电解锰渣处理处置技术及资源化研究进展与展望

杜　兵，汝振广，但智钢，王　军( .中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室，北京　00085; .中国环境科学研究院重金属污染减排清洁生产工程技术中心，北京　000; .中山市技师学院，广东中山　58400)



电解锰渣处理处置技术及资源化研究进展与展望

杜兵1，2，汝振广3，但智钢2，王军1
( 1.中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室，北京100085; 2.中国环境科学研究院重金属污染减排清洁生产工程技术中心，北京100012; 3.中山市技师学院，广东中山528400)

摘要:中国是世界上最大的电解锰生产和消费国，但电解锰的迅猛发展引发的锰渣环境问题尤为突出。由于电解锰渣是生产金属锰排放的酸浸废渣，渣中含有的污染物种类多、浓度高且具有难分散、活性低等性质，对其处理处置已成为电解锰行业和环保领域的研究难点和热点。本文概述了电解锰渣的理化特性与环境特性，对国内外电解锰渣处理技术、处置技术、氨氮和锰的回收及资源化利用进行了总结，分析了各种处理处置技术优缺点及应用前景。针对电解锰渣资源化产业化应用等现实问题，提出必须深入研究电解锰渣理化特性，重点研发低成本、大吞量、市场需求量高、低风险和高市场认知度的资源化技术，展望了电解锰渣作建筑材料资源化的美好应用前景。

关键词:电解锰渣;处理处置;资源化;进展

我国电解金属锰行业自2000年以来得到了快速的发展，已成为世界上最大的电解金属锰生产国、消费国和出口国，到2010年，产能已超过2 Mt/a。尤其是200系不锈钢技术的问世，推动电解锰行业迅速发展成一个更大的产业［1］。

电解金属锰行业迅速扩张的背后，企业产生的“三废”给当地环境带来了严重的污染，其中固体废弃物产生的环境问题及环境隐患最为严重［2］。目前我国碳酸锰矿石品位低( 10%～16%)，单位产品产渣量大，平均每生产1 t电解金属锰产渣9～11 t，每年新增电解锰渣约2 000 万t，历年电解锰渣累积已超过5 000万t，存量巨大。

电解锰渣属于第II类一般工业固体废物，堆放场必须符合《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》( GB 18599—2001)的有关规定。许多电解锰企业直接将电解锰渣运输到建设不规范、不达标的堆场筑坝堆放，不但占用了大量土地，而且电解锰渣中大量污染因子极易通过渗滤液污染土壤、地表水和地下水，污染因子长期释放极有可能造成严重的环境污染和安全隐患。由于锰渣特殊的理化性质，如水化活性低、粘性大、水分高等，电解锰渣的处理处置技术已成为电解金属锰行业和环保领域的研究热点和难点。如何实现电解锰渣的“无害化、减量化和资源化”，已十分紧迫，国内外学者对此展开了大量积极的探索和研究。

1　电解锰渣理化特性及环境特性

1. 1电解锰渣理化特性

电解锰渣为碳酸锰矿粉化合后的酸浸废渣，外观为黑色粉状聚集物，具有一定的粘性。对多个电解锰产区锰渣测试:含水率一般为25%～35%;固体颗粒细小，平均粒径为20～44 μm;锰渣本身呈酸性，pH为5. 0～6. 5;其真密度为2. 02 ～2. 64 g·cm－3。

笔者对不同地区电解锰渣中化学成分进行测试并查阅相关文献资料，发现其主要元素组成为O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si、Mn、Fe、Zn、Pb等，全量分析见表1。

可见，锰渣中所含元素种类较多，主要为Si、Al、Fe、S、Ca、N、Mn、O等。除此之外，还含有Hg、Cd、As、Pb等第一类环境污染物(指能在水环境或动植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响的有害物质)，Mn、Fe、Cu、Zn等二类环境污染物(指长远影响小于第一类的污染物质)，尤其是Mn含量极高，会造成潜在环境污染。

电解锰渣化学组成为SiO2、SO3、CaO、Al2O3和Fe2O3，其含量见表2。

可以看出，各地锰渣中SiO2的含量波动范围不大，归属于硅酸盐材料，含量在17%～30%，属于低硅质尾矿;通过计算锰渣的碱性系数［7］(碱性系数是用来较准确研究多组分矿物原料混合物配比的一种常用的方法)得到K碱性=－0. 342＜0，属于超酸性材料，可知，其本身水化活性很低，仅可作为一种细集料。因此，在制备建筑制品时需要外掺入碱性材料，方能提高锰渣混合料的活性。有学者研究发现，经600℃以上高温煅烧后，电解锰渣表现出一定活性和水化能力，且具有一定的机械强度［3，8］。

