一种促进电解锰渣大团聚体形成的方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种促进电解锰渣大团聚体形成的方法。

背景技术

电解锰渣(electrolytic manganese residue,EMR)是硫酸浸取菱锰矿中金属锰而产生的酸浸渣。每生产1吨电解锰要排放8～10吨电解锰渣。目前，我国占全球电解锰总产能的98％，每年排放约2000万吨电解锰渣，历年累积超过8000万吨，存量巨大，相对分散，且电解锰渣的整体利用率不足20％。电解锰渣中硫酸盐、氨氮和锰含量高，含有大量可溶污染物，长期堆存导致污染物渗透到自然环境中，对环境、人类健康和经济构成了严重威胁。

目前，对电解锰渣的资源化处理的方式主要有以下几种：

1.建材材料的制备：电解锰渣具有一定的潜在胶结活性，可作为水泥的轻骨料、缓凝剂、胶凝料等。锰渣中含有无水硫酸钙，相比于水中常用的二水石膏成分，其溶解特征略优，同时其溶解速度稍低于二水石膏；由于锰渣中含有SiO

2.有机化肥的制备：电解锰渣不仅含有丰富的氮素，且包含锰、钾、铵态氮以及有机质等植物所需的营养元素，还具有改良土地、增加肥效，增强作物抗病、抗倒伏的功效，使其在制备有机化肥方面研究前景广阔，虽然用电解锰废渣制造肥料的方法早已见诸中外文献,但未见在实践中得以成功推广的报道,在电解锰行业也未见证实的例证。

3.新型材料的制备：电解锰渣用于制备微晶玻璃，制备而成的微晶玻璃包含CaO-Al

发明内容

本发明的目的是提供一种促进电解锰渣大团聚体形成的方法，解决大量电解锰渣堆存对环境的污染问题。

本发明提供的一种促进电解锰渣大团聚体形成的方法，包括以下步骤：

(1)采取电解锰渣样品，对其进行预处理，得到预处理后样品；

(2)将甘蔗渣和蚯蚓粪肥加入到步骤(1)中所述预处理后样品中，并混合均匀，得到混合料；

(3)向步骤(2)所述的混合料中加入去离子水，并在室温下培养，得到电解锰渣大团聚体。

所述步骤(1)中，在矿区废弃地样地里采取的电解锰渣样品为0～50cm的土层。

所述步骤(1)中，预处理包括去除大块杂质、风干并过5～15目筛。

所述步骤(2)中，甘蔗渣加入的比例是预处理后样品质量的4～8％；蚯蚓粪肥加入的比例是预处理后样品质量的4～8％。

所述步骤(3)中，加入去离子水，保持60％～70％的持水率。

所述步骤(3)中，培养时间为90～150天。

本发明的原理：电解锰渣是硫酸浸取菱锰矿中金属锰而产生的酸浸渣，经过多次压滤而产生的废渣，是极其微小的颗粒。且电解锰渣经过大量除杂后仍含有铁的氢氧化物胶体，这些胶体使电解锰渣中的水分很难彻底压滤，从而使电解锰渣含水率比较高，不利于大团聚体的形成；残余的可溶性重金属离子经过土层渗透，使土壤有机质含量较少，限制电解锰渣大团聚体的形成。本发明通过添加甘蔗渣能够有效地改善土壤的板结，让土壤更加疏松，同时还能让土壤达到足够的透气性，不易产生积水，进而促进电解锰渣大团聚体的形成；蚯蚓粪肥含有大量的有机质和微生物，进一步促进电解锰渣大团聚体的形成；蚯蚓粪肥的微生物和有机物分子能够提供一种聚胶结剂，促进电解锰渣微团聚体之间的胶结，形成电解锰渣大团聚体，其次微生物分泌的多糖，加上真菌菌丝的物理缠绕作用，可以进一步提高电解锰渣大团聚体的稳定性，增加土壤中的有机质。

本发明的有益效果：本发明通过甘蔗渣改善土壤的板结和土壤的酸碱度，利用蚯蚓粪肥的微生物和有机质，增加土壤团聚体的数量以及稳定性，加快电解锰渣大团聚体的形成，使电解锰渣转化成为类似土壤的基质，进而实现锰矿废弃地、堆场植被重建。本发明中采用的原料和方法简单易行，可有效解决大量电解锰渣堆存的问题以及电解锰渣堆存对环境的污染问题。

附图说明

图1为实施例1处理90天后干筛法(a)、湿筛法(b)所测电解锰渣大团聚体含量图；

图2为实施例2处理120天后干筛法(a)、湿筛法(b)所测电解锰渣大团聚体含量图。

具体实施方式

本发明通过添加甘蔗渣和蚯蚓粪肥两种改良剂，对电解锰渣进行基质改良，将电解锰渣转化为类土基质。

本发明采取的电解锰渣样品源于湘潭锰矿小浒尾矿库；选用的甘蔗渣为广西南宁某蔗糖生产厂家，pH约为7.13；蚯蚓粪肥选自浙江某农场，疏松多孔，密度较小，pH约为9.00，含有机质为76.4％、氮9.72％、磷2.36％。

