【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及固體廢棄物無害化處理，具體為一種鎂渣穩定固化電解錳渣的方法及設備。
技術介紹
1、近年來，隨著電解錳行業的快速發展，工業生產錳的副產物電解錳渣日益累積，據相關統計，每電解生產1噸錳就會產生10-12噸電解錳渣，電解錳渣中含有過量的氨氮和重金屬離子(如mn2+、pb2+、cu2+、ni2+和zn2+)，在長期儲存過程中具有很高的浸出風險，對人身健康以及生態環境造成了巨大的威脅。
2、基于電解錳渣堆存量日益增長的現狀，有學者嘗試將未進行無害化處理的電解錳渣直接利用于水泥的生產以及作為礦物摻合料添加到混凝土中，但是由水泥水化產生的高堿性環境(ph＝12-13)會使電解錳渣中的nh4+以氨氣的形式逃逸到空氣中造成環境污染，同時，由于氨氣的刺激性，會很大程度影響現場人員的施工，因此，在電解錳渣的再利用之前，進行無害化處理是不可或缺的步驟。
3、目前，穩定/固化技術(s/s)已成為電解錳渣無害化處理的主要方式之一，電解錳渣的穩定/固化材料包括堿性材料、磷酸鹽和其他化學試劑，使用堿性材料作為固化劑時，電解錳渣中的mn2+會轉變為不溶性沉淀物，如mn(oh)2、mno2、mn3o4和mno·oh，而nh4+會以氨氣的形式逃逸，主要發生的反應如下：mn2++2oh-→mn(oh)2↓
4、2mn(oh)2+o2→2mno·oh+2oh-2mn(oh)2+o2→2mno2+2h2o
5、6mn(oh)2+o2→2mn3o4+6h2o
6、nh4++oh-→nh3↑+h2op>
7、在磷酸鹽體系中mn2+和nh4+可固化/穩定為mn(oh)2、mn5(po4)2(oh)4、mn3(po4)2·3h2o和nh4mgpo4·6h2o，主要發生的反應如下：
8、5mn2++2po3-4+4oh-→mn5(po4)2(oh)4↓
9、3mn2++2po3-4+3h2o→mn3(po4)2·3h2o↓
10、nh4++mg2++po3-4+6h2o→nh4mgpo4·6h2o↓
11、使用生石灰、氧化鈣、磷酸鹽、氧化鎂和碳酸氫鈉中的一種或幾種物質來處理電解錳渣后，錳離子和氨氮的浸出濃度將大幅度降低，然而，將這些材料用于電解錳渣的穩定/固化時仍會產生較高的處理成本，阻礙了電解錳渣的資源化再利用，因此，有必要研究開發一種高效、經濟的堿性固化劑，以保證emr的長期穩定儲存，避免造成二次污染。
12、通常根據鎂礦的不同，生產1噸鎂會產生8-20噸鎂渣，并且隨著煉鎂工業的發展，其排放量將逐年增加，然而鎂渣的利用率卻很低，很多鎂廠排出的鎂渣都作為廢物堆置，露天堆放的鎂渣在自然分解后呈細粉末狀，長期放置的鎂渣的中值粒徑為15–16μm，尺寸在1–10μm范圍內的顆粒約占體積分數的40％，這些微小的顆粒會產生有害的粉塵，污染了環境的同時很大程度的影響了人體健康，此外，鎂渣的主要化學成分為氧化鈣、二氧化硅、氧化鎂、2cao·sio2等，因此，鎂渣的浸出液呈高堿性(ph>12)，隨意傾倒鎂渣容易造成土地硬化和鹽堿化，威脅到作物的生長，影響到耕地的正常使用。