矿物成分主要是石英和石膏，二者含量之和占总重80%以上，其他成分为云母、钠长石、水化硅酸二钙( 2CaO·SiO2·2H2O)［3］。电解锰渣中硫酸盐以二水硫酸钙、硫酸铵、硫酸锰为主，其中微溶性二水硫酸钙约占总硫酸盐的60%～70%［9］。

表1　锰渣全元素分析Table 1　Elements analysis of EMSW　wB/%

表2　电解锰渣化学成分Table 2　Chemical composition of EMSW　wB/%

1. 2电解锰渣特征组分环境特性

锰矿中含有一定量的共、伴生元素造成电解锰渣中重金属主要有Cd、Pb、Zn、Ni、Ag、Cu、Mn等，由于在电解过程中一些添加剂的加入，电解锰渣中含有一定量的硒、硫酸铵。对电解锰生产过程进行物料质量平衡，结果发现:生产原料中13. 7%的锰元素、17%硒元素、44. 09%氨以及55. 3%硫酸盐会进入电解锰渣中［10］。

对电解锰渣浸出毒性检测表明:电解锰渣浸出液中Mn、Cd浓度超标，锰超标最为严重［11］。由于Mn2 +浓度极高，在酸雨的淋滤下电解锰渣渗滤液会出现短期内强度大、危害时间长的特点［12］。基于此特点，有学者对十余家电解锰企业的锰渣堆放场和厂区周边土壤、植物及水样中Mn、Cd等重金属的迁移转化行为进行研究发现:堆放场周围陆地土壤受污染程度较水稻田土壤重，主要为Se和Cd污染，监测元素含量随采样点离渣库距离的增大呈现递减趋势。对电解锰渣污染土壤中Cu、Zn、Cd、Pb、Mn的赋存形态及含量进行分析结果表明，受污染土壤中重金属远超过环境背景值和土壤环境二级标准［13］。对植物各部位元素测试表明，植物对监测元素的富集能力普遍较强，Se尤为突出、Cd其次，植物根附带土壤中监测元素超标程度与该元素在植物体内的富集程度成正比;农产品受该行业的污染较为严重，因为高浓度Mn2 +能够抑制植物根系对Ca2 +、Fe2 +和Mg2 +等元素离子的吸收及活性，使得叶绿素含量下降、叶绿体超微结构破坏和光合速率降低［14］。锰渣堆放场周边河水中Mn含量超过《地下水环境质量标准》III类标准高达143. 49倍，农田水中受污染程度低于河水，企业附近居民聚集区的地下水中Mn和Se的含量均已超出了《生活饮用水卫生标准》( GB 5749—2006)中关于这两种元素的安全值上限，水体也因此存在着很大的环境风险。

2　电解锰渣的处理技术

电解锰渣不仅侵占了大量土地，污染水体、土壤及农作物，危害到人类及其他生物，甚至还会产生其他的环境灾害。锰渣的处理是控制与治理锰渣污染的必经之路，是实现锰渣无害化、减量化和资源化的有效方法。目前锰渣的处理方法有以下几种:

( 1)电解锰渣分选处理技术。分选处理的原理是利用物料某些性质方面的差异将其分开。早期的电解锰工艺回收率低，导致尾矿中含有较高的锰矿石，利用锰矿物与其他矿物的比磁化系数差别较大，可利用强磁选的方法对锰渣进行二次分选。左宗利［15］采用Shp机对含锰8. 74%的电解锰渣进行了选别试验，并进行了连续运转工业试验，结果获得了含锰26. 49%的精矿，其产率为16. 23%，金属回收率为49. 72%。刘胜利［16］以预先磨矿，后强磁粗选，再强磁扫选的方案，从电解锰渣中获得精矿含锰为29. 61%，产率为19. 18%，回收率为60. 81%，锰精矿再次成为电解锰的合格原料。