测定处理后的电解锰渣pH、电导率、有机质以及大团聚体的含量。

pH、电导率以及总有机碳的测定：称取过2mm筛风干土20.00g，置于250ml干燥三角瓶中，加入蒸馏水100ml(水土比5:1，振荡35min)，过滤于干燥三角瓶中，取得上清液，放于50ml小烧杯中，用pH计和电导率仪测定pH和电导率。处理后样品有机质的测定采用重铬酸钾水合加热法。

团聚体是由粉粒、黏粒通过有机胶结物质、根系菌丝等一系列物质作用胶结缠绕形成，粒径大于0.25mm的称之为大团聚体，粒径小于0.25mm的称之为微团聚体。电解锰渣中也有大团聚体，只是含量相对较低。

电解锰渣大团聚体含量的测定：采用干筛法和湿筛法进行测定。干筛法：取风干处理后的电解锰渣样品50g放置于装有0.25mm粒级的样筛中,震荡15min后，收集样筛中的样品并称重，精确到0.01g。湿筛法：取风干处理后的电解锰渣样品50g放置于装有0.25mm粒级的样筛中，加入装去离子水的容器中，震荡15min后，收集样筛中的样品并烘干进行称重，精确到0.01g。

实施例1培养90天后电解锰渣大团聚体含量变化

将电解锰渣样品去除杂质，风干并过10目筛，取过筛后样品0.5kg，将甘蔗渣和蚯蚓粪肥按比例加入，混合均匀，再加入去离子水，保持70％的持水率，在室温下培养90天，形成电解锰渣大团聚体。

V

V

对比例1：

ck组：相对于实施例1其他条件不变，不加甘蔗渣和蚯蚓粪肥。

B

B

V

V

测定处理90天后电解锰渣的pH、电导率、有机质(表1)以及大团聚体的含量(图1)。

表1处理90天后电解锰渣的pH、电导率、总有机碳含量变化

注：EC:电导率；TOC:总有机碳。表内数值为均值±标准误差，同列标注的不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)

从表1可知，单独添加甘蔗渣后，电解锰渣的pH下降，电导率升高；单独添加蚯蚓粪肥后，有机质含量升高；联合添加甘蔗渣和蚯蚓粪肥后，由于甘蔗渣和蚯蚓粪肥的联合作用，电解锰渣的pH下降至8.9、8.88，有机质含量显著升高。

从图1(a)可知，处理90天后，单独添加甘蔗渣的电解锰渣大团聚体含量明显增加，由70％上升至74％(B

从图1(b)可知，处理90天后，联合添加甘蔗渣和蚯蚓粪肥的电解锰渣大团聚体含量最高，由42％增加至60％(V

综上，甘蔗渣和蚯蚓粪肥这两种改良剂能够用来改良电解锰渣，使电解锰渣向类土基质方向转变。

实施例2培养120天后电解锰渣大团聚体含量变化

将电解锰渣样品去除杂质，风干并过10目筛，取过筛后样品0.5kg，将甘蔗渣和蚯蚓粪肥按比例加入，混合均匀，再加入去离子水，保持70％的持水率，在室温下培养120天，形成电解锰渣大团聚体。

V

V

对比例2：

ck组：相对于实施例2其他条件不变，不加甘蔗渣和蚯蚓粪肥。

B

B

V

V

测定处理120天后电解锰渣的pH、电导率、有机质(表2)以及大团聚体的含量(图2)。

表2处理120天后电解锰渣的pH、电导率、总有机碳含量变化

注：EC:电导率；TOC:总有机碳。表内数值为均值±标准误差，同列标注的不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)

从表2可以看出，单独添加甘蔗渣后，pH下降明显，由9.09下降至8.8、8.86，电导率和有机质含量升高；单独添加蚯蚓粪肥后，pH和EC下降，有机质含量升高；联合添加甘蔗渣和蚯蚓粪肥后，pH下降至8.9、8.75，有机质含量显著升高。由此表明，随着时间的延长，甘蔗渣和蚯蚓粪肥中的有利物质逐渐完全反应。与90天相比，培养120天的电解锰渣的pH变化不大，说明甘蔗渣和蚯蚓粪肥能有效降低电解锰渣的pH并在一定时间内保持稳定。

从图2(a)可知，处理120天后，单独添加甘蔗渣的电解锰渣大团聚体含量由72％增加到76％(B

从图2(b)可知，处理120天后，单独添加甘蔗渣的电解锰渣大团聚体含量由44％增加到55％(B

实施例3将电解锰渣样品去除杂质，风干并过10目筛，取过筛后样品0.5kg，加入甘蔗渣B