中国西南地区电解锰渣特性分析及影响因素研究

电解锰行业发展面临的困境之一是锰渣的处理处置方法。为探索绿色低碳的锰渣无害化处理技术,选取中国5家典型电解锰企业新、旧电解锰渣,通过其理化特性及浸出毒性分析,研究堆存条件、时间及工艺参数等因素对不同企业锰渣特性的影响。结果显示:不同企业的新、旧锰渣平均质量含水率相差最大时均达19%以上,浸出液pH值最高分别相差0.95、1.45,不同企业新鲜锰渣的SiO_(2)和Al_(2)O_(3)平均质量分数最大相差分别为43.18%、146.25%,且可溶性盐质量分数均超过10%,未达到填埋入场标准。锰渣中石膏和石英的质量分数随堆存条件和时间发生不同的变化。企业C在堆存过程中石膏和石英的质量分数在增加,而企业E锰渣中烧石膏质量分数在增加,石英质量分数在减少。历史锰渣浸出液中Mn^(2+)和氨氮(NH_(4)^(+)N)的质量浓度较高,分别超过GB/T 8978—1996一级排放标准限值的65.92~935.00倍和2.56~63.80倍,表明长期堆存的锰渣仍存在较大的环境污染风险。不同地区企业的锰渣应通过无害化处理与资源化利用来降低其环境污染风险,须根据化学成分、理化性质不同选择合适的资源化方式。

电解锰渣资源化回收利用技术研究进展及“双碳”影响评估

我国电解锰产业每年产生大量含有锰、氨氮等毒害组分的电解锰渣,传统的堆存处置方式存在较大环境风险,其资源化利用对电解锰产业环境污染治理具有重要意义。系统梳理了电解锰渣干法、火法及湿法三类资源化利用技术最新研究进展,全面解析了技术开发中的环境风险点,深入讨论了相关技术资源化过程中的碳排放情况。最后,结合行业发展需求与“双碳”目标,提出了电解锰渣资源化利用的优先发展技术方向、过程碳排放核算、加速资源化产品市场应用等建议,旨在为推动电解锰产业绿色、低碳转型升级提供技术支撑。

KH560对电解锰渣场原位修复防渗固结体性能的影响

固废填埋场渗漏原位修复过程中常见胶凝材料遇水膨胀,影响强度情况,为了解决该问题,采用两步水溶液聚合法将具有两性基团的KH560加入聚丙烯酸钠与电解锰渣中,制备电解锰渣基复合胶凝材料,通过抗压试验、渗水试验及腐蚀试验分析了固结体的抗压抗渗及耐腐蚀性能,利用红外光谱(FTIR)对固结体的分子结构进行了表征,通过SEM-EDS分析了固结体的表面形貌及元素含量变化,揭示了KH560对电解锰渣胶凝材料的力学增强机制和防渗作用机理。结果表明:①适量添加KH560可显著提升复合胶凝材料的抗压、抗渗及耐腐蚀性能,在KH560添加量为3%时,固结体的无侧限抗压强度是未添加KH560的固结体的2.25倍,渗透系数比未添加KH560的固结体降低了61.3%,抗蚀系数达0.85。②KH560分子结构中的硅氧基团Si—OCH_(3)与电解锰渣中的自由水发生了水解缩合反应,形成了Si—O—Si连接结构,减少了水隙通道,使固结体表面平整光滑,抗渗效果和耐腐蚀性能得到显著提升。

利用电解锰渣制备陶瓷骨料及在混凝土中的应用

电解锰渣的堆放威胁着人们健康和生态环境,因此电解锰渣的无害化处理成为亟需解决的难题。利用1 100℃高温烧结使电解锰渣中可溶的Mn和Cr固化在晶粒内,同时热分解含氨复盐。高温烧结后的电解锰渣已经瓷化且拥有较高的抗压强度,经过破碎分级后可替代混凝土中的骨料。研究结果表明,电解锰渣陶瓷粗骨料和细骨料能基本满足GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》,由XRD和EDS分析可知,烧结后的电解锰渣含有一定量的CaSO_(4),CaSO_(4)的存在促进了水泥水化产物钙钒石的合成,使陶瓷骨料与水泥结合更加紧密,混凝土试块在断裂时陶瓷骨料不以拔出的形式失效,增加了混凝土试块力学的强度。利用陶瓷粗骨料和天然砂细骨料制备的混凝土试块14 d抗折强度为7.54 MPa,优于粗骨料和细骨料均为天然砂石的样品(5.36 MPa),且陶瓷粗骨料在混凝土中所含质量分数较大(48.55%),对于电解锰渣再利用具有重要意义。