( 2)电解锰渣固化处理技术。固化处理是通过在锰渣中添加固化基材，使锰渣中有害成分固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程。目前对于锰渣的固化技术研究较少，有学者提出采用添加水泥的方法对锰渣中可溶性锰进行固化，水泥掺量为15%～45%的破碎固化体中锰的浸出质量浓度低于国家标准( 2 mg/L)［17］;水泥掺量为45%的固化体在pH＞3. 0的酸雨中的早期表面浸出率数量级仅为10－5g/( cm2·d)，后期则检测不到;水泥掺量为25%～45%的破碎固化体在pH =1. 0的酸性环境中的锰浸出浓度均不超标。

( 3)电解锰渣化学处理技术。化学处理是采用化学方法破坏锰渣中的有害成分从而使其达到无害化。锰渣中的有害成分主要是可溶性重金属和氨氮。目前大多数化学处理方法是在锰渣中添加石灰，将可溶态重金属转变为残渣态，将氨氮转变为氨气，实现有毒有害物质的去除或分离。有学者研究了灰渣比、氧化时间、堆放方式、浸出液种类等因素对锰渣中Pb、Zn、Cd、As、Hg、Cu、Mn等重金属浸出毒性的影响，结果表明石灰或生石灰处理后的锰渣浸出液中重金属含量达到《污水综合排放标准》( GB 8978—1996)的一级标准［11－12，18］。

由于锰矿石的品位逐渐降低，以及生产工艺各个环节效率的提高，电解锰渣中锰很难通过分选处理的方法再次回收;固化处理虽然效果良好，但是对于堆积成山的锰渣，该方法可能会消耗大量的水泥，势必造成处理成本的增加，工业化应用前景一般;化学处理添加药剂来源广泛、成本低廉、原理简单、效果显著，是实现锰渣资源化利用的必经之路，今后工业化应用必须要解决电解锰渣分散等问题。

3　电解锰渣填埋处置技术

目前，填埋是处置锰渣这一大宗固体废物的主要方式。在曾经生产电解锰的美国、日本和法国都是将电解锰渣与石灰混合后再进行填埋处置［19］。国外最大的电解锰企业南非MMC公司填埋电解锰渣到一定高度后铺置以HDPE、粘土和石灰为防渗材料的衬里，按此方法不断循环;由于南非固体废物处置环保要求严格，填埋工序复杂，造成相当长的时间里电解锰渣处理费用高达129美元/t。

我国虽已实现电解锰渣集中堆放，但大部分都是未经任何处理就直接堆放。电解锰渣属于第II类一般工业固废，其填埋场应该按照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》( GB 18599—2001)建设。但根据对中国“锰三角”地区和广西“锰三角”地区电解锰渣库场调研发现，存在以下问题:渣库建设未进行工程地质勘探;未能按照尾渣库建设要求开展环保与安全工作;未考虑渣库底部防渗、防漏以及渗滤液导流回收处理［20］。产生这些问题的主要原因是片面重视经济发展速度、忽视环境安全，以及对渣库的运行管理不到位［21］。

目前，填埋仍是电解锰渣的主要处置方式，但直接堆放的处置方式可能会造成污染物长期缓慢释放，给处置地当地环境留下污染隐患。最有效的办法应当结合化学处理，然后再进行填埋处置，这可能是目前比较理想的途径。

4　电解锰渣中有价成分回收

“固体废物是一种放错了地方的资源”，可通过各种途径和方法对其进行物质回收或重新利用。这不仅可以带来良好的环境效益和社会效益，还可为电解锰企业带来良好的经济效益。为此，国内外一些学者对电解锰渣中有价成分的回收进行了积极的尝试与探索。

4. 1电解锰渣中锰的回收

由于压滤设备不能彻底实现固液分离，电解锰渣中残留了约30%的浸出液，其含水溶性锰量32～36 g/L，导致电解锰渣中硫酸锰残留占渣干重的1. 5%～2. 0% (以Mn计)，锰资源损失达9% ～13%［22］。对于锰的回收主要有生物法、酸性浸出法、水洗沉淀法等。