13、結合現有的無害化方法大多存在能耗高、容易造成二次污染、成本高、處理時間長、工藝復雜等問題的現狀，倘若能將高堿性的鎂渣用于電解錳渣的穩定/固化工藝中，開發一種低成本、工藝簡單、環保且能夠有效固定電解錳渣中的錳離子并脫除氨氮的無害化處理方法，可以很大程度的降低電解錳渣的無害化處理成本，進而促進電解錳渣的再利用。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種鎂渣穩定固化電解錳渣的方法及設備。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種鎂渣穩定固化電解錳渣的設備，包括電熱恒溫干燥機、顆粒粉碎機、金屬外殼、恒溫陳放機構和陳放庫，所述電熱恒溫干燥機左側的上端固定安裝有第一輸送機，所述電熱恒溫干燥機右側的下端與顆粒粉碎機頂部的左端之間固定安裝有第二輸送機，所述顆粒粉碎機右側的下端與金屬外殼頂部的左端之間固定安裝有第三輸送機，所述金屬外殼正表面的下端固定安裝有攪拌電機，所述攪拌電機的輸出端固定安裝有攪拌軸，所述攪拌軸的背面通過軸承活動連接于金屬外殼內腔的下端，所述攪拌軸的表面固定連接有楔形犁，所述金屬外殼的上端設置有水霧生成機構，所述金屬外殼的底部固定安裝有排料閥，所述金屬外殼外表面的底部固定安裝有第四輸送機，所述陳放庫右側的上端固定安裝有第五輸送機，所述第四輸送機的上端與第五輸送機的右端之間設置有恒溫陳放機構，所述金屬外殼右側的上端與恒溫陳放機構右側的上端之間設置有氨氣處理機構。
3、作為優選方案，所述水霧生成機構包括增壓泵，所述增壓泵的左側固定安裝于金屬外殼外表面右側的上端，所述增壓泵的輸入端固定安裝有自來水管，所述增壓泵的輸出端固定安裝有高壓防爆軟管，所述高壓防爆軟管的上端與金屬外殼內腔的頂部之間固定安裝有水霧噴頭。
4、作為優選方案，所述恒溫陳放機構包括保溫外殼，所述保溫外殼背面的上端固定安裝于第四輸送機的上端，所述保溫外殼左側的下端固定安裝于第五輸送機的右端，所述氨氣處理機構包括負壓泵，所述負壓泵的左側固定安裝于保溫外殼外表面右側的中端，所述負壓泵的輸入端與保溫外殼右側的上端以及金屬外殼右側的上端之間固定安裝有氨氣排放管，所述氨氣排放管頂部的兩端均固定安裝有控制閥，所述負壓泵的輸出端固定安裝有排放管。
5、作為優選方案，所述保溫外殼正表面的上端固定安裝有溫控器，所述保溫外殼左側的上端通過合頁活動連接有排料門，所述保溫外殼內腔的中端固定連接有盛放網板，所述保溫外殼內腔的下端固定連接有隔板，所述隔板的表面通過管道固定安裝有進風閥門，所述隔板的底部固定安裝有電熱絲，所述保溫外殼底部的兩端均固定安裝有進風風扇，所述保溫外殼內腔的頂部固定安裝有溫度傳感器。
6、作為優選方案，一種鎂渣穩定固化電解錳渣的方法，其方法包括以下步驟：
7、a.干燥粉碎：將待處理電解錳渣經過第一輸送機輸送至電熱恒溫干燥機的內部進行干燥，然后再經過第二輸送機將干燥后的電解錳渣輸送至顆粒粉碎機中進行粉碎作業，從而得到電解錳渣顆粒；
8、b.水霧攪拌：將干燥粉碎后的電解錳渣顆粒經過第三輸送機輸送至金屬外殼內部的同時，向金屬外殼的內部添加相應比例的鎂渣，且在攪拌電機工作的作用下能夠帶動攪拌軸和楔形犁對電解錳渣與鎂渣之間進行混合攪拌，并在水霧生成機構工作的作用下能夠對金屬外殼內部的物料進行潤濕，以得到混合物料，同時使得攪拌過程中所產生的氨氣能夠經過氨氣處理機構進行排放處理作業；
9、c.恒溫陳放：將水霧攪拌后所得到的混合物料經過第四輸送機輸送至恒溫陳放機構的內部進行反應，以脫除大部分的氨氮并固化錳離子，同時反應過程中產生的氨氣能夠再次經過氨氣處理機構進行排放處理作業；
