專利名稱：一種采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解金屬錳行業(yè)資源循環(huán)利用及環(huán)境保護(hù)新方法，具體涉及一種 從電解金屬錳產(chǎn)生的錳渣中回收可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
近年來，由于國內(nèi)外鋼鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展，作為煉鐵和煉鋼過程中的脫氧、 脫硫劑的錳的需求量急劇增加，我國的電解金屬錳行業(yè)也隨之迅猛發(fā)展。但同時， 由于電解金屬錳行業(yè)是一個"高物耗、高能耗、高污染"的"三高行業(yè)"，近年來 在迅猛發(fā)展的同時，面臨錳礦資源匱乏、環(huán)境保護(hù)壓力日趨嚴(yán)格等方面的問題和 挑戰(zhàn)，嚴(yán)重影響和制約著行業(yè)的健康、有序、可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前電解金屬錳采用的是硫酸浸取一電解的濕法冶金生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)過程 包括制粉、硫酸浸出、氧化除鐵、壓濾、凈化、二次壓濾、深度凈化、精濾、電 解、鈍化、漂洗、烘干、剝離等步驟。在電解金屬錳的生產(chǎn)過程中需要消耗大量 的碳酸錳礦、軟錳礦、硫酸、氨水、電等資源，同時產(chǎn)生大量的"廢水、廢氣、 廢渣"。由于我國大多數(shù)電解金屬錳企業(yè)環(huán)境保護(hù)意識不高、工藝技術(shù)落后、環(huán)境 保護(hù)投入不足等原因，且企業(yè)分布相對較集中，對企業(yè)所在地的生態(tài)環(huán)境污染和 破壞較大，嚴(yán)重影響和威脅著當(dāng)?shù)鼐用竦慕】岛透＠?。目前在電解金屬錳行業(yè)中，每生產(chǎn)1噸電解金屬錳產(chǎn)生6 7噸的錳渣，其中 由于生產(chǎn)工藝、壓濾技術(shù)的限制等原因，使得錳渣中還殘留許多可溶性錳，同時 錳渣中還含有大量的硫酸鹽、氨氮，砷、汞、硒等重金屬的含量也較高。 一個年 產(chǎn)3萬噸電解金屬錳的企業(yè)每年產(chǎn)生21萬噸的錳渣，這些錳渣全部露天存放，在 存放過程中尤其在下雨時產(chǎn)生大量的滲濾液，可溶性錳、硫酸鹽、氨氮等隨之流 走，嚴(yán)重污染周邊環(huán)境，成為電解金屬錳行業(yè)的主要環(huán)境問題。據(jù)報道有人利用水作為提取劑對錳渣中的可溶性錳進(jìn)行提取，但是由于水用 量較大，按固液比1:10計算，l噸錳渣需要7噸水，按年產(chǎn)3萬噸電解金屬錳企 業(yè)的規(guī)模來計算，每天產(chǎn)生600 700噸錳渣，需要7000噸左右的水，而這種規(guī) 模的電解金屬錳廠每天僅需要補(bǔ)充300余噸水，如果將提取液直接返回生產(chǎn)過程 必然會造成系統(tǒng)水無法平衡，出現(xiàn)水膨脹等問題。因此，如果用水作提取劑來提取錳渣中可溶性錳，提取液需要進(jìn)行濃縮后才能返回到生產(chǎn)過程中，而由于當(dāng)前 的濃縮技術(shù)、設(shè)備、電耗等的原因，造成濃縮的成本高，這種方法在經(jīng)濟(jì)上不可 行。因此，用水作提前劑來提取錳渣中可溶性錳的方法在實際生產(chǎn)中不可取。因此，對錳渣進(jìn)行資源化處理，回收錳渣中可溶性錳成為電解金屬錳行業(yè)發(fā) 展中亟待解決的瓶頸問題之一 。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是對錳渣中可溶性錳進(jìn)行提取和再利用。為實現(xiàn)上述目的，采用電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的低濃度含錳液體，即陽極 液為提取劑，將錳渣中的可溶性錳提取出來，提高陽極液中錳的濃度，并返回到 制液過程重新制成電解液，在避免了水膨脹等問題出現(xiàn)的同時實現(xiàn)了資源化的目 的，可明顯提高企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和清潔生產(chǎn)水平，符合清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì) 的理念和思路，有利于增加企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力。