4. 1. 1生物法Duan Ning等［23］利用硫氧化和铁氧化细菌浸出锰渣中的锰，并对锰的生物浸出机制进行了研究，结果表明:锰的浸出仅取决于非接触性机制;硫氧化细菌诱导可溶性Mn2 +的酸性溶解，锰的浸出率可达91. 9%，铁氧化细菌对不可溶的Mn4 +的溶解浸出率仅有5. 8%;硫氧化和铁氧化细菌联合使用确保了锰的最大化浸出。李焕利等［24］从锰渣土壤中筛选出2种锰抗性强的微生物Serratia sp．和Fusarium sp．浸取电解锰渣中的锰，研究其浸出率和浸取前后锰的形态变化，考察了3种萃取剂EDTA、HNO3和CaCl2对锰的萃取效率及萃取后金属锰的形态变化。3种萃取剂对锰的浸取效果为EDTA＞HNO3＞CaCl2，平均萃取效率依次为50. 10%、28. 18%和21. 12%。浸取前后，酸溶解态锰所占比例变化较显著，说明酸溶解态锰是比较容易浸取的形态。

4. 1. 2酸浸出法李志平等［25］在电解锰渣中掺入锰粉，探讨锰废渣中锰的硫酸法浸取回收效果。考察了矿渣比、液固比、浸取pH值、浸取温度和浸取时间等因素对锰浸取率的影响。结果表明，最佳浸取条件为:矿渣质量比3∶1、液固比3∶1 ( g/mL)、浸取液pH 2. 0、温度60℃、浸取时间3 h，锰浸出率达42. 38%。欧阳玉祝等［26］用8-羟基喹啉、黄原酸钾等5种物质作浸取助剂，考察了超声辅助浸取锰渣中锰的工艺条件，结果表明: 用1%柠檬酸作浸取助剂，在固液比为1∶4、酸矿比为0. 3∶1、温度为70℃，超声浸取15 min，锰浸出率平均可达57. 28%。Li Hui等［27］配制盐酸和硫酸混合浸出液，配合超声波浸出浸取锰渣中的锰，最佳浸取条件为:当温度为333 K，颗粒粒径为0. 2 mm，溶剂与锰渣之比为4 mL/g，浸出时间35 min，柠檬酸用量为8 mg/g时，锰的浸出率达到90%。

采用硫酸溶浸电解锰渣，得到含有多种离子的MnSO4溶液，陈红冲［28］采用硫酸回浸法回收电解锰渣中锰，结果表明，当固液比1∶3、硫酸浓度20%、酸浸温度为90℃、酸浸时间3 h，锰的最高浸出率可达到96%;经两步除杂法后，可得到纯度为91%的硫酸锰产品。彭铁锋［29］采用两段氧化法，先加碱氧化得到Mn( OH)2，而后采用液相常压下氧化法、焙烧法( 500～700℃)由Mn( OH)2氧化得到Mn3O4;结果表明，焙烧法所得的所有产物的总锰含量都相对较低，焙烧法很难得到均一相的Mn3O4产物，得到的产物带有其他杂质锰氧化物，如Mn2O3。

刘闺华［22］在隔膜压滤机中利用循环逆流洗涤技术对电解锰渣中可溶性锰回收进行了生产规模的试验研究。利用11～14 g/L低浓度含锰溶液对滤饼进行循环洗涤，并配合40 L清水一次性洗涤，可将锰渣中硫酸锰残留由原工艺的1. 85%降低至0. 8%，回收率超过56%。蒋彬［30］分别用蒸馏水和阳极液对锰渣中可溶性锰进行提取。以蒸馏水作提取剂时，50℃下，反应60 min，锰提取率达42. 53%;以阳极液作为提取剂时，50℃下，反应10 min就能够将大部分可提取态锰提取出来，锰提取率为67. 76%。

4. 1. 3水洗沉淀法刘作华等［31］采用清水洗渣－铵盐沉淀法从电解锰废渣中回收可溶性锰，探讨了沉淀剂用量、pH值及絮凝剂浓度对Mn2 +回收率的影响。结果表明:当1. 3∶1，pH值为7，絮凝剂浓度为0. 4 mg/L，沉淀60 min时，锰的回收率可达到99. 8%以上，回收得到的含锰沉淀物中锰含量达到31%以上。杜兵等［32］研究了利用二氧化碳和氨水回收锰渣中可溶性锰的工艺，试验结果表明:当n(氨水)∶n(可溶性锰)为2. 5∶1、二氧化碳曝气流速为50 L/h、曝气时间为5 min、振荡时间为60 min时，可溶性锰回收率达75%以上;对沉淀物进行XRD分析，碳酸锰纯度接近100%。

4. 1. 4其他方法卿富安［33］将电解锰渣与清水混合后打成浆状，经一段时间搅拌后过滤，滤液进入蒸发浓缩器，直至浓缩到母液金属锰浓度为36 g/L，可直接进入电解锰生产流程。

