電解錳渣中Mn2+的固化及動(dòng)力學(xué)研究

馮圣霞，楊 敏，張 煜，段江飛，賀維龍，李 瑞

(貴州大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，貴陽(yáng) 550025)

0 引 言

電解錳渣(electrolytic manganese residue, EMR)是硫酸浸取菱錳礦中金屬錳而產(chǎn)生的酸浸渣，含有大量可溶污染物[1]，長(zhǎng)期堆存導(dǎo)致污染物滲透到自然環(huán)境中，嚴(yán)重污染地表水和地下水，對(duì)環(huán)境、人類健康和經(jīng)濟(jì)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。由于我國(guó)錳礦品位較低[2]，導(dǎo)致金屬錳的生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生大量廢棄錳渣。截至2020年，我國(guó)電解錳渣堆存量已超1億t,且每年新增約1 000萬(wàn)t[3-5]。錳渣危害在我國(guó)尤為突出，尋找綠色、可持續(xù)的化工方法處理錳渣成為我國(guó)電解錳工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路[6]。

大量文獻(xiàn)對(duì)電解錳渣的資源化利用進(jìn)行了研究[7-10]。Wang等[11]以電解錳渣為添加劑，進(jìn)行了制備水泥的研究。胡春燕等[12]探索了以電解錳渣、廢玻璃和高嶺土為原料制備陶瓷磚的試驗(yàn)研究，得到性能符合《陶瓷磚》(GB/T 4100—2015)標(biāo)準(zhǔn)的磚。王家偉等[13-14]開(kāi)展了以電解錳渣為主要原料制備免燒磚的試驗(yàn)研究，得到符合國(guó)家規(guī)定和要求的免燒磚。徐風(fēng)廣[15]開(kāi)展了電解錳渣和消石灰混合替代天然黏土作為路基回填土的試驗(yàn)研究。

氧化鈣是電解錳渣預(yù)處理最常用的處理劑。Zhou等[16]探索了CaO、NaOH對(duì)電解錳渣中Mn2+濃度的影響，結(jié)果表明CaO更有利于處理EMR。Chen等[17]研究了磷石膏浸出液和CaO/MgO對(duì)電解錳渣中Mn2+的固化效果。Shu等[18]研究了用一種燃燒堿性材料(主要成分為CaO)對(duì)電解錳渣中Mn2+濃度的影響。Chen等[19]研究了CO2和CaO對(duì)電解錳渣中Mn2+的固化率的影響。大量文獻(xiàn)針對(duì)氧化鈣及氧化鈣協(xié)同其它固化劑對(duì)電解錳渣中Mn2+的固化行為進(jìn)行了研究，但是針對(duì)氧化鈣固化Mn2+的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方面的研究少有報(bào)道。……