【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術具體涉及一種電解錳渣的固化處理方法，特別是一種中溫焙燒固化電解錳渣的處理方法，屬于固廢處理。
技術介紹
1、電解金屬錳作為一種至關重要的物資，在鋼鐵制造及金屬合金生產(chǎn)等領域有著廣泛應用。在生產(chǎn)電解金屬錳的過程中，錳礦石經(jīng)硫酸浸出后會產(chǎn)生大量酸性廢渣，即電解錳渣。一般而言，每生產(chǎn)1噸電解金屬錳，就會伴隨產(chǎn)生10~12噸電解錳渣。電解錳渣中含有大量的可溶性錳、氨氮及重金屬離子等多種污染物。當前，國內(nèi)對于電解錳渣的處置和利用仍處于應用研究階段，對其基本性能，尤其是從綜合應用角度的性能研究尚顯滯后，工業(yè)化應用案例稀缺，主要處理方式仍為渣庫堆存。然而，長期的風化和雨水淋濾作用會使堆存的電解錳渣釋放出氨氮和重金屬等有害物質(zhì)，容易遷移釋放至周邊土壤及地表、地下水中，對當?shù)丨h(huán)境與居民健康構成嚴重威脅。因此，要實現(xiàn)電解錳渣的安全堆存，就必須進行無害化處理。
2、目前，固化/穩(wěn)定化技術是實現(xiàn)電解錳渣無害化處理的主要技術手段，關于電解錳渣的固化處理，已有相關專利技術：例如，現(xiàn)有技術（公開號：cn118702471a）公開了一種錳渣的固化方法及錳渣堆庫的防滲方法，該方法以礦粉、水泥熟料、電石渣、偏高嶺土、硅酸鈉和煤矸石中的一種或多種為改性材料，對錳渣進行固化改性，能夠有效固定錳渣中的氨氮、錳、鋅、銅等重金屬元素，降低其滲透性。中國專利（公開號：cn108246777a）公開了一種電解錳渣的固化處理方法，該方法以四氧化三鐵和復合磷酸鹽溶液為固化劑實現(xiàn)電解錳渣的固化。上述兩種電解錳渣固化技術需要額外摻雜大量固化劑，不但增加了固化產(chǎn)品的
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術存在的技術缺陷，本專利技術的目的是在于提供一種中溫焙燒固化電解錳渣的處理方法，該方法通過摻入少量的添加劑，能夠實現(xiàn)電解錳渣在相對較低的溫度下實現(xiàn)固化和穩(wěn)定化，固化體的毒性浸出結果達到《國家污水綜合排放標準》（gb?8978-1996）中的一級排放標準，同時達到《錳渣污染控制技術規(guī)范》（hj?1241-2022）要求的《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術規(guī)范》（gb?30760-2024）中的標準限值，且能耗低，外加藥劑成本低，滿足工業(yè)化大規(guī)模推廣應用。
2、為了實現(xiàn)上述技術目的，本專利技術提供了一種中溫焙燒固化電解錳渣的處理方法，該方法是將電解錳渣原料破碎后，與硅酸鈣和氯化鋇球磨混合，得到混合物料，所述混合物料置于750~1000℃溫度下煅燒，即得固化電解錳渣。
3、本專利技術涉及的中溫焙燒指的是在750~1000℃溫度下焙燒。
4、本專利技術對電解錳渣進行固化處理的關鍵是在于在電解錳渣中添加了硅酸鈣和氯化鋇組合藥劑，該組合藥劑不但能夠促進電解錳渣在更低溫度下的物相重構而實現(xiàn)中低溫固化，而且能夠有效提高重金屬的穩(wěn)定化效率。更具體來說，在高溫煅燒過程中硅酸鈣能夠通過熱解產(chǎn)生活性二氧化硅和氧化鈣，可以實現(xiàn)電解錳渣的有效活化，與電解錳渣中的成分發(fā)生化學反應形成玻璃態(tài)和晶態(tài)產(chǎn)物，從而能夠實現(xiàn)電解錳渣中重金屬離子摻入到無定形網(wǎng)絡結構和晶體結構中，通過取代和包封作用使其穩(wěn)定地固定在固相中，從而有效減少重金屬的遷移和環(huán)境污染風險，而在高溫煅燒過程中，氯化鋇通過參與化學反應改變高溫下中間相的粘度，以促進晶體生長，降低煅燒溫度并縮短煅燒時間，從而不僅提高了煅燒效率，還進一步優(yōu)化了晶態(tài)結構對重金屬離子的固定效果。綜上所述，通過硅酸鈣與氯化鋇的協(xié)同作用，不但實現(xiàn)了電解錳渣的中溫固化，而且實現(xiàn)了電解錳渣中重金屬的高效固定，達到電解錳渣無害化處理的目的，同時降低能耗和藥劑成本。
5、作為一個優(yōu)選的方案，所述硅酸鈣的質(zhì)量為電解錳渣質(zhì)量的0.75%~4.5%。硅酸鈣相對電解錳渣的添加量對電解錳渣的固化效果影響顯著。隨著硅酸鈣添加量的增加，電解錳渣的固化效果呈現(xiàn)先增強后減弱的趨勢。當硅酸鈣相對電解錳渣的質(zhì)量百分比為1.5%、2.25%時，固化效果相近且達到最佳。因此，適量添加硅酸鈣能夠顯著提升固化效果，而過量添加則會對固化效果產(chǎn)生不利影響。所述硅酸鈣的質(zhì)量進一步優(yōu)選為電解錳渣質(zhì)量的1.5%~2.25%。
