电解锰渣的浸出毒性分析及无害化处理

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0441

无机盐工业 ›› 2023, Vol. 55 ›› Issue (5): 85-90.doi: 10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0441

电解锰渣的浸出毒性分析及无害化处理

董馨予¹^,³(), 王海峰¹^,²^,³, 贺跃¹^,³, 杨攀¹^,³, 王松¹^,³, 杨春元¹^,³, 王芹¹^,³, 黄碧芳¹^,³, 王家伟¹^,²^,³()

1.贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳 550025
2.贵州省电池用锰材料工程技术研究中心，贵州铜仁 554300
3.贵州省冶金工程与过程节能重点实验室，贵州贵阳 550025

收稿日期:2022-07-19 出版日期:2023-05-10 发布日期:2023-05-15
通讯作者: 王家伟（1980— ），教授，从事冶金工程及资源综合利用方面的研究；E-mail：w_j_wei@qq.com。
作者简介:董馨予（1999— ），女，硕士研究生，从事电解锰及锰系材料的研究；E-mail：799376151@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金(5184012);黔科合支撑[2022]重点020;黔科合重大专项([2022]003);贵州省科学合作计划项目([2018]5781);铜市科研（2021）13号

Exleaching toxicity analysis and harmless treatment of electrolytic manganese residue

DONG Xinyu¹^,³(), WANG Haifeng¹^,²^,³, HE Yue¹^,³, YANG Pan¹^,³, WANG Song¹^,³, YANG Chunyuan¹^,³, WANG Qin¹^,³, HUANG Bifang¹^,³, WANG Jiawei¹^,²^,³()

1. School of Materials and Metallurgy，Guizhou University，Guiyang 550025，China
2. Guizhou Provincial Engineering Technology Research Center of Manganese Materials for Batteries，Tongren 554300，China
3. Guizhou Provincial Key;Laboratory of Metallurgical Engineering and Energy Saving，Guiyang 550025，China

Received:2022-07-19 Published:2023-05-10 Online:2023-05-15

摘要/Abstract

摘要：

电解锰渣排放量大，可溶性盐含量高，存在严重的环境风险。近年来，随着中国锰矿石品位的持续降低，每吨金属锰产生的炉渣量呈上升趋势。为了实现锰渣的无害化处理，有效促进锰渣的大量吸收和综合利用，采用生石灰固化法对锰渣进行无害化处理。研究了生石灰添加量、反应时间、风温及添加剂用量对锰渣中氨氮的去除和锰的固定效果的影响。结果表明，在石灰添加量为10%（质量分数）、搅拌时间为60 min、风温为60 ℃、添加剂磷酸为2.8 mL条件下对电解锰渣进行无害化处理后，采用水平震荡法和硝酸-硫酸法浸出的浸出液中锰的质量浓度分别为0.025、0.043 mg/L，氨氮质量浓度分别为11.75、14.26 mg/L，二者均达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》的一级标准。

关键词: 电解锰渣, 无害化, 锰, 氨氮, 浸出毒性

Abstract:

Electrolytic manganese slag has large emissions and high soluble salt content，posing serious environmental risks.In recent years，with the continuous decrease of manganese ore grade in China，the slag quantity of manganese metal per ton is increasing.In order to realize the harmless manganese slag，promote the mass consumption and comprehensive utilization of manganese slag efficiently，the lime curing method was used to treat manganese slag innocuously.The effects of adding amount of quicklime，reaction time，air temperature and additive amount on the removal or fixation of ammonia nitrogen and manganese in manganese slag were studied.The results showed that the harmless treatment of electrolytic manganese slag was carried out for electrolytic manganese slag under the conditions of lime addition of 10%，stirring time of 60 min，air temperature of 60 ℃ and additive phosphoric acid of 2.8 mL.The leaching toxicity test results showed that the concentration of manganese in the leaching solution of the horizontal shock method and the nitric acid and sulfuric acid method was 0.025 mg/L and 0.043 mg/L，respectively，and the concentration of ammonia nitrogen was 11.75 mg/L and 14.26 mg/L，both of which reached the first class of GB 8978—1996“Standard of National Integrated Wastewater Discharge”.

Key words: electrolytic manganese residue, harmless, manganese, ammonia nitrogen, exleaching toxicity

中图分类号:

TQ09

董馨予, 王海峰, 贺跃, 杨攀, 王松, 杨春元, 王芹, 黄碧芳, 王家伟. 电解锰渣的浸出毒性分析及无害化处理[J]. 无机盐工业, 2023, 55(5): 85-90.

DONG Xinyu, WANG Haifeng, HE Yue, YANG Pan, WANG Song, YANG Chunyuan, WANG Qin, HUANG Bifang, WANG Jiawei. Exleaching toxicity analysis and harmless treatment of electrolytic manganese residue[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2023, 55(5): 85-90.

