電解錳渣中錳和氨氮的強化轉化方法研究.pdf

1、電解錳渣是電解金屬錳生產(chǎn)過程中錳礦浸出后產(chǎn)生的一種高含水率工業(yè)固體廢棄物。目前我國堆存的電解錳渣高達1.2億噸以上，另外，電解錳渣在堆存過程中產(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，它們一旦進入環(huán)境，將給企業(yè)周邊地區(qū)帶來嚴重的污染。因此，無害化處置電解錳渣中的錳離子和氨氮已成為學術界、企業(yè)界和社會所關注的問題之一。
　　本文基于電動力學修復技術原理、化工過程強化理論、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害化處理與資源化利用，開展了電解錳渣中錳和氨氮的強化轉化方法研究，獲得主要結論如下：
　　（1）采用XRD、XRF、FT-IR、SEM-EDS、DTA-TGA對電解錳渣的基本物化性質進行了分析。結果表明，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，其含量遠超過國家安全排放標準。
　?。?）基于電動力學修復技術基本原理，開展了電動力技術脫除電解錳渣中錳和氨氮的研究。結果表明，在電動力脫除過程中，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；電解質和預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到國家安全排放標準。
　?。?）采

4、用電場強化轉化新方法，開展了電場強化電解錳渣二次浸出研究。結果表明，在電場浸出過程中，F(xiàn)e3+被還原成Fe2+，高價錳被Fe2+還原成低價錳而溶出，錳的浸出率達到96.2%，相比于不加電場和Fe2+，錳的浸出率提高了51.8%。動力學分析表明，電場強化電解錳渣中錳的浸出過程受固體膜層擴散所控制，其動力學方程可表示為：1-2x/3-(1-x)2/3=3.54×10-3Ci8.73CFe2+/Min0.07CH2SO40.17e(r-668

5、.8)t。
　?。?）基于過程強化基本理論，開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。結果表明，當采用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、達到國家安全排放標準，氨氮濃度從504.0 mg/L降低到76.6 mg/L。
　?。?）根據(jù)沉淀溶解平衡原理，開展了滲濾液廢水中高濃度錳和氨氮去除的研究。結果表明，滲濾液廢水中錳離子和氨氮去除率分別能達到99.9%和95.0%，其中，錳離子主要通過形成Mn3(PO4)2·7H2O沉淀被去除，氨氮主要通過形成磷酸鎂銨（NH4MgPO4·6H2O）沉淀被去除；此外，當沉淀物循環(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)濟效益評估表明，當沉淀物循環(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%。
　　（6）結合電催化氧化技術基本原理，開展了脈沖電催化氧化處理模擬滲濾液廢水研究。結果表明，采用脈沖電催化氧化技術處理滲濾液廢水，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，符合國家安全排放標準；廢水中氨氮的電化學氧化過程符合一級動力學規(guī)律，其動力學方程可表示為：<