4. 2电解锰渣中氨氮的回收

由于电解锰生产过程中需要加入氨水和硫酸铵，其中40%～50%的氨氮进入锰渣中，导致锰渣中含有大量的氨氮污染物［10］，在堆放过程中大量的氨氮通过渗滤进入地表水和地下水，极有可能导致水体富营养化等问题，有些学者也进行了锰渣中氨氮回收的尝试性研究。

孟小燕等［34］利用蒸馏水和阳极液作提取剂，对从锰渣中二次提取氨氮进行了研究，考察了液固比、提取剂种类、提取时间、提取温度、超声波作用对氨氮提取效果的影响，结果表明，氨氮的最佳提取条件是以蒸馏水为提取剂，液固比为10∶1，在50℃下反应50 min，提取率达66. 12%。李明艳［35］研究了清水洗渣—铝盐沉淀法回收氨氮的方法，探讨了沉淀剂投加量、反应温度、pH值对氨氮回收率的影响。研究表明，在n［Al2( SO4)3］∶n［( NH4)2SO4］=1∶1，溶液pH 2. 5，反应温度95℃，反应时间2 h的条件下，氨氮回收率可高达95. 2%以上。

电解锰渣中可溶性的锰和氨氮含量都非常低，可溶性锰含量低于2%，氨氮含量低于1%，回收锰和氨氮的工艺中控制的参数比较多，回收工艺不简单。除此之外，可能会带来一些其他问题:如回收造成清水用量增加，以及废水处理量增加，势必会造成回收成本增加。

5　电解锰渣资源化利用

5. 1电解锰渣作水泥或水泥缓凝剂

电解锰渣中含有较高的CaSO4·2H2O，而CaSO4·2H2O是生产水泥的重要原料，如能对锰渣进行利用，可能会产生良好的环境效益和经济效益，一些学者对此展开了积极的探索。

冯云等［4］开展了锰渣部分替代石膏作水泥缓凝剂的研究，结果表明，该作法在理论和试验方面均是可行的;锰渣与石膏掺量总和在6%～7%(锰渣最高掺量为5%)范围内比较适宜。刘惠章等［5］试验表明，电解锰渣的缓凝作用虽差于天然石膏，但可完全替代天然石膏生产水泥，且高温( 300℃)锻烧处理的电解锰渣的缓凝和增强作用均好于低温( 105℃)烘干料。侯鹏坤［36］以石灰石、电解锰渣、高岭土为生料的原料制备类硫铝酸盐水泥，先经磨细均化及较低温度煅烧成熟料，再根据需要在熟料中掺加二水石膏磨细为成品;烧制后，能制备出电解锰渣掺量为40%、28 d强度达到50 MPa的胶凝材料。王勇［37］研究发现，电解锰渣具有矿化剂作用，在水泥生料中掺入2%～8%左右的电解锰渣，可以降低水泥烧成共融点温度约100℃，使C3S含量增加。

5. 2电解锰渣制混凝土

李坦平等［38］先采用生石灰脱水时，生石灰掺量应以脱水后激发料中CaO含量占50. 23%为最佳。确定了电解锰渣与生石灰的最佳配合比分别为47. 15 %、52. 85 %;以此制得的22%激发料与58%的低等级粉煤灰和20%的配合料复合，可制得活性较高的混凝土复合掺合料。吕晓昕等［39］通过对电解锰渣进行一些简单的前处理，对电解锰渣进行了化学改性，然后将改性后的硫磺与锰渣和砂子混合，制作一种性能良好的硫磺混凝土;与普通硅酸盐水泥所做试块进行性能对比，结果显示:电解锰渣硫磺混凝土具有极低的渗水率、超强的抗腐蚀能力以及较优异的力学性能。

5. 3电解锰渣制全价肥

电解锰渣中富含有机质和作物所需要的大量元素、中量元素、微量元素，这些元素是目前所有农家肥、市售商品肥所不具备的。废渣中残留的硫酸根离子，则为一般农作物生长所不宜，因此如何中和废渣中的残留硫酸根成为关键所在。

