電場強(qiáng)化電解錳渣脫氨氮的機(jī)理研究

電解錳渣的無害化處理和資源化利用是電解錳行業(yè)亟待解決的難題之一。電解錳渣中的氨氮復(fù)鹽，在堆存過程中，隨自然界降水淋浸逐漸溶出，形成含錳離子、氨氮等物質(zhì)的滲濾液，造成環(huán)境污染。因此，轉(zhuǎn)變電解錳渣中溶解度較低的氨氮復(fù)鹽礦相，縮短氨氮浸出周期，并對其進(jìn)行無害化處理，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。針對電解錳渣理化特性，探究氨氮快速浸出和有效去除的方法，本研究取得了五個(gè)方面的突破性進(jìn)展。 （1）系統(tǒng)研究電場作用對電解錳渣理化特性的影響。找到了電解錳渣中溶出緩慢的氨氮復(fù)鹽礦相，提出采用電場作用促進(jìn)復(fù)鹽溶出，且研究了電場作用對電解錳渣的化學(xué)組分、礦相、熱穩(wěn)定性、比表面積、粒徑大小、形貌特征、滲透特性的影響。 （2）首次發(fā)現(xiàn)電解錳渣中共存物種對電化學(xué)氧化法去除電解錳渣中氨氮的影響，并研究了共存物種的影響機(jī)理。 （3）采用電化學(xué)法聯(lián)合錳離子固化法去除電解錳渣中氨氮，以消除該過程中共存物種的抑制作用。對固化機(jī)理進(jìn)行分析，固化后的電解錳渣中重金屬含量以及電化學(xué)法氧化后氨氮含量均達(dá)到國家安全排放標(biāo)準(zhǔn)。 （4）首次采用CO2回收電解錳渣中氨氮與固定錳的研究。電解錳渣中的錳離子與碳酸根結(jié)合生成碳酸錳得以固化，同時(shí)氨氮以銨鹽的形式回收，可實(shí)現(xiàn)錳渣中氨氮的資源化利用。 （5）首次采用脈沖電化學(xué)氧化處理電解錳渣滲濾液中低濃度氨氮。脈沖電解可減少氯離子添加量，降低能耗，并研究了脈沖電化學(xué)氧化處理電解錳渣滲濾液中低濃度氨氮的動(dòng)力學(xué)，為電化學(xué)氧化法處理電解錳渣滲濾液中氨氮提供了新思路。 通過項(xiàng)目研究，發(fā)表SCI論文9篇，其中作為通訊作者1篇，申請國家專利4項(xiàng)。參加國內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議28人次，口頭報(bào)告4人次。申請重慶市121科技支撐示范工程2項(xiàng)，國土房管科技計(jì)劃項(xiàng)目3項(xiàng)。另外多項(xiàng)技術(shù)在中信大錳、重慶秀山武陵錳業(yè)以及攀鋼等企業(yè)得到工程應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 2100433B

電解錳渣的無害化處理和資源化利用是電解錳行業(yè)亟待解決的難題之一。電解錳渣中可溶性的錳和氨氮可通過濕法浸渣回收，但復(fù)鹽礦相的錳和氨氮溶出緩慢。促進(jìn)復(fù)鹽礦相轉(zhuǎn)變，改善電解錳渣滲流特性，縮短浸出周期，降低共存物種及物相對氨氮脫除過程的抑制，是電解錳渣脫除氨氮的關(guān)鍵。項(xiàng)目提出電場強(qiáng)化浸渣與電化學(xué)氧化脫氨氮相結(jié)合的新思路，探索電解錳渣中氨氮高效去除的新方法。系統(tǒng)分析電解錳渣濕法浸渣前后的化學(xué)組份、zeta電位、滲流特性和浸出特性等變化行為和規(guī)律，明確電解錳渣中溶出緩慢的氨氮復(fù)鹽礦相以及影響氨氮溶出的共存物種，探索電場作用對電解錳渣中氨氮浸出過程的強(qiáng)化機(jī)制，研究氨氮共存物種及物相對電極表面過程和電化學(xué)氧化過程等的影響行為，建立電解錳渣中氨氮電化學(xué)氧化的動(dòng)力學(xué)模型。研究成果將為電解錳渣中氨氮的有效去除提供理論與技術(shù)支持。