具體而言，本發(fā)明提供一種采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工藝，其包括以下步驟a. 將錳渣、電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的陽極液輸送到提取設(shè)備中，同時加 入陽極液體積0 0. 025倍的硫酸，錳渣與加入液體的固液重量比為1:1 1:15;b. 通過攪拌使錳渣與液體充分混勻，即可獲得提取液；c. 提取液在提取設(shè)備中靜置，使得提取液中的固體物質(zhì)沉淀；d. 將沉淀后的上清液過濾后直接返回至電解金屬錳生產(chǎn)過程中的浸取氧化工 序，用來制作電解液；將濾渣和提取設(shè)備中的沉渣輸送到高效壓濾設(shè)備進(jìn)行脫水 處理，將渣中的含水率降低到25%以下，渣送去錳渣場或資源化，壓濾液經(jīng)過過濾 后返回浸取氧化工序，用來制作電解液。上述采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工藝，其中該錳渣可以 是電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的錳渣。上述采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工藝，其中該陽極液可 以為硫酸浸取一電解金屬錳生產(chǎn)過程中電解后產(chǎn)生的陽極液，其中含有Mn2+ 10g/L 18g/L。上述采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工藝，其中該步驟b的 提取反應(yīng)時間可以為15 240分鐘。上述采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工藝，其中該步驟c的 靜置沉淀時間可以為15 60分鐘。另一方面，本發(fā)明還提供一種電解金屬錳的生產(chǎn)工藝，包括硫酸浸取氧化、 凈化和電解步驟，其中，使用電解步驟中電解后產(chǎn)生的陽極液對凈化步驟中產(chǎn)生 的錳渣進(jìn)行二次提取，將提取后的上清液過濾后直接返回至浸取氧化工序，用來 制作電解液，其中該二次提取包括以下步驟a. 將錳渣、電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的陽極液輸送到提取設(shè)備中，同時加入陽極液體積0 0. 025倍的硫酸，錳渣與加入液體的固液重量比為1:1 1:15;b. 通過攪拌使錳渣與液體充分混勻，即可獲得提取液；c. 提取液在提取設(shè)備中靜置，使得提取液中的固體物質(zhì)沉淀；d. 將提取設(shè)備中的上清液過濾后直接返回至電解金屬錳生產(chǎn)過程中的浸取氧化工序，用來制作電解液；將濾渣和提取設(shè)備中的沉渣輸送到高效壓濾設(shè)備進(jìn)行 脫水處理，將渣中的含水率降低到25%以下，渣送去錳渣場或資源化，壓濾液經(jīng)過過濾后返回浸取氧化工序，用來制作電解液。本發(fā)明的有益效果在于，該工藝在電解金屬猛企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn) 行改進(jìn)，利用陽極液提取錳渣中的可溶性錳，并將提取液返回到生產(chǎn)過程制作電 解液，在回收錳的同時避免了水膨脹等問題，同時還減少了錳渣中污染物的排放， 減少了單位產(chǎn)品的錳礦石消耗量和生產(chǎn)成本，有利于企業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展。該 清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)具有投資少、操作方便、成本低等優(yōu)點，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。按本發(fā)明來提取錳渣中的可溶性錳，至少可提取錳渣中50%的可溶性 錳，即1.7t/100t錳渣，對年產(chǎn)3萬t的電解金屬錳企業(yè)(錳渣年產(chǎn)生量21萬 t)，年可回收3600t左右的錳，lt電解金屬錳按20000元/t計，可直接增加產(chǎn)值 7200萬元，扣除50%的生產(chǎn)成本，直接經(jīng)濟(jì)效益3600萬元，減少錳礦石消耗量25000 噸左右(礦石品位18)，同時每年減少污染物錳排放3600t左右。


