電解錳渣資源化綜合利用

吳運東，李劍飛

(銅仁學院，貴州 銅仁 554300)

目前，大多數企業尚未找到處理電解錳渣的有效方式，一般采用的是將電解錳渣運送到統一地點或者筑壩進行堆放，而國內的電解錳渣筑壩通常占地面積較大，安全系數又不高，而且長期風吹日曬，從而污染了大面積的耕地和地下水資源，對生態環境造成了非常嚴重的破壞。

1 錳及電解錳渣

錳在國民經濟中扮演著重要的角色，錳不僅是國民經濟中重要的基礎物資，同時也是國家重要的戰略資源。在美國、日本、瑞典和加拿大等國家將錳列入為國家戰略資源之后，中國也提高了對錳的重視程度，隨后，在“十一五”期間，也將錳列入了國家戰略資源。金屬錳一般是靠電解法和還原法來獲得，其中，電解錳是最主要的方式。我國的電解錳企業分布在寧夏、湖南、重慶、貴州、廣西、湖北和四川等11個省，直轄市，自治區，但是主要集中在湖南，貴州和重慶交界處，近年來，廣西的電解錳企業也在迅速的成長。日前，中國已經逐漸成為全球最大的電解錳生產國、消費國和出口國。電解錳作為一種重要的化工材料和冶金材料，為中國的工業發展和經濟建設起到了不容小覷的作用，但同時，電解錳行業作為非常典型的冶金行業來說，雖然其自身的優勢非常明顯，但是卻也造成了非常嚴重的環境污染問題，其中，電解錳渣的問題尤為嚴重。

電解錳渣是采用硫酸法浸出碳酸錳礦電解制備金屬而產生的，電解錳渣為顆粒細小、顏色為呈黑色的泥糊狀酸性固體廢棄物，新鮮的電解錳渣含水率較高，露天堆放的情況下，經過風干之后呈塊狀。電解錳渣中含有大量的可溶性鹽、固態礦物、鉻、鉛、砷等重金屬有害元素。

2 電解錳渣的處理現狀

由于錳的生產大都是采用電解的方式來進行的，其中，每產量1噸的電解錳，就要排放大約7～9噸的電解錳渣，目前來看，電解錳渣是電解錳行業的主要廢棄物。單純的就企業的生產成本和技術條件的制約來說，很多電解錳企業都采用修建專門存放電解錳渣的渣庫來存放產生的錳渣，這種情況下，電解錳企業所占的土地面積已經嚴重影響了部分地區的土地耕種。

處理過的錳渣顆粒極小，很容易影響大氣的質量，不僅如此，錳渣中含有錳、鉛、鉻、鎳等有害元素，而很多的渣庫建設不符合規定，很容易出現錳渣滲漏等情況，那么這些含有有害物質元素的錳渣，就會在一定程度上污染附近的土地資源和水資源。

近年來，我國的環保法規日趨完善，渣庫的檢查制度也隨之日趨嚴格，很多企業無法達到如此高的標準，從而影響了國內很多電解錳企業的發展，也潛移默化的影響著我國的經濟建設，因此，電解錳渣的資源化利用問題亟需解決。

3 電解錳渣的處理技術

電解錳渣如何處理是控制電解錳渣對環境造成的污染的首要問題，目前，對于電解錳渣的處理方式大致分為三種。

3.1 電解錳渣分選處理技術

這一技術是通過電解錳渣中含有的礦相之間各種不同的化學特性，從而將這些成分通過技術方式區別開來，例如：通過錳的磁性成分而得到的原來，就可作為生產電解錳的原料。

3.2 電解錳渣的固化處理技術

這是一種通過技術手段將電解錳渣中所含有的有害物質固定或者禁錮在惰性基礎材料中，這是一種完全無害的處理方式。這項技術一般都采用水泥含量不少于45%的水泥作為固化的基礎材料。

3.3 電解錳渣的化學處理技術

電解錳渣中含有的有害成分是可溶性重金屬和氨氮。這項技術是通過添加其他物質材料，從而破壞電解錳渣中的有害成分使其變成無害物質。目前，價格低廉且最常用的方式是在電解錳渣中添加石灰，將電解錳渣中的可溶性重金屬轉變為殘渣，將氨氮轉化為氨氣，來達到將電解錳渣中的有害成分無害化的目的。

近幾年來，不得不說，錳礦石的品味逐年降低，同時，隨著電解錳的生產水平在不斷的提高，電解錳企業生產的效率也在逐步提高，電解錳渣中錳的含量進一步降低，使得回收利用電解錳渣中的錳原料，已經難如登天。利用石灰來固化電解錳渣中的有害物質固然很好，但是面對很大數量錳渣，這一方法勢必會消耗大量的水泥資源，從而在生產成本上就會大大的增加，就此來說，此項技術的工業化應用價值不是很大。化學處理方式的添加藥劑來源很廣泛，成本又低，并且處理方式極其簡單，所呈現的效果又非常好，所以，通過化學技術處理電解錳渣是實現資源利用的有效方式。

4 電解錳渣如何資源化利用

日前，電解錳渣所帶來的環保壓力是不可忽視的，所以，對于電解錳渣的資源化利用成為我國急需要解決的問題，不僅能夠緩解電解錳渣對與環境的污染問題，同時也能夠為電解錳企業緩解生產成本方面的壓力，繼續創造電解錳行業的價值。