电解锰渣替代工业石膏用作水泥缓凝剂的试验研究

电解锰渣是电解锰加工行业中常见的一种工业固废,目前的处置方式主要为地下填埋或者露天堆存,其大量无序堆放带来了严重的环保问题。随着新环保法的实施,地方政府和电解锰加工企业面临的环保形势更加严峻,电解锰渣的合理处置成为地方经济社会发展所面临的重要核心问题。采用德国布鲁克元素分析仪等仪器设备对电解锰渣的特性进行了分析和研究,通过将电解锰渣与工业石膏搭配用作水泥缓凝剂,探索了在水泥生产过程中资源化利用电解锰渣的可行性,具有良好的环保效应和经济效益,对于电解锰渣的有效处置具有一定的参考价值。

电解锰渣中高温焙烧试验研究

为探索电解锰渣合理处置方法,研究了中高温焙烧对电解锰渣中锰、硫、氨氮含量的影响。结果表明:电解锰渣直接焙烧时,焙烧温度1050℃、焙烧时间60 min条件下,电解锰渣直接焙烧样中S质量分数由9.11%降至0.87%,锰质量分数由1.87%增至2.26%;电解锰渣先经水洗再配煤焙烧,焙烧温度1000℃、焙烧时间60 min、配煤量质量分数3%条件下,水洗-配煤焙烧样中S质量分数降至1.32%、锰质量分数降至0.78%;电解锰渣经中高温焙烧后可满足水泥掺合料对S质量分数的要求;电解锰渣中高温焙烧脱氨氮效果较好,其中氨氮基本脱除。

电解锰渣中锰的浸出行为与动力学分析

研究了用硫酸浸出电解锰渣中的锰,通过单因素试验和正交试验优化了工艺参数,并对电解锰渣浸出前后的物相、结构、形貌,以及浸出锰动力学进行了分析,建立了锰浸出模型,探究了浸出机制。结果表明:在粒径200目、搅拌速度为400 r/min、浸出温度95℃、硫酸浓度1.5 mol/L、浸出时间120 min、液固体积质量比11/1优化条件下,Mn浸出率达97.90%;锰浸出动力学符合液-固未反应收缩核模型,受化学反应控制;在浸出锰过程中,可以通过控制液固体积质量比、温度提高Mn浸出率。

电解锰渣粉对混凝土孔结构及力学性能的影响

研究了电解锰渣粉等质量取代0、10%、20%、30%、40%、50%的水泥对混凝土孔结构和力学性能的影响。结果表明:不同电解锰渣粉掺量试件中大孔、中孔、小孔的连通性均较差,且小孔数量较多;随着电解锰渣粉掺量的增加,试件中的孔隙数量增多,孔隙率增大,抗压强度降低,弹性模量基本呈降低趋势;与基准组相比,掺电解锰渣粉试件的应力-应变曲线的压密阶段和峰后失稳破坏阶段明显变长,说明延性有所提高。

电解锰渣的无害化处理实验

选取湖北某锰矿区的电解锰渣(EMR),通过稳定化实验和淋滤实验探究了电解锰渣两种无害化处理途径。稳定化实验结果表明:生石灰对EMR中Mn^(2+)和NH_(4)^(+)的去除效果优于高炉矿渣、市政污泥及各类磷酸盐,生石灰添加质量分数大于10%时才能将EMR中Mn^(2+)和NH_(4)^(+)的质量浓度降至标准限值以下,稳定化效率最高分别达到100%与99.17%,而EMR的pH会高于标准限值。淋滤实验结果表明:采用去离子水和柠檬酸作为浸提剂对EMR淋洗5 d后,EMR中Mn^(2+)和NH_(4)^(+)的质量浓度均低于标准限值,Mn^(2+)和NH_(4)^(+)去除率最高分别为99.95%与99.49%,同时保证EMR的pH在限值范围内。