圖1是本發(fā)明采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的工藝流程圖。 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中電解金屬錳生產(chǎn)工藝流程圖。 圖3是本發(fā)明改進(jìn)的電解金屬錳生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于 下列實施方式。圖1所示為本發(fā)明采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的一個優(yōu)選實施方式的工 藝流程圖。工藝步驟包括a.將-錳渣、電解金屬錳生產(chǎn)過程中電解后產(chǎn)生的陽極 液輸送到提取設(shè)備中，同時加入一定比例的工業(yè)硫酸，加入量為0 0. 025(與陽極 液的體積比)，錳渣與加入液體的固液重量比為1:1 1:15; b.通過攪拌使錳渣與 液體充分混勻，即可獲得提取液；c.提取液在提取設(shè)備中靜置，使得提取液中的 固體物質(zhì)沉淀，實現(xiàn)固液分離；d.將沉淀后的上清液過濾后直接返回至電解金屬 錳生產(chǎn)過程中的浸取氧化工序，用來制作電解液；將濾渣和提取設(shè)備中的沉渣輸送到高效壓濾設(shè)備進(jìn)行脫水處理，將渣中的含水率降低到25%以下，渣送去銩渣場或資源化，壓濾液經(jīng)過過濾后返回浸取氧化工序，用來制作電解液。實施例1:采用上述工藝步驟，以錳渣為原料，以電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的陽校液 為提取劑(其中Mr^濃度為14. 5g/L)，同時加入陽極液體積0.025倍的硫酸，在固 液比為1: 2的條件下，錳渣與陽極液在提取設(shè)備中充分混勻，在30 65"C的條 件下，提取反應(yīng)時間60分鐘，即可獲得微黃色的提取液，提取液中M,的濃度為 25g/L，提取液經(jīng)過過濾后直接返回到生產(chǎn)過程中的氧化浸出工序，用來制作電解 液。實施例2:采用上述工藝步驟，以錳渣為原料，以電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的陽枝液 為提取劑(其中Mr^濃度為14g/L)，在固液比為1: 6的條件下，錳渣與陽極液在 提取設(shè)備中充分混勻，在15 45"C的條件下，提取反應(yīng)時間30分鐘，即可獲得 微黃色的提取液，提取液中Mn"的濃度為22g/L，提取液經(jīng)過過濾后直接返回到生 產(chǎn)過程中的氧化浸出工序，用來制作電解液。 實施例3:采用上述工藝步驟，以錳渣為原料，以電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的陽極液 為提取劑(其中MZ濃度為14g/L)，在固液比為l: IO的條件下，錳渣與陽極液在 提取設(shè)備中充分混勻，在30 45"C的條件下，提取反應(yīng)時間20分鐘，即可獲得 微黃色的提取液，提取液中MZ的濃度為17g/L，提取液經(jīng)過過濾后直接返回到生 產(chǎn)過程中的氧化浸出工序，用來制作電解液。 實施例4:采用上述工藝步驟，以錳渣為原料，以電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的陽極液 為提取劑(其中Mn"濃度為13. 5g/L,)，同時加入工業(yè)硫酸，加入量為0.015 (與陽 極液的體積比)，在固液比為1: 15的條件下，錳渣與陽極液在提取設(shè)備中充分混勻，在15 30"C的條件下，提取反應(yīng)時間15分鐘，即可獲得微黃色的提取液， 提取液中Mn2+的濃度為14.5g/L，提取液經(jīng)過過濾后直接返回到生產(chǎn)過程中的氧化 浸出工序，用來制作電解液。另一方面，本發(fā)明還提供一種電解金屬錳的生產(chǎn)工藝，圖2所示為現(xiàn)有技術(shù) 中電解金屬錳生產(chǎn)工藝流程。其步驟包括制粉、硫酸浸出、壓濾、凈化、二次壓 濾、深度凈化、精濾、電解、鈍化、漂洗、烘干、剝離等。圖3所示為本發(fā)明一 種優(yōu)選實施方式的電解金屬錳生產(chǎn)工藝流程。比較兩種流程圖可見，本發(fā)明的改 進(jìn)之處是在原有工序的基礎(chǔ)上增加了使用電解步驟中電解后產(chǎn)生的陽極液對凈化 步驟中產(chǎn)生的錳渣進(jìn)行二次提取，并將提取后的上清液過濾后直接返回至浸取氧 化工序，用來制作電解液。其工藝和設(shè)備簡單，卻能實現(xiàn)在不產(chǎn)生水膨脹的前提 下對錳渣中可溶性錳進(jìn)行提取和再利用。
