[发明专利]一种电解锰阳极泥的净化工艺

说明书

技术领域

本发明属于固体废物资源化处理技术领域，具体涉及一种电解金属锰生产过程中所产生的阳极泥的净化处理技术方法。

背景技术

锰及锰的化合物是重要的现代工业原料，广泛应用于冶金、化工、电池、电子及环境保护等行业。我国电解金属锰(以下简称:电解锰)行业发展迅猛，已是电解锰的最大生产国和消费国。但是由于技术限制以及环保意识等多方面的原因，电解锰行业在促进经济发展的同时，也引发了诸多的环境问题。

目前，电解锰生产均采用粉碎、酸浸、除杂等加工工序得到合格硫酸锰电解液，再经电解获电解金属锰，但电解锰生产过程还副产另一种废渣——阳极泥(渣)，通常每生产1吨电解锰，电解锰阳极泥的产生量就达到50～80㎏。其中含重金属铅的含量在4.5～8.0％，显然，其潜在的对人体和环境的危害性极大。电解锰阳极泥中的铅源于实际电解过程中所采用的阳极板通常为铅-锡二元(或铅-银-锡-锑四元)合金，电解槽阳极区中的Mn²⁺会在被氧化为Mn⁴⁺，进而氧化沉积形成MnO₂，同时，阳极板上铅也被氧化成PbO₂和PbSO₄并与MnO₂形成共沉淀物——电解锰阳极泥。由于人们对其中铅的赋存状态及其环境危害性认识不足，电解锰阳极泥未得到实质性的利用，绝大部分只是被当作一般工业固体废弃物处置或者作为高温还原电炉生产铁锰合金或硅锰合金的产原料，这不仅浪费资源，而且还可能造成严重的土地污染及大气铅尘污染事故。

随着国内电解锰业的迅猛发展，阳极泥产生量也随之增大，其处置和利用的问题也逐渐突出，国内研究者对电解锰阳极泥的综合利用做了大量的研究工作，迄今为止，阳极泥综合利用方法按其原理及所得产品可归纳为两大类：一类是化学还原酸浸出制备硫酸锰，主要包括：两矿还原酸浸出法、有机物还原酸浸出法、含二氧化硫工业尾气洗涤法、亚硫酸钠湿法还原法。另一类是还原氧化制备二氧化锰，主要包括：还原焙烧酸浸法、碱焙烧还原氧化法和还原氧化制备锰酸锂法。

电解锰阳极泥产生条件与工业电解二氧化锰(EMD)生产工艺条件几乎相同，实际上，电解锰阳极泥的主体就是电解二氧化锰。上述电解锰阳极泥综合利用方法均采用化学还原法摧毁原有的电解二氧化锰结构获取硫酸锰途径，不同程度上存在工艺路线长、产品质量不高和二次污染等问题，也忽视阳极泥中赋存的铅在整个化学处理过程的迁移及处置问题。显然，阳极泥资源化利用的技术关键是有效解决铅、锡、钙等杂质与锰氧化物的分离问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种具有绿色工艺、投资省、运行费用低等特点的电解锰阳极泥净化除杂技术，经净化处理后的电解锰阳极泥转化为杂质含量达到电池级质量要求的Mn₂O₃，实现电解锰阳极泥的资源化利用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种电解锰阳极泥净化工艺，包括电解锰阳极泥的水洗研磨预处理、焙烧处理、乙酸铵基浸取液浸取除杂及浸出液回用处理四个组成部分，具体步骤如下：

(1)水洗研磨预处理：将电解锰阳极泥加入水洗罐，并加入定量的清水，在搅拌的条件下促进充分洗涤，脱除阳极泥中少量的可溶性硫酸铵和硫酸锰等杂质；进行过滤，过滤出水收集后，进行蒸发脱盐，蒸馏水回用；将洗涤过滤后的阳极泥送入研磨或球磨机，加入少量的清水进行湿式研磨后，再进行过滤脱水、干燥与筛分(过200目筛)，获-200目左右的粉状阳极泥；过滤脱出的水中含盐较少，可送入水洗罐再利用；

(2)焙烧处理：将步骤(1)所得的粉状电解锰阳极泥送入厢式焙烧炉或回转炉中，在一定温度条件下进行焙烧处理；本步骤中，若采用电加热方式进行焙烧时，间歇地通入氮气，每批通入次数为1～5次，总通入量为炉腔容积的1～10倍，从而降低炉内气氛中氧的分压，以利于MnO₂转化为Mn₂O₃的分解反应的速率及其进程；如果采用洁净的燃气加热方式直接供热，则可以免去充氮步骤；经高温焙烧一定时间后，阳极泥中MnO₂几乎全部转化为Mn₂O₃，同时也发生晶型的转换和重排，形成多空网状晶体结构Mn₂O₃晶体；停止加热后，并冷却至常温，获得经焙烧处理的粉状阳极泥；