文献［40］创新了一种利用电解金属锰废渣经磷化处理制取全价肥的方法，其特征是在废渣中加入5%～10%的生磷矿粉，搅拌后放置3～10 d使其熟化后成为富含各种农作物所需营养成分的全价肥。其原理是废渣中的硫酸根与生磷矿粉反应，生成对农作物有用的水溶性磷酸二氢钙和不溶于水的中性盐硫酸钙。兰家泉等［41－43］将电解锰渣加工成混配肥用于玉米和小麦的种植，还将电解锰渣配成富硒全价肥用于农作物的生长，结果表明，施用适量的电解锰渣混配肥可以促进农作物的生长，小麦、水稻和油菜在苗期生长旺盛，与对照组相比植株鲜质量分别增加了41. 19%～156. 19%、7. 2%和22. 2%;同时，施用混配肥后，土壤理化性状得到了改善，有效养分增加，提高农田肥力。

电解锰渣制全价肥虽可以增加一定肥效，但其肥效不如普通氮肥和磷肥迅速和显著，加之其本身为废渣，无法得到农民的认可。另外，施用电解锰渣的植株长势旺盛，但开花结果甚少，在电解锰渣堆放场附近作物均出现此现象。

5. 4电解锰渣用于废水处理

电解锰渣的主要成份为硅、铁、铝元素，而这3种元素的不同形态对废水均具有一定的净化作用，而微量的锰元素对某些特定元素(如砷、铜)具有一定的吸附和絮凝作用，理论上可将电解锰渣制成水处理剂。周正国等［44］对电解锰渣进行处理，制备出水处理剂，通过测定电解锰渣的孔容分布及比表面积，对电解锰渣用于废水处理的可行性进行了机理分析。结果表明:经800℃铵盐焙烧后的电解锰渣样微孔较发育，比表面积、微孔比例和孔容最大; pH变化对电解锰渣吸附铜离子的影响比较明显，而反应时间对吸附率影响较小;电解锰渣对铜离子适宜的吸附条件为pH = 6、锰渣投加量1. 5 g、反应时间2. 5 h，吸附率达96%;对含铜废水的吸附符合Freundlich等温吸附模型。

5. 5电解锰渣制备建筑材料

目前，全球生产电解锰的国家只有中国和南非，对电解锰废渣制备建材的研究也仅局限于这两个国家。南非锰金属公司( MMC)进行了用电解锰渣生产烧结砖的试验。结果表明，在电解锰渣适当添加比例下，所制标砖( 230 mm×113 mm ×65 mm)达到了相关建材标准。但电解锰废渣中可溶性物质没有得到有效固化，在使用标砖建造的墙面上，出现了黄褐色的污点，影响了建筑物的美观。MMC公司没有继续深入研究，该技术也没有得到实际应用［19］。

王勇［6］在电解锰渣中掺入硅质材料(如山砂)，并添加适量生石灰，经高压釜养护，制得强度达26 MPa的电解锰渣蒸压砖。叶文号等［45］主要研究水泥、石灰、水料比对电解锰渣加气混凝土容重、强度的影响，在蒸压条件为2－7－2 h ( 1. 2 MPa)下，确定了原料配比(水泥适当用量15%，生石灰最佳用量10%，最佳水料比0. 57～0. 62)。笔者等［46－47］也对电解锰渣蒸压砖的制备和性能进行了较深入的研究，并进行了工业化生产。研究发现，电解锰渣的预处理对于蒸压砖的制备非常重要，尤其是氨氮的去除和锰的固定［47－48］;水泥是生产电解锰渣蒸压砖的理想胶凝材料，同时使用水泥和生石灰会引起开裂或膨胀，降低强度;在电解锰渣质量比30%～40%，水泥10. 5%～12%，成型压力15～20 MPa，水灰比0. 4以及蒸汽压力1. 2～1. 5 MPa的情况下，锰渣蒸压砖的抗压强度高于15 MPa，干燥收缩率低于0. 11%，冻融后强度损失和质量损失分别为10% 和2%。对于锰渣蒸压砖的耐久性和稳定性方面的研究正在进行。

张杰等［49］将除锰、铁后的电解锰渣引入陶瓷墙地砖生产中，电解锰渣含量在30%～40%，并加入一定量滑石粉，烧结温度控制在1 100～1 200℃，可制得强度和色泽均合格的陶瓷墙体砖。胡春燕等［50］采用较低温度快速烧成工艺，电解锰渣填料最高达40%，烧成温度为1 079℃，烧成时间为30 min，制得的陶瓷砖“主晶相”为普通辉石与锰钙辉石，吸水率为1. 86%，主要性能指标符合《陶瓷砖》( GB/T 4100—2006)中的B I b类标准。