10、d.自然陳放：將恒溫陳放后的混合物料經過第五輸送機輸送至陳放庫的內部進行陳放，即得無害化電解錳渣。
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【技術保護點】
1.一種鎂渣穩定固化電解錳渣的設備，包括電熱恒溫干燥機(2)、顆粒粉碎機(4)、金屬外殼(6)、恒溫陳放機構(8)和陳放庫(10)，其特征在于：所述電熱恒溫干燥機(2)左側的上端固定安裝有第一輸送機(1)，所述電熱恒溫干燥機(2)右側的下端與顆粒粉碎機(4)頂部的左端之間固定安裝有第二輸送機(3)，所述顆粒粉碎機(4)右側的下端與金屬外殼(6)頂部的左端之間固定安裝有第三輸送機(5)，所述金屬外殼(6)正表面的下端固定安裝有攪拌電機(13)，所述攪拌電機(13)的輸出端固定安裝有攪拌軸(16)，所述攪拌軸(16)的背面通過軸承活動連接于金屬外殼(6)內腔的下端，所述攪拌軸(16)的表面固定連接有楔形犁(15)，所述金屬外殼(6)的上端設置有水霧生成機構(12)，所述金屬外殼(6)的底部固定安裝有排料閥(14)，所述金屬外殼(6)外表面的底部固定安裝有第四輸送機(7)，所述陳放庫(10)右側的上端固定安裝有第五輸送機(9)，所述第四輸送機(7)的上端與第五輸送機(9)的右端之間設置有恒溫陳放機構(8)，所述金屬外殼(6)右側的上端與恒溫陳放機構(8)右側的上端之間設置有氨氣處理機構
2.根據權利要求1所述的一種鎂渣穩定固化電解錳渣的設備，其特征在于：所述水霧生成機構(12)包括增壓泵(121)，所述增壓泵(121)的左側固定安裝于金屬外殼(6)外表面右側的上端，所述增壓泵(121)的輸入端固定安裝有自來水管，所述增壓泵(121)的輸出端固定安裝有高壓防爆軟管(122)，所述高壓防爆軟管(122)的上端與金屬外殼(6)內腔的頂部之間固定安裝有水霧噴頭(123)。
3.根據權利要求1所述的一種鎂渣穩定固化電解錳渣的設備，其特征在于：所述恒溫陳放機構(8)包括保溫外殼(801)，所述保溫外殼(801)背面的上端固定安裝于第四輸送機(7)的上端，所述保溫外殼(801)左側的下端固定安裝于第五輸送機(9)的右端，所述氨氣處理機構(11)包括負壓泵(111)，所述負壓泵(111)的左側固定安裝于保溫外殼(801)外表面右側的中端，所述負壓泵(111)的輸入端與保溫外殼(801)右側的上端以及金屬外殼(6)右側的上端之間固定安裝有氨氣排放管(112)，所述氨氣排放管(112)頂部的兩端均固定安裝有控制閥，所述負壓泵(111)的輸出端固定安裝有排放管。
4.根據權利要求3所述的一種鎂渣穩定固化電解錳渣的設備，其特征在于：所述保溫外殼(801)正表面的上端固定安裝有溫控器(802)，所述保溫外殼(801)左側的上端通過合頁活動連接有排料門(803)，所述保溫外殼(801)內腔的中端固定連接有盛放網板(804)，所述保溫外殼(801)內腔的下端固定連接有隔板(805)，所述隔板(805)的表面通過管道固定安裝有進風閥門(806)，所述隔板(805)的底部固定安裝有電熱絲(807)，所述保溫外殼(801)底部的兩端均固定安裝有進風風扇(808)，所述保溫外殼(801)內腔的頂部固定安裝有溫度傳感器(809)。
