鍶錳尾礦對環(huán)境的影響及其資源化利用研究.pdf

1、鍶錳尾礦包括矸石和廢渣兩部分，矸石系指錳礦、鍶礦在開采過程中遺棄的廢石廢料，廢渣是指電解錳、鍶鹽工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢物。近年來，我國科技工作者對錳、鍶尾礦和廢渣的綜合利用進(jìn)行了研究，部分開發(fā)項目的應(yīng)用前景看好，但工業(yè)化利用方面卻進(jìn)展緩慢。因此，很有必要在現(xiàn)有國內(nèi)外研究基礎(chǔ)之上開展綜合性的實驗研究工作，以便從回收尾礦中的有價成分，解決錳、鍶尾礦和廢渣大量堆存的問題，緩解生產(chǎn)發(fā)展與環(huán)境污染之間的矛盾。本文開展了鍶錳尾礦堆存環(huán)境影響以及回收

2、或利用其中的鍶/錳的工藝研究，并對回收鍶錳渣中的鍶錳后剩余二次渣的特性及其在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了探索。
　　 研究了鍶尾礦的溶解和浸出特性。結(jié)果表明，鍶渣中可溶性鍶、鋇和硫化物的濃度，鍶渣浸出液中鍶、鋇和硫化物的濃度，鍶矸石中的可溶性鍶、鋇濃度及24小時浸出液中鍶、鋇的濃度，均隨著鍶渣粒徑的減小而增大；鍶尾礦(鍶廢渣、矸石)溶解和浸出液中鋇不超標(biāo)，鍶和硫化物的濃度嚴(yán)重超標(biāo)；鍶尾礦中可溶性鍶、鋇以及硫化物的溶解和浸出過程均符合分

3、形動力學(xué)的特征。
　　 考察了錳尾礦對環(huán)境的影響。錳矸石浸出液中錳的濃度隨著矸石粒徑的減小而增大，但其pH值卻隨粒徑的減小而減小；錳礦山當(dāng)錳矸石粒徑約95％以上為大于5mm，其堆存浸出液中錳、pH值對水體和土壤影響不大；錳矸石中靜態(tài)浸出過程符合分形動力學(xué)的特征。電解錳渣浸出液中總錳濃度為615.8～619.6mg/L、pH值在5.0左右，超過了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中一級標(biāo)準(zhǔn)限值。
　　 通過盆栽

4、實驗研究了錳尾礦中錳對小麥、辣椒、蘿卜等作物生長、產(chǎn)量和錳素營養(yǎng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，投加一定量的錳尾礦后，提高了小麥、辣椒、蘿卜葉片的葉綠素含量，改善了小麥、辣椒和蘿卜的經(jīng)濟性狀或植物學(xué)性狀；小麥籽粒和莖葉的吸錳量分別提高了37.5％～55.8％和12.6～25.7％，辣椒果實和莖葉的吸錳量分別提高了11.7％～23.4％和33.9％～62.8％，蘿卜的籽粒(種子)、莖葉和根部的錳含量則分別提高20.0～35.5％、19.0～29.2％和

5、13.5～28.5％；從效果來看，錳對小麥的增產(chǎn)作用大于辣椒和蘿卜；盆栽試驗后，土壤中的錳隨著植物的吸收(有效錳)及雨水而流失，土壤殘余錳低于種植前；施加錳渣的C組效果優(yōu)于其他各組，表明短生長周期作物蘿卜可用錳渣作為微量元素肥料。
　　 對電解錳渣錳的回收工藝進(jìn)行了對比研究。用硫酸回浸法處理回收電解錳渣錳的工藝條件為：固液比1∶3；硫酸濃度20％；酸浸溫度為90℃；酸浸時間3h，最高浸出率可達(dá)到96.2％，浸出比較完全。經(jīng)二次除

6、雜后，可得到純度為91％的硫酸錳產(chǎn)品。用銨鹽焙燒法制取硫酸錳的工藝條件為：銨礦比為1∶1、焙燒時間為1h、焙燒溫度為450℃，錳的最高浸出率為83％。其浸出率雖然沒有硫酸回浸法高，但實驗浸出液的鐵、鋁等雜質(zhì)含量較少，可制得最高純度為98％的飼料級MnSO4·H2O。單純從工藝上講，用銨鹽焙燒法回收電解錳渣中的錳較用硫酸回浸法更為合適。
　　 研究認(rèn)為，鍶渣轉(zhuǎn)化為氯化鍶的適宜工藝條件為：鍶渣粒徑0.054mm、反應(yīng)時間2小時、液固

7、質(zhì)量比3.3、n(NH4C1)/n(SrO)為3.8。在此條件下從鍶渣中回收氯化鍶的回收率可達(dá)96.12％。從鍶矸石中回收碳酸鍶，適宜的反應(yīng)溫度為90℃，反應(yīng)時間為60min，Na2CO3濃度為0.8 mol/L，此時SrSO4的轉(zhuǎn)化率達(dá)到96.51％。天青石制備硝酸鍶的工藝研究表明，以Na2CO3作為轉(zhuǎn)化劑處理天青石原礦，再用硝酸處理天青石轉(zhuǎn)化的粗碳酸鍶，當(dāng)HNO3濃度為3.5～4.0 mol/L、n(HNO3)/n(SrCO3)為2

8、.01～2.29、液固比為5.2～6.4時，碳酸鍶的轉(zhuǎn)化率為80％-93％，制取硝酸鍶時鍶的轉(zhuǎn)化率達(dá)到90.9％。
　　 以鍶渣為原料，采取氯化銨回收及碳酸納反應(yīng)制得碳酸鍶，添加三氯化鐵以制備得到了鍶鐵氧體，其結(jié)構(gòu)為六角面結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物中存在Fe2O3的強衍射峰；Fe3+/Sr2+摩爾比為10，隨pH的增加產(chǎn)物的磁化率降低。
　　 二次鍶渣中可溶性離子的含量隨粒度的減小而增大，溶出液中的硫化物、鍶、鋇(污染物)均超標(biāo)，其溶解

9、過程均符合分形動力學(xué)的特征；活化二次渣對Cr6+的處理效果明顯好于未活化二次渣，且均隨粒徑的減小溶液中剩余Cr6+的濃度減小(去除率增大)，二次鍶渣對六價鉻的吸附過程具有分形動力學(xué)特征；活化二次渣處理Cr6+廢水的適宜條件為，投藥量1∶25，pH=10，t=40℃，處理時間60min，此時Cr6+去除率可達(dá)到82.5％。
　　 采用氮氣吸附法通過ASAP2010型比表面積孔徑分布儀測定了錳渣的孔容分布及比表面積特征，結(jié)合吸附理論

10、對錳渣用于廢水處理的可行性進(jìn)行了分析探討，并通過正交實驗和單因素方法研究了錳渣用于含銅廢水處理的影響因素。結(jié)果表明，銨鹽焙燒渣經(jīng)800℃焙燒后的錳渣樣微孔較發(fā)育，比表面積、微孔比例和孔容最大，適合作為含銅廢水處理劑；pH值變化對錳渣吸附銅離子的影響比較明顯，而反應(yīng)時間對吸附率影響較?。诲i渣對含銅廢水中銅離子適宜的吸附條件為：pH=6、殘渣投加量為1.5g、反應(yīng)時間為2.5h，吸附率為96％；錳渣對含銅廢水的吸附作用符合Freundlic