6、作為一個優(yōu)選的方案，所述氯化鋇的質(zhì)量為電解錳渣質(zhì)量的0.75%~4.5%。氯化鋇相對電解錳渣的添加量對電解錳渣的固化效果也存在明顯的影響。隨著氯化鋇添加量的逐步增加，電解錳渣的固化性能首先表現(xiàn)出增強的趨勢，隨后進入一個相對穩(wěn)定的平臺期，最終則逐漸減弱。特別地，當氯化鋇相對電解錳渣的質(zhì)量百分比為0.75%、1.5%或3.0%時，固化性能均達到相近的最優(yōu)水平。因此，合理控制氯化鋇的摻入量能夠顯著提升固化效果，然而，一旦超過這一適宜范圍，過量添加將會導致固化性能下降。所述氯化鋇的質(zhì)量進一步優(yōu)選為電解錳渣質(zhì)量的1.5%~3.0%。
7、作為一個優(yōu)選的方案，所述球磨混合的條件為：球磨轉速為150~300?r/min，球磨時間為5~15?min。通過球磨混合，不但能夠實現(xiàn)原料顆粒的細化，而且可以提高原料的反應活性，有利于后續(xù)的高溫固相反應過程。
8、作為一個優(yōu)選的方案，所述煅燒的條件為：煅燒溫度為800~950℃，煅燒時間為1~4h。隨著煅燒溫度的升高有助于電解錳渣中重金屬的穩(wěn)定化，當煅燒溫度達到800℃以上時，電解錳渣固結體的毒性浸出結果完全低于國家標準。這是因為煅燒產(chǎn)生的玻璃態(tài)和晶態(tài)產(chǎn)物能將金屬離子嵌入無定形網(wǎng)絡和晶體結構中，從而實現(xiàn)重金屬的有效固定，但是溫度過高，能耗大幅增加，導致電解錳渣處理成本增高。且隨著煅燒時間的延長，固化效果先逐漸增強后趨于平穩(wěn)。這表明在煅燒2?h后，重金屬已以穩(wěn)定形態(tài)固定于電解錳渣中。因此進一步優(yōu)選的煅燒時間為2~2.5?h。
9、相對現(xiàn)有技術，本專利技術技術方案帶來的有益技術效果：
10、（1）本專利技術能夠實現(xiàn)電解錳渣中重金屬離子的高效固定。
11、（2）本專利技術以硅酸鈣與氯化鋇作為添加成分，在保證電解錳渣無害化處理的前提下，一次加入反應原料，減少了添加劑的用量，極大的降低了固化焙燒溫度，降低了能耗，減少了電解錳渣固化處理的成本，簡化了工藝流程，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
12、（3）經(jīng)本專利技術處理后的電解錳渣，不僅實現(xiàn)了無害化處理，還具備良好的材料性能，可進一步作為建筑材料使用，有效拓寬了電解錳渣的資源化利用途徑。
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1.一種中溫焙燒固化電解錳渣的處理方法，其特征在于：將電解錳渣原料破碎后，與硅酸鈣和氯化鋇球磨混合，得到混合物料，所述混合物料置于750~1000℃溫度下煅燒，即得固化電解錳渣。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種中溫焙燒固化電解錳渣的處理方法，其特征在于：所述硅酸鈣的質(zhì)量為電解錳渣質(zhì)量的0.75%~4.5%。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種中溫焙燒固化電解錳渣的處理方法，其特征在于：所述氯化鋇的質(zhì)量為電解錳渣質(zhì)量的0.75%~4.5%。
4.根據(jù)權利要求1~3任一項所述的一種中溫焙燒固化電解錳渣的處理方法，其特征在于：所述球磨混合的條件為：球磨轉速為150~300r/min，球磨時間為5~15min。
5.?根據(jù)權利要求1~3任一項所述的一種中溫焙燒固化電解錳渣的處理方法，其特征在于：所述煅燒的條件為：煅燒溫度為800~950℃，煅燒時間為1~4?h。
【技術特征摘要】
1.一種中溫焙燒固化電解錳渣的處理方法，其特征在于：將電解錳渣原料破碎后，與硅酸鈣和氯化鋇球磨混合，得到混合物料，所述混合物料置于750~1000℃溫度下煅燒，即得固化電解錳渣。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種中溫焙燒固化電解錳渣的處理方法，其特征在于：所述硅酸鈣的質(zhì)量為電解錳渣質(zhì)量的0.75%~4.5%。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種中溫焙燒固化電解錳渣的處理方法，其特征在于...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉云，蔡欣怡，李夢珂，陳躍輝，游志敏，
申請(專利權)人：湘潭大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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