5.一種鎂渣穩定固化電解錳渣的方法，其特征在于：基于權利要求1-4任一項所述鎂渣穩定固化電解錳渣的設備，其方法包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的一種鎂渣穩定固化電解錳渣的方法，其特征在于：所述干燥溫度為60-80℃，干燥時間為9-12h，粉碎后的電解錳渣顆粒小于2mm。
7.根據權利要求5所述的一種鎂渣穩定固化電解錳渣的方法，其特征在于：所述鎂渣的添加量為電解錳渣添加量的5-20％。
8.根據權利要求5所述的一種鎂渣穩定固化電解錳渣的方法，其特征在于：所述混合物料含水率為5-15％，所述混合攪拌的時間為15-30min。
9.根據權利要求5所述的一種鎂渣穩定固化電解錳渣的方法，其特征在于：反應溫度控制在60-95℃，反應時間為1h-3h。
10.根據權利要求5所述的一種鎂渣穩定固化電解錳渣的方法，其特征在于：所述自然陳放時間為12-48h。
...【技術特征摘要】
1.一種鎂渣穩定固化電解錳渣的設備，包括電熱恒溫干燥機(2)、顆粒粉碎機(4)、金屬外殼(6)、恒溫陳放機構(8)和陳放庫(10)，其特征在于：所述電熱恒溫干燥機(2)左側的上端固定安裝有第一輸送機(1)，所述電熱恒溫干燥機(2)右側的下端與顆粒粉碎機(4)頂部的左端之間固定安裝有第二輸送機(3)，所述顆粒粉碎機(4)右側的下端與金屬外殼(6)頂部的左端之間固定安裝有第三輸送機(5)，所述金屬外殼(6)正表面的下端固定安裝有攪拌電機(13)，所述攪拌電機(13)的輸出端固定安裝有攪拌軸(16)，所述攪拌軸(16)的背面通過軸承活動連接于金屬外殼(6)內腔的下端，所述攪拌軸(16)的表面固定連接有楔形犁(15)，所述金屬外殼(6)的上端設置有水霧生成機構(12)，所述金屬外殼(6)的底部固定安裝有排料閥(14)，所述金屬外殼(6)外表面的底部固定安裝有第四輸送機(7)，所述陳放庫(10)右側的上端固定安裝有第五輸送機(9)，所述第四輸送機(7)的上端與第五輸送機(9)的右端之間設置有恒溫陳放機構(8)，所述金屬外殼(6)右側的上端與恒溫陳放機構(8)右側的上端之間設置有氨氣處理機構(11)。
2.根據權利要求1所述的一種鎂渣穩定固化電解錳渣的設備，其特征在于：所述水霧生成機構(12)包括增壓泵(121)，所述增壓泵(121)的左側固定安裝于金屬外殼(6)外表面右側的上端，所述增壓泵(121)的輸入端固定安裝有自來水管，所述增壓泵(121)的輸出端固定安裝有高壓防爆軟管(122)，所述高壓防爆軟管(122)的上端與金屬外殼(6)內腔的頂部之間固定安裝有水霧噴頭(123)。
3.根據權利要求1所述的一種鎂渣穩定固化電解錳渣的設備，其特征在于：所述恒溫陳放機構(8)包括保溫外殼(801)，所述保溫外殼(801)背面的上端固定安裝于第四輸送機(7)的上端，所述保溫外殼(801)左側的下端固定安裝于第五輸送機(9)的右端，所述氨氣處理機構(11)包括負壓泵(111...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙瑜，唐偉，沈明軒，王超林，李勇，畢靖，張永發，黨爽，楊鉅澒，
申請(專利權)人：貴州大學，
類型：發明
國別省市：
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