電解錳企業(yè)在為當(dāng)?shù)貛鞧DP增長的同時(shí)也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，而電解錳渣渣場堆存的廢棄物對環(huán)境造成的危害也是多方面的，給環(huán)境帶來的危害表現(xiàn)為：

（1）解錳渣是通過多次壓濾而產(chǎn)生的廢渣，是極其微小的顆粒。且錳渣經(jīng)過大量除雜后仍含有鐵的氫氧化物膠體，這些膠體使得電解錳渣中的水分很難徹底壓濾，這也是電解錳渣含水率高的一個(gè)原因。殘余的可溶性重金屬離子主要包括含氨氮、錳、汞、砷等，它們會(huì)通過水循環(huán)進(jìn)入土壤進(jìn)一步進(jìn)入生物圈后危害人類。

（2）氮、氨及硫酸鹽超標(biāo)。對某電解錳企業(yè)附近的地表、地下水以及河底沉積物進(jìn)行抽樣檢測，數(shù)據(jù)顯示，其中的氮、氨、硫酸鹽等含量均超標(biāo)，造成嚴(yán)重的水污染 。2100433B

第一部分總論

第一章電解錳概述

第一節(jié)錳

一、錳元素

二、錳的用途

三、錳礦資源分布現(xiàn)狀

第二節(jié)電解錳

一、電解錳的性質(zhì)

二、電解錳行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

三、電解錳的生產(chǎn)工藝與原理

第三節(jié)電解錳生產(chǎn)過程中的環(huán)境影響

一、主要污染物

二、固體廢物的種類、性質(zhì)與處理措施

第二章電解錳渣的性質(zhì)、危害及處理現(xiàn)狀

第一節(jié)電解錳渣的物化性質(zhì)

一、電解錳渣的物理性質(zhì)

二、電解錳渣的化學(xué)性質(zhì)

第二節(jié)電解錳渣的危害

一、占用大量土地資源

二、地質(zhì)災(zāi)害

三、污染水體

四、破壞周邊生態(tài)平衡

五、對人體健康產(chǎn)生不良影響

六、引發(fā)社會(huì)矛盾

第三節(jié)電解錳渣處理處置現(xiàn)狀

一、電解錳渣的處理現(xiàn)狀

二、電解錳渣的資源化利用現(xiàn)狀

第二部分電解錳渣填埋處置

第三章電解錳渣填埋處置技術(shù)

第一節(jié)電解錳渣填埋技術(shù)概論

一、填埋處置分類

二、填埋處置的基本概念

三、填埋場的建設(shè)程序

第二節(jié)錳渣填埋場的選址

一、選址原則

二、選址流程

三、環(huán)境影響評(píng)價(jià)

四、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析

五、GIS系統(tǒng)的應(yīng)用

第三節(jié)安全填埋場的總體設(shè)計(jì)

一、初步設(shè)計(jì)

二、規(guī)劃布局

三、填埋區(qū)構(gòu)造及填埋方式

四、填埋場容量

五、防洪與雨污分流

六、環(huán)境監(jiān)測設(shè)施

七、地底基礎(chǔ)

八、基礎(chǔ)設(shè)施

九、終場規(guī)劃

第四節(jié)安全填埋場防滲系統(tǒng)

一、防滲襯層材料分析

二、水平防滲系統(tǒng)的構(gòu)成

三、可靠性

四、防滲層設(shè)計(jì)

五、防滲層施工

六、水平防滲經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

七、垂直防滲系統(tǒng)