电解锰渣制备出性能合格的建筑材料已有多例，综合比较，制备蒸压砖由于锰渣消耗量大、生产工艺简单、成本低、产品用途广且用量大，具有较高的工业化应用前景。中国环境科学研究院研发的电解锰渣制备蒸压砖已在贵州汇丰电解锰厂建立生产线，不久前已开始生产。

5. 6电解锰渣作路基材料

Dun Qiao等［51］利用电解锰渣－粉煤灰－电石泥制成不含熟料且具有粘结性的混合料，以这种混合料建成一条公路，该公路一年后抗压强度可到10 MPa，满足交通道路建设的要求且对环境没有负面影响。

综合考虑以上资源化利用途径，笔者认为，电解锰渣制备蒸压砖和水泥可能是解决电解锰渣堆放问题的重要突破口，而且可能会具有较好的经济效益，主要有3点原因: ( 1)两种利用途径中对于锰渣的消耗量较其他资源化方法大; ( 2)产品有较大的市场需求量; ( 3)已建立相应的示范工程，结合国家和地方相关政策更有利于推广应用。与此同时，其他资源化利用方法也在不断完善中，各种问题不断突破，锰渣的资源化方向会更加丰富。

6　结论与展望

面对当前严重的电解锰渣大量堆积引发的环境问题，电解锰渣处理处置技术问题具有一定的复杂性，尤其是电解锰渣资源化问题，所以，迄今为止，还没有一种工艺能真正解决电解锰渣的高价值资源化问题，虽然一些资源化技术工业化应用前景看好，但是真实意义上的工业化应用实例仍未出现。这一领域的研究与应用仍有很大的空间，有待投入更多的人力、物力去探索。

目前电解锰渣的处理技术、处置技术及资源化技术之间相互独立，没有实现处理技术与处置技术联合，或者处理技术与资源化技术搭配，三者之间的联系十分欠缺，导致了电解锰渣研究成果丰富，而产业化应用的报道几乎为零。另一方面，需要政府和市场引导，促使某个或多个企业开展实施市场需求量大或者附加值高的资源化技术项目，加快电解锰渣处理处置及资源化技术的产学研一体化脚步。

参考文献:

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Overview and prospect of disposal and resource technology of electrolytic manganese residue

DU Bing1，2，RU Zhen-guang3，DAN Zhi-gang2，WANG Jun1
( 1. State Key Laboratory of Environmental Aquatic Chemistry，Research Center for Eco-Environmental Sciences，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085，China; 2. Engineering Center of Cleaner Production for Reduction of Heavy Metal Pollution，Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China; 3. Zhongshan Technician College，Zhongshan 528400，China)

Abstract:China has become the global largest producer and consumer of electrolytic manganese metal country．In the rapid development of electrolytic manganese industry，a large quantity of electrolytic manganese solid waste ( EMSW) causes serious environmental problems．Due to EMSW is a sort of acid leading residue generated from electrolytic metal manganese production，lots of pollutants with high concentrations，difficulty in dispersion and low activity，the disposal of EMSW becomes the intricacy and central issue．The physic-chemical and environmental characteristics of EMSW are introduced．The current disposal，recovery of NH3-N and manganese from EMSW，and resource technology are summarized．The disadvantage and advantage of the technology prospect are discussed and forecasted．Aiming to practical recycling of EMSW，it is prerequisite to develop and conduct the resource technology with low cost，high consumption，large market demands，low risk and high market awareness．Finally，the resource technology of utilizing EMR to make construction materials may have good application prospect．

Key words:electrolytic manganese residue; disposal and treatment; resource; overview

作者简介:杜兵( 1984—)，男，博士研究生，研究方向:固废废弃物无害化与资源化，w. dubing@ gmail. com。

基金项目:国家科技支撑计划项目( 2012BAF03B03)

收稿日期:2014－04－28

doi:10. 3969/j．issn. 1674－9057. 2015. 01. 025

文章编号:1674－9057( 2015) 01－0152－08

文献标志码:A

中图分类号:X705

引文格式:杜兵，汝振广，但智钢，等．电解锰渣处理处置技术及资源化研究进展与展望［J］．桂林理工大学学报，2015，35 ( 1) : 152－159．