電解錳渣中鋁的析出性能研究

陳紅沖，傅深娜，張 天，倪 倩，王 林

（重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 401120）

電解錳渣中鋁的析出性能研究

陳紅沖，傅深娜，張 天，倪 倩，王 林

（重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 401120）

電解錳渣本身呈酸性，其中的金屬元素會(huì)隨著雨水析出，嚴(yán)重污染周邊環(huán)境。主要采用正交實(shí)驗(yàn)法從固液比、溫度和時(shí)間這三個(gè)方面對(duì)電解錳渣中鋁隨水的析出特性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在渣水比為1:100，浸出溫度為99.99℃，浸出時(shí)間為120min時(shí)，錳渣中鋁隨水析出最多，達(dá)82.83%。

鋁；電解錳渣；正交實(shí)驗(yàn)

1 引言

近年來，電解錳行業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但隨之而來的錳渣污染問題也一直困擾著電解錳企業(yè)[1]。目前，我國(guó)錳渣積存量已超過2000萬t，錳渣的長(zhǎng)期囤積極易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重污染當(dāng)?shù)氐耐寥篮偷叵滤Y源[2]，威脅人類健康[3]。對(duì)電解錳渣進(jìn)行利用或者無害化處理已經(jīng)成為目前電解錳企業(yè)的迫切需要。電解錳中的金屬含量較多，其中鋁的含量達(dá)10%以上[4-5]，研究電解錳渣中鋁的析出條件不僅可以明確電解錳渣對(duì)周邊環(huán)境的影響，還能為進(jìn)一步回收利用其中的鋁奠定基礎(chǔ)。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 樣品預(yù)處理

取烘干錳渣樣品至研缽中研細(xì)，經(jīng)過200目的篩子過篩放入試劑瓶中保持干燥。

2.2 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器

乙二胺四乙酸二鈉，CuSO4，PAN指示劑，乙醇（以上試劑均為分析純）。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取一定質(zhì)量的錳渣按照一定的渣水比至燒杯中用一定的溫度密閉浸泡一定的時(shí)間，取出抽濾，將濾液倒入錐形瓶中，滴加過量EDTA加熱至60～70℃左右，調(diào)節(jié)pH=4.2左右加熱煮沸1～2min，滴加5滴PAN指示劑用0.02mol/L的CuSO4滴定。

3 結(jié)果與討論

3.1 電解錳渣的酸度和總鋁含量

經(jīng)測(cè)定，電解錳渣的浸出液的酸度pH值在4～4.7之間，總鋁含量約18%。

3.2 浸出條件分析

本次采用正交實(shí)驗(yàn)方法研究溫度（A）、時(shí)間（B）、渣水比（C）這三個(gè)因素研究對(duì)電解錳渣中水溶性鋁的析出特性的影響。分別選取三個(gè)水平進(jìn)行研究，各水平分別為溫度選取60℃（A1）、90℃（A2）、99.99℃（A3）三個(gè)水平，時(shí)間選取30min（B1）、60min（B2）、120min（B3）三個(gè)水平，渣水比選取1:50（C1）、1:100（C2）、1:150（C3）三個(gè)水平，根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)原理，從中選取9個(gè)點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，即：A1B1C1A2B1C2A3B1C3A1B2C2A2B2C3A3B2C1A1B3C3A2B3C1A3B3C2

按2.3對(duì)電解錳渣中鋁的浸出特性進(jìn)行測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示：

根據(jù)正交設(shè)計(jì)的特性，對(duì)A1、A2、A3來說，三組試驗(yàn)的試驗(yàn)條件是完全一樣的（綜合可比性），可進(jìn)行直接比較。如果因素A對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)無影響時(shí)，其浸出的鋁含量應(yīng)該相等。由表1可知，實(shí)際上浸出的鋁含量并不相等，說明A因素的水平變動(dòng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響。因此，根據(jù)每個(gè)因素下的浸出鋁含量的大小可以判斷A3條件下，鋁含量最高，即可斷定A3為A因素的最優(yōu)水平。

同理，可以計(jì)算并確定B3、C1分別為B、C因素的最優(yōu)水平。三個(gè)因素的優(yōu)水平組合A3B3C1為本試驗(yàn)的最優(yōu)水平組合，即溫度99.99℃，時(shí)間120min渣水比1:100。

表1 試驗(yàn)及分析結(jié)果

3.3 電解錳渣中水溶性鋁的最佳浸出條件測(cè)試

稱取0.5g左右的錳渣按照一定的渣水比1:100至燒杯中浸泡，蓋上表面皿放置于水浴鍋中溫度控制在99.99℃，分別加熱120min然后取出抽濾，用2.3試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其浸出率最高約為 82.83%。

4 結(jié)論

本文主要研究了電解錳渣中鋁的析出特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下：

電解錳渣本身具有酸性，溫度和渣水比是影響錳的浸出率的主要因素，在渣水比為1∶100，溫度為99.99℃浸出時(shí)間為2h時(shí)，浸出率達(dá)到最高，為82.83%。

[1]王星敏，徐龍君，胥江河，等.電解錳渣中錳的浸出條件及特征[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2012，（10）：3757-3761.

[2]葉文號(hào)，王勇，張乃從.利用電解錳渣生產(chǎn)加氣混凝土的研究[J].磚瓦，2011，（03）：25-29.

[3]王積偉，周長(zhǎng)波，杜兵，等.電解錳渣無害化處理技術(shù)[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2014，（01）：329-333.

[4]李坦平，周學(xué)忠，曾利群，等.電解錳渣的理化特征及其開發(fā)應(yīng)用的研究[J].中國(guó)錳業(yè)，2006，（02）：13-16.

[5]劉嘯，孫濤，石朝軍.電解錳渣的資源化綜合利用與研究[A].第五屆尾礦與冶金渣綜合利用技術(shù)研討會(huì)論文集[C].2014.

The Emission Characters of Aluminum in Electrolytic Manganese Residue

Chen Hong-chong，F(xiàn)u Shen-na，Zhang Tian，Ni Qian，Wang Lin

Because of the Electrolytic Manganese Residue was acid，the metal elements of Electrolytic Manganese Residue were precipitate with rain，which leading environmental pollution to the related.The emission characters of Aluminum was studied by orthogonal experimental method from the solid-liquid ratio，temperature and time.The results show that the extraction rate of aluminum was82.83% under the optimum extracting conditions：the ratio of solid to water was 1∶100，temperature was 99.99℃ and time of 120 min.

aluminum；electrolytic manganese residue；orthogonal experiment

TQ172.1

A

1003–6490（2016）04–0135–02

2016–04–15

電解錳渣調(diào)制TiO2實(shí)現(xiàn)可見光催化活性的機(jī)制研究（KJ1503107）。

陳紅沖（1982—），女，浙江諸暨人，博士，講師，主要從事礦物資源化和光催化納米材料的應(yīng)用研究工作。