權(quán)利要求
1. 一種采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工藝，其特征在于包括以下步驟a.將錳渣、電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的陽極液輸送到提取設(shè)備中，同時加入陽極液體積0～0.025倍的硫酸，錳渣與加入液體的固液重量比為1∶1～1∶15；b.通過攪拌使錳渣與液體充分混勻，即可獲得提取液；c.提取液在提取設(shè)備中靜置，使得提取液中的固體物質(zhì)沉淀；d.將沉淀后的上清液過濾后直接返回至電解金屬錳生產(chǎn)過程中的浸取氧化工序，用來制作電解液；將濾渣和提取設(shè)備中的沉渣輸送到高效壓濾設(shè)備進(jìn)行脫水處理，將渣中的含水率降低到25％以下，渣送去錳渣場或資源化，壓濾液經(jīng)過過濾后返回浸取氧化工序，用來制作電解液。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工 藝，其特征是所述錳渣是電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的錳渣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工 藝，其特征是所述陽極液為電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的陽極液，其中MrT'+的含 量為10g/L 18g/L。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工 藝，其特征是所述步驟b的提取反應(yīng)時間為15 240分鐘。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工 藝，其特征是所述步驟c的靜置沉淀時間為15 60分鐘。
6、 一種電解金屬錳的生產(chǎn)工藝，包括硫酸浸取氧化、凈化和電解步驟，其特 征是使用電解過程中產(chǎn)生的陽極液對凈化過程中產(chǎn)生的錳渣進(jìn)行二次提取，將提 取后的上清液過濾后直接返回至浸取氧化工序，用來制作電解液，其中所述二次 提取包括以下步驟a. 將錳渣、電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的陽極液輸送到提取設(shè)備中，同時加 入陽極液體積0 0. 025倍的硫酸，錳渣與加入液體的固液重量比為1:1 1:15;b. 通過攪拌使錳渣與液體充分混勻，即可獲得提取液；c. 提取液在提取設(shè)備中靜置，使得提取液中的固體物質(zhì)沉淀；d. 將提取設(shè)備中的上清液過濾后直接返回至電解金屬錳生產(chǎn)過程中的浸取氧 化工序，用來制作電解液；將濾渣和提取設(shè)備中的沉渣輸送到高效壓濾設(shè)備進(jìn)行 脫水處理，將渣中的含水率降低到25%以下，渣送去錳渣場或資源化，壓濾液經(jīng)過 過濾后返回浸取氧化工序，用來制作電解液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用陽極液提取錳渣中可溶性錳的成套清潔生產(chǎn)工藝，包括以下步驟a.將錳渣、電解金屬錳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的陽極液輸送到提取設(shè)備中，同時加入陽極液體積0～0.025倍的硫酸，錳渣與加入液體的固液重量比為1∶1～1∶15；b.通過攪拌使錳渣與陽極液充分混勻，即可獲得提取液；c.提取液在提取設(shè)備中靜置，使得提取液中的固體物質(zhì)沉淀；d.將沉淀后的上清液過濾后直接返回至電解金屬錳生產(chǎn)過程中的浸取氧化工序，用來制作電解液；將濾渣和提取設(shè)備中的沉渣輸送到高效壓濾設(shè)備進(jìn)行脫水處理，將渣中的含水率降低到25％以下，渣送去錳渣場或資源化，壓濾液經(jīng)過過濾后返回浸取氧化工序，用來制作電解液。本發(fā)明還提供包括上述生產(chǎn)工藝的一種電解金屬錳生產(chǎn)工藝。
文檔編號C22B7/00GK101260471SQ20081010510
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者于宏兵, 周長波, 展思輝, 彭曉成, 朱春雷, 楊俊峰, 寧 段, 潘涔軒, 璠 王 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院