电解锰渣无害化处理与资源化利用技术
一、项目研究背景
产生量大
我国电解锰技术经过多年的发展，2017年生产能力达约188 万吨/年，占全球总能力98%。每生产1吨电解锰产生大约6-10吨电解锰渣，随着锰矿品质的下降，电解锰渣产生比例逐步上升。仅贵州省铜仁市每年产生超过200万吨锰渣。
污染大
电解锰渣多露天堆积在锰厂附近，离生产车间距离极近。且锰渣中含有大量氨氮、重金属离子等污染源。电解锰渣的堆积消耗了大量的空间，造成了空气污染，破坏了周围的土壤，并污染了地下水的来源。
利用率低
电解锰渣具有潜在活性、潜在水硬性以及火山灰性，储备量高，但由于其氨氮含量、重金属离子浓度高，导致其利用率较低。目前电解锰渣无害化处理技术仍不完善，电解锰渣资源化利用水平有待提高。因此，研发电解锰渣无害化处理技术具有广阔的市场前景。
二、课题研究背景
利用电化学氧化法去除电解锰渣中的氨氮。利用具有洗涤功能的隔膜压滤机对电解锰渣水洗，获得无害化锰渣。将锰渣与粉煤灰混合，配以火山灰颗粒、石屑等，制备免烧砖。
为实现电解锰渣的无害化利用，减小锰渣对环境的影响，应该设计能够将电解锰渣中氨氮分离，重金属离子固化的工艺；再考虑将电解锰渣及尾渣制备为建筑材料，例如路面基层材料。
三、项目的提出和意义
本技术项目研究在以往研究的基础上, 对电解锰锰渣中的氨氮回收制备氨水（返回锰厂循环使用）后，协同多种固废制备路面基层材料，不仅回收了锰渣中的有价资源（氨氮），实现了锰渣的“梯级”与“整体”利用，解决了电解锰渣大量堆积带来的环境问题，而且扩宽了道路材料的选材来源，降低成本，具有重要的经济、环境和社会效益。
四、项目单位
中循新科环保科技（北京）有限公司注册时间2016年12月14日，注册资金500万元人民币。公司有下属品牌有工业固废网。以“推动工业固危废综合利用产业进步和发展”为使命，以“优质、高效”的服务理念为指导，依托平台的政产学研用资源优势，重点面向工业固废领域，提供全产业链“一站式”解决方案。
合作实验室
稀贵金属绿色回收与提取北京市重点实验室依托北京科技大学冶金工程学科，针对国家资源环境的重大需求和前沿科学问题。
实验室现有固定研究人员（在编）28人，其中教授、研究员16人，副教授6人。包括“长江学者奖励计划”特聘教授1名、国家“杰出青年基金”获得者1名、国家级“百千万人才工程”入选者2名、科技部创新领军人才1人等。现在实验室拥有50万元以上设备25台/套，总价值近2000万元。
近三年来共承担或完成国际合作项目8项，国家项目28项，省部级项目23项，企业课题60余项。其中国际合作经费1154.2万元，国家及省部级项目经费共计经费5280万元。在国内外权威期刊上发表SCI、EI检索论文250余篇，获授权国际专利4项、授权国内专利65项。
五、研究内容及方案
本项目研究选用贵州省铜仁市某锰企业电解锰渣，主要矿物组分为石膏，二氧化硅及硫酸锰，硫酸铵等。
表1 铜仁某企业产生的锰渣氧化物成分
（1）
添加剂与工艺对电解锰渣中氨氮回收率的影响
改变添加剂种类、掺杂量，控制液固比，调节系统pH值，在一定条件下搅拌。反应式如下：
NH4++OH-→NH3↑+H2O
该反应为放热反应，促进反应右移。锰渣中氨氮以氨气的形式逸出，利用水来吸收尾气，得到氨水。研究氨氮逸出率最高的配方及工艺。
（2）
电解锰渣中氨氮回收率的检测与评价方法
碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态化合物，其色度与氨氮含量成正比。将处理后的锰渣在酸性条件下浸出，使用纳氏试剂分光光度计法检测浸出液的氨氮含量，并推导电解锰渣的氨气溢出率。
（3）
路面基层材料的制备与重金属离子固结技术
将预处理后的物料与赤泥、粉煤灰等冶金渣混合，再加入适量的胶凝材料、骨料、水及添加剂等，搅拌均匀，成型养护，检测最终产品的重金属浸出毒性、强度、耐磨性等。根据检测结果不断调整配方，探究不同固结剂（优先选择冶金渣）及其掺量对重金属离子固结的影响。
六、技术创新点
（1）获得电解锰渣中氨氮回收的影响因素与控制方法，实现氨氮制备成氨水后返回锰厂循环使用。
（2）对电解锰渣中的氨氮回收制备氨水后，协同多种固废制备路面基层材料，有效固结其中的重金属，实现锰渣的“梯级”与“整体”利用。