八、垂直防滲經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

九、防滲系統(tǒng)的滲漏檢測

第五節(jié)錳渣填埋場滲濾液的產(chǎn)生與處理

一、滲濾液的產(chǎn)生及其影響因素

二、滲濾液產(chǎn)生量的計(jì)算

三、滲濾液的遷移

四、滲濾液的組成

五、滲濾液的管理

第六節(jié)環(huán)境監(jiān)測

一、滲濾液的水質(zhì)監(jiān)測

二、地下水的環(huán)境監(jiān)測

三、地表水環(huán)境監(jiān)測

四、土壤環(huán)境監(jiān)測

第七節(jié)填埋場操作

一、填埋作業(yè)程序

二、廢物填入操作

三、填埋作業(yè)中的安全與環(huán)境保護(hù)

第八節(jié)終場覆蓋與封場

一、終場覆蓋材料選擇

二、終場覆蓋設(shè)計(jì)

三、日覆蓋、中間覆蓋和最終覆蓋

第九節(jié)電解錳渣填埋場建設(shè)管理要求

一、通用管理要求

二、不同堆存方式的相應(yīng)管理要求

第十節(jié)錳渣填埋處置工程實(shí)例

第三部分電解錳渣資源化利用

第四章電解錳渣穩(wěn)定化技術(shù)與工程

第一節(jié)電解錳渣穩(wěn)定化技術(shù)

一、技術(shù)原理

二、小試研究

三、工藝研究與設(shè)備研發(fā)

四、工業(yè)化試驗(yàn)

第二節(jié)電解錳渣穩(wěn)定化技術(shù)工程

一、主要原材料

二、主要設(shè)備

三、工藝路線

四、工藝參數(shù)

五、工程方案

六、工程投資預(yù)算

七、工程實(shí)施效果

第五章電解錳渣制備灰砂蒸壓磚技術(shù)與工程

第一節(jié)灰砂蒸壓磚

一、灰砂蒸壓磚概念

二、灰砂蒸壓磚技術(shù)原理

三、灰砂蒸壓磚性能

第二節(jié)電解錳渣制備灰砂蒸壓磚技術(shù)

一、技術(shù)難點(diǎn)

二、技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)

三、電解錳渣制備灰砂蒸壓磚技術(shù)研究

第三節(jié)電解錳渣制備灰砂蒸壓磚工程

一、市場需求

二、主要原料及配比

三、產(chǎn)品方案

四、生產(chǎn)工藝

五、主體設(shè)備選擇

六、工程方案

七、經(jīng)濟(jì)分析

八、質(zhì)量及環(huán)境安全性

九、推廣前景

第六章其他電解錳渣資源化利用技術(shù)

第一節(jié)電解錳渣中可溶性錳的回收利用

一、化學(xué)法回收電解錳渣中的錳

二、生物法回收電解錳渣中的錳

第二節(jié)利用電解錳渣制備錳肥

一、工藝原理

二、錳肥的性質(zhì)及特點(diǎn)

三、錳肥的應(yīng)用試驗(yàn)

第三節(jié)電解錳渣制備水泥

一、生產(chǎn)原理

二、工藝流程

三、錳渣水泥的性質(zhì)及特點(diǎn)

四、錳渣水泥的應(yīng)用實(shí)例

第四節(jié)電解錳制備混凝土

一、原料與工藝

二、電解錳渣制備加氣混凝土性能

第七章電解錳渣資源化利用處置管理

第一節(jié)通用管理要求

第二節(jié)資源化利用技術(shù)的相應(yīng)管理要求

參考文獻(xiàn) 2100433B

電解錳渣的污染已成為制約電解錳行業(yè)發(fā)展的主要因素，該書在介紹電解錳渣的來源、性質(zhì)、危害及國內(nèi)外處理處置現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地介紹了電解錳渣填埋處置技術(shù)、電解錳渣穩(wěn)定化技術(shù)、電解錳渣制備灰砂蒸壓磚技術(shù)等技術(shù)與工程案例，并簡要介紹了其他資源化利用技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用情況。最后提出了電解錳渣在處理處置過程中應(yīng)實(shí)施的一系列環(huán)境管理要求。書中介紹的技術(shù)可為電解錳渣的處理處置提供參考與借鑒。