图/表 7

表1

图1

图2

图3

图4

图5

图6

参考文献 27

1	谭柱中，张丽云.中国电解金属锰工业研究进展[J].中国锰业，2019，37（2）：1-2，21.
	TAN Zhuzhong， ZHANG Liyun.A research progress in electrolytic Manganese metal industry of China[J].China’s Manganese Industry，2019，37（2）：1-2，21.
2	SHU Jiancheng， WU Yuhao， DENG Yaling，et al.Enhanced removal of Mn²⁺ and NH₄ ⁺-N in electrolytic manganese metal residue using washing and electrolytic oxidation[J].Separation and Purification Technology，2021，270：118798.
3	李涛，马国华.电解锰渣中锰组分的粉磨浸取工艺研究[J].无机盐工业，2021，53（2）：66-70.
	LI Tao， MA Guohua.Research on milling and leaching process of manganese in electrolytic manganese slag[J].Inorganic Chemicals Industry，2021，53（2）：66-70.
4	张超，王帅，钟宏，等.电解锰渣无害化处理与资源化利用技术研究进展[J].矿产保护与利用，2019，39（3）：111-118.
	ZHANG Chao， WANG Shuai， ZHONG Hong，et al.Review on decontamination and resource utilization of electrolytic manganese residue technology[J].Conservation and Utilization of Mineral Resources，2019，39（3）：111-118.
5	国家环境保护总局. 污水综合排放标准： [S].北京：中国标准出版社，1998.
6	中华人民共和国生态环境部. 锰渣污染控制技术规范： [S].北京：中国环境科学出版社，2022.
7	杨晓红，赵东雨，薛希仕，等.电解锰渣中锰的浸出试验研究[J].湿法冶金，2022，41（2）：133-136.
	YANG Xiaohong， ZHAO Dongyu， XUE Xishi，et al.Leaching of manganese from electrolytic manganese residue[J].Hydrometallurgy of China，2022，41（2）：133-136.
8	SHU Jiancheng， CHEN Mengjun， WU Haiping，et al.An innovative method for synergistic stabilization/solidification of Mn²⁺，NH₄ ⁺-N，PO₄ ^3- and F^- in electrolytic manganese residue and phosphogypsum[J].Journal of Hazardous Materials，2019，376：212- 222.
9	吴霜，王家伟，刘利，等.电解锰渣综合利用评述[J].无机盐工业，2016，48（4）：22-25.
	WU Shuang， WANG Jiawei， LIU Li，et al.Review on comprehensive utilization of electrolytic manganese slag[J].Inorganic Chemicals Industry，2016，48（4）：22-25.
10	WANG Dengquan， WANG Qiang， XUE Junfeng.Reuse of hazardous electrolytic manganese residue：Detailed leaching characterization and novel application as a cementitious material[J].Resources，Conservation and Recycling，2020，154：104645.
11	ZHANG Yuliang， LIU Xiaoming， XU Yingtang，et al.Preparation and characterization of cement treated road base material utilizing electrolytic manganese residue[J].Journal of Cleaner Production，2019，232：980-992.
12	ZHANG Yuliang， LIU Xiaoming， XU Yingtang，et al.Synergic effects of electrolytic manganese residue-red mud-carbide slag on the road base strength and durability properties[J].Construction and Building Materials，2019，220：364-374.
13	LV Ying， LI Jia， YE Hengpeng，et al.Bioleaching behaviors of silicon and metals in electrolytic Manganese residue using silicate bacteria[J].Journal of Cleaner Production，2019，228：901- 909.
14	LUO Yang， LIU Fang， REN Jun，et al.Effects of dominant plant growth on the nutrient composition and bacterial community structure of manganese residues[J].International Journal of Phytoremediation，2022，24（5）：525-535.
15	ZHANG Shuhui， LI Xiaodong， ZHANG Wei，et al.Study on the leaching toxicity and performance of manganese slag-based cementitious materials[J].Materials Research Express，2021，8（12）：125308.
16	CHEN Hongliang， LIU Renlong， LIU Zuohua，et al.Immobilization of Mn and NH₄ [J].Environmental Science and Pollution Research，2016，23（12）：12352-12361.
17	SHU Jiancheng， WU Haiping， LIU Renlong，et al.Simultaneous stabilization/solidification of Mn²⁺ and NH₄ ⁺-N from electrolytic manganese residue using MgO and different phosphate resour-ce[J].Ecotoxicology and Environmental Safety，2018，148：220- 227.
18	SHU Jiancheng， LI Bing， CHEN Mengjun，et al.An innovative method for manganese（Mn²⁺） and ammonia nitrogen（NH₄ ⁺-N） stabilization/solidification in electrolytic manganese residue by basic burning raw material[J].Chemosphere，2020，253： 126896.
19	国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会. 锰矿石湿存水量的测定重量法： [S].北京：中国标准出版社，2018.
20	环境保护部. 固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法： [S].北京：中国环境科学出版社，2010.
21	国家环境保护总局.固体废物浸出毒性浸出方法硫酸
	硝酸法： [S].北京：中国环境科学出版社， 2007.
22	国家质量监督检验检疫总局. 锰矿石锰含量的测定电位滴定法和硫酸亚铁铵滴定法： [S].北京：中国标准出版社，2003.
23	环境保护部. 水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法： [S].北京：中国环境科学出版社，2010.
24	王积伟.电解锰渣无害化处理技术研究与应用[D].青岛：青岛大学，2012.
	WANG Jiwei.Research and application of harmless treatment technology of electrolytic Manganese slag[D].Qingdao：Qingdao University，2012.
25	罗乐，降林华，段宁.电解锰废渣的浸出毒性及生石灰固化技术[J].环境工程，2017，35（12）：139-143.
	LUO Le， JIANG Linhua， DUAN Ning.A EMR solidification technology based on quicklime and leaching toxicity[J].Environmental Engineering，2017，35（12）：139-143.
26	张成明，董保成，张建华，等.直接空气吹脱法去除废水中的氨氮[J].食品与发酵工业，2021，47（19）：155-160.
	ZHANG Chengming， DONG Baocheng， ZHANG Jianhua，et al.Preliminary study on ammonia nitrogen removal from wastewater by direct air stripping[J].Food and Fermentation Industries，2021，47（19）：155-160.
27	秦智峰，王达道，徐志峰，等.磷酸铵镁沉淀-絮凝法处理高浓度氨氮废水[J].化工环保，2021，41（5）：595-600.
	QIN Zhifeng， WANG Dadao， XU Zhifeng，et al.Treatment of high-concentration ammonia nitrogen wastewater by magnesium ammonium phosphate precipitation-flocculation[J].Environmental Protection of Chemical Industry，2021，41（5）：595-600.

