（点击下载）——锰渣资源化综合利用大有可为.doc

近年来，我国电解金属锰行业快速发展，在促进经济发展的同时也带了大量的废渣，这些废渣引发了大量环境问题，锰渣的资源化利用也因此逐渐成为环保领域的研究热点。据了解，电解锰渣是在碳酸锰矿粉加入硫酸溶液生产电解金属锰的过程中产生的过滤酸渣。目前，我国电解金属锰年产量占全球总量的98%，已经成为全球最大的电解锰生产国、消费国和出口国。生产1吨的电解金属锰所排放的酸浸渣量达到7吨~9吨，我国每年锰渣排放量高达800万吨左右，大量的锰渣不仅占用堆存场地，而且产生了严重的环境污染问题。据悉，锰渣在长期的风化淋溶作用下，对周边的土壤、地表水、地下水体系造成污染，而且由于淋出液含泥炭和矿物质呈棕褐色，会影响河床和水体颜色；锰渣中的可溶性矿物质元素会直接威胁动物和人类的身体健康，过量锰元素可使人类肝功能受损、肠道不畅、神经系统功能障碍；硒过量易引起头发脱落、指甲变形。锰渣是可循环利用的宝贵资源，国内现有大量闲置锰渣对环境和生态系统造成危害，寻求对锰渣的综合资源化利用途径迫在眉睫。

回收提取有价金属

据了解，产生大量电解锰渣有以下三个方面：锰矿石品位低、提取工艺限制以及压滤工艺限制。由锰渣带走的可溶性锰约占锰渣干重的1．5％~2．0％，造成锰资源的浪费且污染环境，具有回收利用的价值。目前，利用电解锰渣回收提取有价金属有两种方法：一种是物理化学方法。早在1998年，我国通过使用磨矿渣——强磁选工艺回收残余锰，并获得含锰29．61％的锰精矿，锰回收率为60．81％；通过铵盐焙烧法制取硫酸锰，使锰的最高浸出率达83％，最高纯度可达98％，还可以将锰转化成二氧化锰进而回收；如果以自来水为洗涤剂，采用间歇式逆流二级洗涤方式回收电解锰渣中的硫酸铵及锰离子，则锰离子洗出率为91．0％，硫酸铵的洗出率为91．9％，且洗渣可以通过烧结代替石膏生产水泥；用聚环氧琥珀酸浸取锰渣中的锰，浸出率达到89．08％；以碳酸铵为沉淀剂，用铵盐沉淀法回收电解锰渣中的可溶性锰，锰的回收率可以达到99．8％以上。此外，超声波对浸取效率的影响不容忽视。超声波产生的强化效应可以提高提取效率，缩短浸取时间，在硫酸——盐酸混合溶剂中采用超声波辅助浸出锰渣中的锰，浸出率达到90％以上；在浸取助剂存在的条件下，超声波辅助浸取电解锰渣中的锰，浸取时间只有普通浸取法的1／8，浸出率是传统浸取方法的2．69倍。第二种是细菌浸取方法。细菌浸矿技术是利用细菌的直接或间接作用浸出矿石中有用成分，从而实现选冶短流程矿石处理新技术，具有显著经济效益、社会效益和环境效益。目前，相关技术已经被应用于废弃印制板、硫砷钢矿、硫化镍矿、污染沉积物等。细菌对锰的浸出多见应用于低品位锰矿及锰盐。据了解，我国在生物浸锰方面研究也已开展：利用氧化亚铁硫杆菌从大洋锰结核中浸出锰，浸出率接近100％；用嗜酸混合异氧菌浸出电池粉末中的二氧化锰，浸出率在90％以上；利用硫氧化细菌和黄铁矿浸出菌回收电解锰渣中的锰，最高回收率达到98．1％。由于锰渣中重金属离子的含量较低，直接利用微生物浸取锰渣中锰离子的研究鲜见报道。若是找到合适的菌种，微生物浸取不失为一个很有潜力的解决重金属污染的方法。

回收其他重金属

由于电解锰生产主要以浸取锰矿中的锰为目的，而没有考虑矿中其他重金属离子的浸出，再加上电解锰工艺中加入的各种药剂，使得锰渣中残留一定量的其他重金属离子。目前，已有锰结核废渣中钻、镍、锰、铜的回收和锰精矿废渣中钴、镍的回收等相关研究：利用在电解锰生产过程中作沉淀剂的福美钠直接浮选锰渣中的钻，在不加捕收剂的情况下浮选回收率为94．93％，精矿品位为0．89％；为了限制铬离子对环境的污染，用一些添加剂浸取锰渣中的铬，最高铬离子浸出率为38．11％，为加热浸取法的1．5倍。此外，为了克服传统氰化浸银法成本高污染严重的缺点，提出以氯化钠溶液为浸出剂从浸锰渣中分离银，把废渣中的银含量降至弃渣要求以下。