固化电解金属锰渣在软土路基填筑中的应用研究

电解金属锰渣可以作为软土路基填筑的材料,但电解金属锰渣的含水率过高,且具有一定的毒性。研究通过对电解金属锰渣进行固化,探究了其固化的机理,然后设计了固化电解金属锰渣路用性能验证实验,分析其在软土路基填筑中的应用效果。实验结果表明,加入固化剂固化后最大干密度增加,最优含水率降低。CBR值特性实验中,在掺量为6%时,添加水泥的CBR值增长了54.22%,添加石灰的CBR值增长了62%;在石灰掺量为3%时,CBR值达到为14%。电解锰渣回弹模量实验中,加入固化剂后,回弹模量增长。实验结果说明了固化后的电解金属锰渣具有较好的路用性能,研究将对提高软土路基填筑质量、降低工程风险具有重要的实践意义。

堆存锰渣中重金属污染物性质及固化研究

为了解决锰渣的无害化处理,对某堆存锰渣进行了全量、形态和固化分析。结果表明:堆存锰渣中含有大量重金属污染物,且大部分污染物的可溶性形态占比较高,其中全Mn含量超过相关标准限值,浸出液中Mn^(2+)、Ni^(2+)浓度超过排放限值。选用石灰石作为固化剂对堆存锰渣进行固化后,浸出液中Mn^(2+)、Ni^(2+)的含量显著下降,当其加入质量分数为2%时,浸出液中Ni^(2+)的浓度达到排放标准要求,增至6%后Mn^(2+)浓度达标;固化后堆存锰渣中污染物的可溶性形态占比明显降低,残渣态占比升高,污染物活性显著下降,表明石灰石对堆存锰渣无害化处理有较好的效果。

电解锰渣制备免烧铺路砖生态环境风险分析

以电解锰渣为原料,采用半干压成型工艺生产免烧铺路砖产品。首先从产品重金属全量、浸出毒性方面评价产品的生态安全性,然后再通过室外长期雨水淋溶实验及室内盆浸试验分析锰渣免烧铺路砖中污染物的释放行为,评估锰渣基路砖的生态环境风险。通过对锰渣免烧铺路砖生态环境风险评估发现,锰渣免烧铺路砖产品中的氨氮极容易释放到环境中,存在较大的环境风险;锰渣免烧铺路砖产品中的重金属则较为稳定,环境风险较低。

电解金属锰渣在生态友好型公路路基施工中的应用探讨

研究分析了电解金属锰渣在公路路基应用的现状,并深入探讨电解金属锰渣的矿物学特征、颗粒状况、含水率以及路基施工工艺等关键因素,旨在揭示影响施工质量的关键因素并提出相应的优化策略。研究结果表明,电解金属锰渣可以作为一种可替代的路基材料,用于一般公路和次级公路的建设。通过规范的锰渣填筑、碾压和封层施工技术,确保施工质量符合相关标准,从而为锰渣行业和其他类似的路基施工项目提供相关参考。

电解锰废渣综合利用研究进展

电解锰废渣是电解金属锰生产过程中产生的过滤酸渣,其中含有大量有害物质.随着电解锰行业的快速发展,产生的大量电解锰废渣引发了严重的环境问题,对其的处理处置已成为电解锰行业和环保领域的研究热点.在对电解锰废渣特性整理和分析的基础上,对国内外处理方法和资源化综合利用(如有价金属回收、制造建材制品、农业混配肥及铺路材料等)的现状进行了总结和回顾,分析了各种资源化方法的优缺点、应用前提和研究进展.针对资源化利用的现实问题,提出了电解锰废渣资源化利用必须遵循的原则:利用成本低、市场需求大或者产品附加值高等.最后指出用电解锰废渣作筑路材料或建材原料的研究方向.

可用于建筑材料的电解锰渣性能试验研究

电解锰渣是由锰矿(通常为碳酸锰矿)采用电解方法生产金属锰过程中产生的废渣,了解电解锰渣的基本性质有利于其资源化利用。采用X射线衍射、DSC、化学分析和筛分等手段对2种来源的电解锰渣的基本性能进行了分析。结果表明,电解锰渣中的主要结晶矿物为石英、二水石膏、莫来石及赤铁矿,电解锰渣有比较明显的石膏受热脱水峰,但峰值小;电解锰渣中SiO2、SO3、Al2O3、CaO和Fe2O3的总量占80%以上;电解锰渣中硫酸盐有二水石膏,也有含量较高的大溶解度硫酸盐。结果还表明,电解锰渣可归属于硅酸盐材料;由于电解锰渣存在多种硫酸盐,在利用石膏作为水泥缓凝剂等时还需深入研究。

