电解锰渣中铝的析出性能研究

陈红冲，傅深娜，张 天，倪 倩，王 林

（重庆工业职业技术学院，重庆 401120）

电解锰渣中铝的析出性能研究

陈红冲，傅深娜，张 天，倪 倩，王 林

（重庆工业职业技术学院，重庆 401120）

电解锰渣本身呈酸性，其中的金属元素会随着雨水析出，严重污染周边环境。主要采用正交实验法从固液比、温度和时间这三个方面对电解锰渣中铝随水的析出特性进行了研究。实验结果表明，在渣水比为1:100，浸出温度为99.99℃，浸出时间为120min时，锰渣中铝随水析出最多，达82.83%。

铝；电解锰渣；正交实验

1 引言

近年来，电解锰行业得到了长足的发展，但随之而来的锰渣污染问题也一直困扰着电解锰企业[1]。目前，我国锰渣积存量已超过2000万t，锰渣的长期囤积极易引发地质灾害，同时还会严重污染当地的土壤和地下水资源[2]，威胁人类健康[3]。对电解锰渣进行利用或者无害化处理已经成为目前电解锰企业的迫切需要。电解锰中的金属含量较多，其中铝的含量达10%以上[4-5]，研究电解锰渣中铝的析出条件不仅可以明确电解锰渣对周边环境的影响，还能为进一步回收利用其中的铝奠定基础。

2 实验

2.1 样品预处理

取烘干锰渣样品至研钵中研细，经过200目的筛子过筛放入试剂瓶中保持干燥。

2.2 实验试剂和仪器

乙二胺四乙酸二钠，CuSO4，PAN指示剂，乙醇（以上试剂均为分析纯）。

2.3 实验方法

称取一定质量的锰渣按照一定的渣水比至烧杯中用一定的温度密闭浸泡一定的时间，取出抽滤，将滤液倒入锥形瓶中，滴加过量EDTA加热至60～70℃左右，调节pH=4.2左右加热煮沸1～2min，滴加5滴PAN指示剂用0.02mol/L的CuSO4滴定。

3 结果与讨论

3.1 电解锰渣的酸度和总铝含量

经测定，电解锰渣的浸出液的酸度pH值在4～4.7之间，总铝含量约18%。

3.2 浸出条件分析

本次采用正交实验方法研究温度（A）、时间（B）、渣水比（C）这三个因素研究对电解锰渣中水溶性铝的析出特性的影响。分别选取三个水平进行研究，各水平分别为温度选取60℃（A1）、90℃（A2）、99.99℃（A3）三个水平，时间选取30min（B1）、60min（B2）、120min（B3）三个水平，渣水比选取1:50（C1）、1:100（C2）、1:150（C3）三个水平，根据正交实验原理，从中选取9个点进行试验，即：A1B1C1A2B1C2A3B1C3A1B2C2A2B2C3A3B2C1A1B3C3A2B3C1A3B3C2

按2.3对电解锰渣中铝的浸出特性进行测定，实验结果如表1所示：

根据正交设计的特性，对A1、A2、A3来说，三组试验的试验条件是完全一样的（综合可比性），可进行直接比较。如果因素A对试验指标无影响时，其浸出的铝含量应该相等。由表1可知，实际上浸出的铝含量并不相等，说明A因素的水平变动对试验结果有影响。因此，根据每个因素下的浸出铝含量的大小可以判断A3条件下，铝含量最高，即可断定A3为A因素的最优水平。

同理，可以计算并确定B3、C1分别为B、C因素的最优水平。三个因素的优水平组合A3B3C1为本试验的最优水平组合，即温度99.99℃，时间120min渣水比1:100。

表1 试验及分析结果

3.3 电解锰渣中水溶性铝的最佳浸出条件测试

称取0.5g左右的锰渣按照一定的渣水比1:100至烧杯中浸泡，盖上表面皿放置于水浴锅中温度控制在99.99℃，分别加热120min然后取出抽滤，用2.3试验方法进行测试，实验结果表明其浸出率最高约为 82.83%。

4 结论

本文主要研究了电解锰渣中铝的析出特性，实验结论如下：

电解锰渣本身具有酸性，温度和渣水比是影响锰的浸出率的主要因素，在渣水比为1∶100，温度为99.99℃浸出时间为2h时，浸出率达到最高，为82.83%。

[1]王星敏，徐龙君，胥江河，等.电解锰渣中锰的浸出条件及特征[J].环境工程学报，2012，（10）：3757-3761.

[2]叶文号，王勇，张乃从.利用电解锰渣生产加气混凝土的研究[J].砖瓦，2011，（03）：25-29.

[3]王积伟，周长波，杜兵，等.电解锰渣无害化处理技术[J].环境工程学报，2014，（01）：329-333.

[4]李坦平，周学忠，曾利群，等.电解锰渣的理化特征及其开发应用的研究[J].中国锰业，2006，（02）：13-16.

[5]刘啸，孙涛，石朝军.电解锰渣的资源化综合利用与研究[A].第五届尾矿与冶金渣综合利用技术研讨会论文集[C].2014.

The Emission Characters of Aluminum in Electrolytic Manganese Residue

Chen Hong-chong，Fu 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

电解锰渣调制TiO2实现可见光催化活性的机制研究（KJ1503107）。

陈红冲（1982—），女，浙江诸暨人，博士，讲师，主要从事矿物资源化和光催化纳米材料的应用研究工作。