高锰酸钾渣综合利用研究

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高锰酸钾渣是在高锰酸钾生产过程中产生的一种固体废弃物。近些年来,随着我国高锰酸钾生产工业的快速发展,高锰酸钾渣的处理和资源化利用问题日益突出。目前,由于经济和技术等原因许多高锰酸钾生产企业对高锰酸钾渣并未做任何处理而将其直接堆放于渣场,经过长期堆积这些废渣会对周围环境造成严重污染。因此对此渣的综合利用不但可以消除环境污染,而且还能够创造巨大的经济效益,是可持续发展的有效途径。  本文针对重庆某公司生产的高锰酸钾渣,首先利用多种分析手段从高锰酸钾渣资源化利用的角度对其基本性质进行了初步分析,然后分别对回收锰工艺过程及条件、浸取出的锰的转化条件进行探索和讨论,并评价了剩余残渣的资源化利用情况。结论如下:  本文所用的高锰酸钾渣是含水率高、硬度小、密度在2.0g/cm3-3.0g/cm3的棕色固体废弃物。其固体相主要包括二氧化锰相、四氧化三锰相、硅酸锰相等矿相。渣中主要含有Mn、Ca、Fe及重金属等元素,其中总锰含量达5.51%、钙含量32.25%、铁1.38%、铜0.05%、钴0.47%等。  在浸取锰渣过程中,探索了浸取锰的方法和条件,确定了葡萄糖作为还原剂、稀硫酸作为溶剂的可行性及相应工艺条件。通过实验可知:当选取葡萄糖质量与高锰酸钾渣质量比为0.3、浸取时间为2小时、硫酸物质的量与高锰酸钾渣的质量比为0.02、温度为75℃时,锰浸取率达95%以上;继续增加硫酸用量及温度,浸取率增加不明显,且硫酸用量增加,加大了浸取过程的酸耗和能耗。  在还原浸取过程中,铁与某些重金属杂质也进入浸取液。采用水解沉淀法可除去Fe3+、Al3+。水解沉淀就是通过调节溶液的pH使主体金属离子不水解,而杂质金属离子以氢氧化物的形态析出。除铁前浸取液中铁含量20.45mg/L;除铁后浸取液中铁含量1.377mg/L,除铁效率达93.27%。实验选用SDD去除重金属杂质离子的干扰,以得到较纯净的硫酸锰浸取液。  采用氧化法回收浸取出的锰:在pH为10-11时,选择双氧水(30%)与锰浸取液的体积比为0.01、转速80r/min、絮凝剂浓度为0.4mg/L、沉淀时间为60min,所得沉淀产物的XRD图谱与标准卡JCPDS(No.44-1472)对照,确定产物为二氧化锰晶体,属四方晶系;同时,化学分析表明,其中MnO2的含量为64%。  采用硫酸铝铵结晶法去除沉锰滤液中的可溶性氨氮,结果显示:在(NH4)2SO4物质的量与Al2(SO4)3物质的量之比为1:1、溶液pH=2.5、反应温度95℃、反应时间2h的条件下,氨氮去除率可高达去除率达98.59%,使得沉锰后滤液可以循环利用,且得到的硫酸铝铵可做氮肥。  探究了微波在化学二氧化锰生产过程中的影响,研究了锰浸取液在不同氧化剂、不同加热环境下得到的氧化物的晶型的变化。XRD图谱分析表明,当用氨水调节浸取溶液的pH=10.0,微波辅助加热后得到的物质为较纯的Mn3O4。同时探讨了铋盐、离子液体、微波对电子级二氧化锰的影响。结果表明铋盐、离子液体、微波对固体电子级二氧化锰晶型转化无影响。
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