廢水中錳離子和氨氮濃度分別降低到0.2 mg/L和0.1 mg/L，符合國(guó)家安全排放標(biāo)準(zhǔn)；廢水中氨氮的電化學(xué)氧化過(guò)程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)規(guī)律，其動(dòng)力學(xué)方程可表示為：<