4.1 回收電解錳渣中的有價金屬

電解錳渣中含有9%～13%的有效資源。其中錳的回收方式一般是生物法、酸性浸出法和水洗沉淀三種。生物法一般是采用硫氧化細菌和鐵氧化細菌浸出電解錳渣中的錳資源，浸出率一般能夠達到90%以上。酸性浸出法是向電解錳渣中添加酸性較強的浸出液體、浸出助劑，經過超聲除雜后得到純度相當高的硫酸錳等資源。水洗沉淀的方式是通過清水沖洗，將電解錳渣中的銨鹽沉淀，來回收其中的可溶性錳資源，通過此法，錳的回收率可達到99%以上，另外，回收所得的富錳沉淀料中，錳的含量可達到30%以上。

但是，酸性浸出法和水洗沉淀法的操作過程非常的復雜，不但成本非常高，而且有很大的可能新造成二次污染，在這一情況下，這兩種方式的應用情況不是很可觀。因此，相比之下，生物法確實是一種非常有效的回收電解錳渣中錳資源和其他資源的方式，但是，同樣，生物法對于菌種和浸出條件的要求也是很高的，細菌浸出的周期普遍會比較長，而且，菌種的培育方式也比較復雜，就目前來說，還沒有找到對于電解錳渣最適合的菌種。

4.2 用作水泥添加料

電解錳渣具有其自身的潛在活性，其主要的礦物質為二水石膏。由此可見，電解錳渣可以作為水泥添加料的輕骨料、緩凝劑、礦化劑等。在水泥中添加電解錳渣不僅能夠將水泥的性質做出改變，同時水泥也能夠將電解錳渣中的部分重金屬物質固化，于此，就大大的減少了對環境的污染。但是，在實際操作情況中可知，水泥中最多只能夠添加5%的電解錳渣，所以，企業通過自制水泥廠來資源化利用電解錳渣，也成為了意見很難解決的事情。但是，如果在電解錳渣中添加還原劑同時進行高溫脫硫處理，就可以大大的提高水泥中電解錳渣的添加量，一般可達到30%以上。

4.3 生產墻體材料

由于電解錳渣中含有二氧化硅、氧化鈣、氧化鐵和氧化鋁等資源，座椅電解錳渣是非常適合用于制磚的材料之一。目前，通過利用電解錳渣生產的主要有免燒磚、燒結磚、陶瓷磚、蒸壓磚和保溫磚等。但是，電解錳渣用于生產墻體材料也是存在一定的問題的。首先，制作墻體材料過程中，電解錳渣的添加劑量比較少，如增加電解錳渣的添加量，就會降低所制成的墻體材料的質量；其次，墻體材料對人類的影響比較大，所以，電解錳渣中的有害物質還是需要關注的。綜合如此情況來看，電解錳渣制作墻體材料能夠消耗大量的電解錳渣、生產工藝相對簡單、制作成本極低、且用量比較大，所以利用電解錳渣制作墻體材料這一方式就工業化前景來說，還是比較可觀的。

4.4 生產路基材料

電解錳渣配合煤灰以及電石泥制備不含熟料的瀝青混合料樂意較大程度的提高瀝青的粘合度以及自身的強度，并且混合后的材料具有較強的抗腐蝕性。研究表明，此種瀝青混合物通過一年的使用之后，其耐壓強度仍然能夠達到10兆帕，由此可見，電解錳渣作為路基材料大大的滿足了道路建設的要求。瀝青混合料中，電解錳渣的含量趨近于80%，所效果是最可觀的，這種含量的瀝青混合物無論是從性能還是經濟性都是最好的。雖然，電解錳渣作為路基材料是一項不錯的選擇，但是如果大規模的采用這種瀝青混合物來作為公路路基，那么，同時就要考慮電解錳渣中含有的有害物質對路基附近的土壤以及空氣質量的影響。

4.5 制備微晶玻璃

電解錳渣中所含有的元素，證明電解錳渣是適合制備微晶玻璃的材料。電解錳制備微晶玻璃是通過燒結法來完成的，流程一般是：材料混合-高溫熔化-成核晶化-切割拋光-成品。通過電解錳渣制成的玻璃一般呈現為咖啡色，其中電解錳渣的添加量可達到75%以上。電解錳渣制備微晶玻璃做法工藝非常簡單，能源消耗較低，并且是非常環保的，所以電解錳渣制備玻璃也是資源利用的可觀方向。

4.6 制備多孔陶瓷

所謂多孔陶瓷，是一種全新的陶瓷系列，其作用為過濾材料、吸音材料和保溫保濕等。通過電解錳渣所制造的多孔陶瓷，在過濾材料和吸附廢水中的重金屬材料方面都有很大的作用。所以，通過電解錳渣來制作微晶玻璃可以達到一種以廢治廢的目的。

綜合我國目前的情況來看，電解錳渣資源化利用的各項技術都處于理論階段，真正利用到電解錳企業當中去的方式少之又少，導致這種現象的原因首先是電解錳渣中提取出來的錳元素能給企業帶來的經濟效益不是很可觀，而且，錳元素的再利用價值也不是很大。其次，電解錳渣利用在水泥制作和墻體材料這一系列領域里面，電解錳渣的添加量相對較低，因此對于電解錳渣的大量囤積問題的解決效果不是很大。最后，無論電解錳渣利用在哪一種技術里面，都首先要考慮其本身的有害物質，要達到將電解錳渣無害化處理，成本確實較高。對比而言，利用電解錳渣生產墻體材料較為符合資源化利用電解錳渣的初衷，畢竟墻體材料用途廣泛，對于電解錳渣的消耗較多，并且生產簡單，成本較低，工業化前景相對可觀。

5 結束語

雖然電解錳行業為我國的經濟奠定了不可忽視的基礎，但是同時，也帶來的一定的后續問題。在電解錳渣如何合理的進行資源化利用這條道路上，還需要繼續摸索前行。電解錳渣對生態環境造成的危害是持續性的，因此，如何將電解錳渣資源化利用是解決環境污染的唯一途徑。