利用锰渣制取肥料

电解锰生产废渣中含有一定量的有机质和硫酸铵，还有农作物生长所需的大量元素氮、磷、钾，中量或微量元素钙、镁、硫、铁、锰、锌、铜、硼、钼、氯、硅、硒等。相关研究表明电解锰渣养分充足，能肥田改土，且肥效较长，能增强作物抗病、抗虫、抗旱、抗倒伏等抗逆性能，最重要的是能提高作物产量。据了解，国内对锰渣混配肥的研究起步较晚，1995年开始通过试验表明，电解锰渣生产的新型肥料能明显促进小麦根系的生长，增加茎秆的茎壁厚度和抗折力，增加叶面积指数，成穗率提高12％，增强抗倒伏和抗灾害天气的能力；1997年提出适量的锰渣可以促进小麦的营养生长，其后又调制出锰渣混配肥并初步试验应用于玉米，使玉米产量提高；2005年将这种富硒全价肥(电锰渣混配肥)对小麦、水稻和油菜的进行了试验，发现其肥力接近氮、磷、钾复合肥。2006年～2007年，将电解锰渣和锰矸石的混合施用于小麦，增加了小麦后期的营养，可以提高叶绿素含量10个百分点到27个百分点。2009年，研究了锰矸石和电解锰渣对辣椒的营养效应，结果表明辣椒的叶绿素含量在花蕾期、开花期和结实期分别增长12．6%~28．7%、7．18％~12．1％和9．70%~13．7％，并增加了株高、茎宽、果实长度与质量和产量。从现有研究可以看出，锰渣制肥料切实可行，若能解决好重金属固定问题，锰渣制成肥料具有大好前景，值得进一步深入研究。

锰渣作为建筑材料

锰渣中成分复杂，目前已经通过化学成分分析和力学性能测试证明锰矿渣粉是具有潜在活性的材料，可广泛应用于建筑材料。电解锰渣中含有地壳中的常见元素如硅、钙、铁、铝等，现有研究已经表明，锰渣可以作为砖、水泥的骨料以及缓凝剂、矿化剂、地质聚合物胶凝材料、激发料等。固体废弃物制砖可实现废弃物的资源化利用，利用尾矿渣、钢渣、沉积淤泥等废物烧结制砖的研究已取得一定成效。现有研究表明锰渣也可以被用于制成其他类型砖：比如，将建筑废料、磷石膏废弃物、钻井泥浆和钢渣等用于生产成本低廉的免烧砖，抗压强度可达到10兆帕以上；制成具有保温隔热、调节湿度、隔音、防火等优点的烧结砖，抗压强度可达到22．64兆帕，浸出锰含量也降至0．6763毫克／升；将电解锰渣代替粘土配合废玻璃和高岭土制成陶瓷砖，解决了锰的环境污染问题。在湖南省科技重大专项的支持下，泸溪县金旭冶化公司开展了电解锰渣制取蒸压砖的研究，制备的标准砖平均抗压强度可达10兆帕，放射性指数和浸出毒性均符合国家相关标准。此外，将锰渣掺入水泥中，不仅降低了水泥的生产成本，而且因为掺加量大而消耗大量锰渣，具有良好的环境效益和经济效益。目前已有大量将锰渣用于生产水泥混凝土的研究，并且已形成专利技术。

近年来，由于各种利用途径在应用方面的难题始终难以克服，锰渣的堆积量日益增大，造成对环境的持续污染。为此，锰渣的资源化处理迫在眉睫。为了实现这个目标，我们必须克服以下困难：第一，对于锰渣中锰离子的回收利用，各种方案可行的很多，但是实用的却很少，原因在于锰渣中的可回收利用的离子含量并不高，如果工业化会造成生产成本太高。微生物的提取技术具有工艺流程简单、投资少、成本低、能耗少、环境污染小的特点，可以考虑将其用于锰渣中重金属离子成分的回收，如果找到合适的菌种可以大大降低成本，能有效解决锰渣中的重金属污染。第二，锰渣的肥效毋庸置疑，国内很多研究都表明锰渣对小麦、水稻、玉米等作物具有较好的肥效，但是锰渣中的大量重金属始终是个难题，且其中的某些成分会腐蚀作物的根系，并形成土壤板结，解决这些问题是锰渣制肥料的关键。第三，锰渣应用于建筑材料时掺入量很可观，但对建筑材料的抗压、抗折、抗冻、抗渗和收缩性的影响较大，很难与传统材料相比，且这些材料与人类生活环境息息相关，与人类的健康和生命安全也联系紧密，一些潜在的危险需要我们进一步的发现与克服。