电解锰渣综合利用评述

电解锰渣是电解锰过程中产生的过滤酸浸渣。近几年来,随着电解锰行业的快速发展,带来了很大利益的同时也带来了严重的环境污染问题,对电解锰渣的资源化利用已经成为亟待解决的问题,现已成为电解金属锰行业和环境保护领域的研究热点。介绍了目前电解锰渣综合利用的研究进展,总结了目前各种方法的不足,并提出了一些对电解锰渣的研究及应用前景的想法,旨在为未来电解锰废渣的资源化综合利用提供参考。

电解锰渣复合Fe-Mn-Cu-Co系红外辐射材料的制备及性能研究

以Fe2O3、Mn O2、Cu O、Co2O3系过渡金属氧化物为基料,分别添加不同比例的电解锰渣配料混匀后,经高温烧结制备复合红外辐射材料。通过XRD、SEM对制备的电解锰渣复合红外辐射材料的物相结构和微观形貌进行表征,探讨了电解锰渣添加比例、烧结温度和保温时间对复合红外辐射材料的常温全波段法向红外发射率的影响。研究结果表明,电解锰渣添加量为10%的样品,经1 150,1 210和1 270℃保温2 h获得的发射率分别为0.874,0.904和0.911;其最佳的制备条件为1 270℃烧结,保温时间3 h,获得的发射率为0.924;随着电解锰渣添加量的增加,样品发射率呈下降趋势,但电解锰渣添加量为30%时,其发射率仍有0.89。尖晶石结构Co Mn2O4、Mn Fe2O4和反尖晶石结构Mn(Cu Mn)O4的生成,良好的结晶形态是复合材料获得高发射率的关键。

电解锰渣-镁渣制备复合矿渣硫铝酸盐水泥熟料的研究

利用化学分析法、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG-DSC)等检测手段对电解锰渣、镁渣的化学组分、矿物组成、物化性能进行分析。根据分析结果,合理设计以锰渣、镁渣为原料制备硫铝酸盐水泥熟料的配比方案,并考察烧结温度对熟料性质的影响。在制备的水泥熟料中掺入一定量的石膏可制备出早强、快硬的硫铝酸盐水泥。在此过程中测定水化放热过程,并分析石膏掺量与水泥抗折和抗压强度的关系,确定最佳的石膏掺量。实验结果表明,电解锰渣、镁渣可以作为有价值的原料制备硫铝酸盐水泥熟料,两种废渣的掺比可分别达到21%,烧结过程的最佳温度为1260℃,保温时间为30 min,此时烧结出的试样的矿物相主要为C_2S、C_4A_3S。当石膏掺量为15%时,放出的水化总热最多,制备出的水泥力学性能最好,28 d的抗折强度为5.1 MPa,抗压强度为31.2 MPa,抗渗等级达到P6,烧制熟料和水化产物将锰渣和镁渣中的重金属有效的固化稳定,不易被浸出。

广西某电解锰渣的矿物学性质研究

电解锰渣已成为我国的特色工业固废,利用电解锰渣制备肥料是实现该固废资源化利用的重要途径之一。本研究通过矿物学参数自动分析仪(MLA)、热重(TG)分析仪、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对广西某电解锰渣的元素组成、矿物组成、矿物粒度分布特征、连生关系与解离度、矿物特性、微观形貌特征等矿物学性质进行综合分析,为活化处理电解锰渣制备硅锰肥料提供了理论依据和建议。

赤泥、电解锰渣复合激发钢渣活性的研究

选用赤泥、电解锰渣复合激发钢渣活性,系统研究不同比例复合激发剂对钢渣活性的影响以及激发机理。利用XRD和SEM对钢渣胶凝材料水化产物进行矿物相分析和微观表征,比较不同龄期的钢渣活性指数。结果表明,当钢渣、赤泥、电解锰渣三者的质量配合比为3∶1∶2时,对钢渣活性激发效果最佳,钢渣7 d的活性指数从46%提高到82%,28 d的活性指数从61%提高到82%。赤泥、电解锰渣复合激发剂能够促进钢渣水化产物中C-S-H凝胶、AFt晶体的形成,减少了Ca(OH)_2的形成,增大了钢渣水化浆体的密实度,从而提高了钢渣的活性。