w（O）	w（S）	w（Si）	w（Ca）	w（Fe）	w（Mn）	w（Al）	w（K）
46.28	13.88	10.74	10.05	5.66	4.88	3.32	1.87
w（Mg）	w（Na）	w（Ni）	w（Ti）	w（Cr）	w（Cd）	w（Pb）	w（Zn）
1.42	0.66	0.43	0.28	0.05	0.01	0.01	0.009 8

[1]	刘德新, 马腾跃, 安金玲, 刘进荣, 何伟艳. 锰基钠离子电池正极材料设计及电化学性能研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(3): 51-55.
[2]	王茹霆, 赵小蓉, 黄绪泉, 王豪杰, 薛菲, 蔡家伟. 混合相磷石膏基胶结材制备与早期性能研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(3): 98-104.
[3]	陈天东, 赵光钊, 海春喜, 董生德, 贺欣, 许琪, 冯航, 袁少雄, 马路祥, 周园. 包覆与掺杂对富锂锰基材料的改性研究及产业化进展[J]. 无机盐工业, 2023, 55(9): 1-8.
[4]	章聪华, 颜文斌, 肖佳俊, 赵珂, 彭商权, 韦玉红. 响应面法优化酒石酸还原浸出电解锰阳极渣工艺[J]. 无机盐工业, 2023, 55(9): 106-113.
[5]	朱志红, 朱永芳. 硅掺杂锰酸锂的自蔓延燃烧制备及其性能研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(5): 66-70.
[6]	王松, 王家伟, 勾碧波, 杨攀, 贺跃, 杨春元, 王海峰. 复盐结晶法对除菱锰矿浸出液中镁分配规律研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(4): 65-71.
[7]	董雄伟, 韩凤兰, 华炜, 李茂辉, 安长聪, 黄玉才. 硅锰渣基沸石的合成及其表征[J]. 无机盐工业, 2023, 55(12): 128-132.
[8]	赖先熔, 陈周秦, 孙豪, 阳超. 西藏硫酸镁亚型盐湖原卤水吸附提锂中试研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(11): 86-92.
[9]	郑彬,蒋亮,韩凤兰,马鸿儒,祁志宏,苏辉. 铜渣复合硅锰水淬渣后的改质提铁研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(1): 136-143.
[10]	刘卓钦,周晓崇,莫梁君. 硼酸锂包覆改性尖晶石锰酸锂的研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(9): 90-95.
[11]	韩红静,吴勇民,曹永生,韩婷婷,汤卫平. 纳米片多面体锰基锂离子筛的制备及锂离子吸脱附特性[J]. 无机盐工业, 2022, 54(8): 59-65.
[12]	唐诗昌,程高,刘琪,叶凡,孙明,余林. 前驱体转化法可控制备γ-二氧化锰及其催化燃烧甲苯性能[J]. 无机盐工业, 2022, 54(6): 134-141.
[13]	卢友志,苏李敏,赵义. 单宁酸-硫酸体系浸出氧化锰矿中锰的研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(6): 84-89.
[14]	张吉,宁延生,郭西凤,朱建平,王阔. 利用含锰硅胶低温制备钾水玻璃[J]. 无机盐工业, 2022, 54(5): 126-130.
[15]	谭文汐,郭小惠. 超声对铁锰氧化物吸附废水中无机砷的强化效应[J]. 无机盐工业, 2022, 54(3): 102-108.

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