我国是锰制品生产大国，以电解金属锰为例，其年生产能力已达到200万吨，实际年产量已达80万吨。由于锰矿品位越来越低，仅金属锰厂每年至少产生锰矿渣680万吨。压滤后矿渣中含液量平均按最低25%计算，上述矿渣中带走硫酸锰溶液达170万吨，溶液中硫酸锰含量平均按110g/L(Mn40g/L)计算，硫酸铵含量平均按120g/L计算，每年从这些矿渣中损失硫酸锰达18.7万吨(折合锰金属量6.8万吨，相当于Mn含量15%的碳酸锰矿45.3万吨)、硫酸铵达20.4万吨。硫酸铵暂不能直接回收，只能回收液氨，现以回收液氨计算，可回收液氨约52505吨。每吨硫酸锰工厂生产成本按4600元计算，每吨液氨市场价格按2500元计算，年损失达9.9146亿人民币。

这些矿渣所含硫酸锰、硫酸铵及其它硫酸盐均是水溶性的，会渗入地下或随水流入江河湖海，造成严重的环境污染。由于锰及其它元素的存在，这些渣即使用来生产建材也存在很多隐患。利用一般的简单洗渣技术，因洗渣水的进入会破坏电解液的固液平衡而受到限制。

为此，本文介绍一种利用高压结晶技术对湿法冶金制液过程中压滤锰矿渣进行无害化处理，同时回收利用其中有价值的锰和铵的工艺技术，并进行相关的经济分析。

整个流程大体可分为三段：洗渣，高压结晶，回收氨及除重金属。第一，洗渣阶段，主要将压滤渣通过搅拌清洗、过滤后获得洗净的渣和洗渣液，渣可以堆放或利用，洗渣液用泵输送至下段流程。第二，将洗渣液输送至高压结晶塔进行结晶获得硫酸锰晶体和混合物溶液，硫酸锰晶体溶解去渣后送至电解静置槽，混合物溶液用泵输送至下段流程。第三，混合物溶液加SDD和石灰乳后，重金属沉淀，并产生硫酸钙，氨气通过喷淋塔变成氨水。下面介绍有关原理和参数，流程见附图。

一、洗渣水中硫酸锰回收工作原理和工艺流程

我们回收工厂生产过程中的废水，通过洗渣工艺对锰矿渣进行渐进阶梯式洗涤，使矿渣中的硫酸锰含量≤1.5g/kg，硫酸铵含量≤1.5g/kg，总回收率≥95%，洗渣水中的硫酸锰含量≥55g/L，硫酸铵含量≥60g/L，再将洗渣水泵入特殊的结晶塔将硫酸锰以固体的形式回收，结晶塔工作压力为2.0MPa，工作温度212℃，工作方式为连续，即连续泵入洗渣水，连续排出废水，定时定量回收到固体硫酸锰。回收到的固体硫酸锰再用化合工段新制的硫酸锰溶液溶解成液体，压滤后进入静置槽用于电解。这一整套回收硫酸锰的工艺不会破坏电解金属锰生产线的固液平衡。结晶塔的工作原理是利用硫酸锰在水中的溶解度随温度升高而降低，当温度达到205℃时，硫酸锰全部结晶成固体，在≥210℃的状况下进行固液分离，得到固体硫酸锰。而其它杂质在水中的溶解度是随温度升高而溶解度升高，因而洗渣水中的杂质随着废水的排出而除去，所以得到的固体硫酸锰纯度很高，硫酸锰含量都≥99.5%，可以直接进入电解。

二、硫酸锰回收成本的计算

结晶塔由主、副两个塔组成，余热回收率达60%，因而热效益极高，洗渣水温度平均按25℃计算，回收一吨硫酸锰只需发热量5500大卡的烟煤400kg-500kg。硫酸锰回收成本：

烟煤(5500大卡)  0.5吨  价格800元/吨             小计400元

电(kw.h)        200     价格0.58元/kw.h          小计116元

除杂剂S.D.D     1.5kg   价格6500元/吨           小计9.75元

工人工资150元/吨                                小计150元

                                        合计生产成本为675.75元

三、硫酸铵分解得氨气回收氨水

从结晶塔硫酸锰回收率≥99%，经过结晶副塔将余热回收，排出的废水温度从210℃降到80℃-85℃进入废水处理槽，在一定力度搅拌下加入石灰乳浆，废水中的硫酸铵与石灰乳浆发生复分解反应，生成硫酸钙和放出氨气，反应公式

(NH4)2 SO4 ＋Ca(OH)2 ＝CaSO4 ＋2NH3↑ ＋2H2 O

将氨气引入氨水喷淋塔制取氨水。当氨水含量达到20%时，将它泵入氨水储槽。废水处理槽PH值达到7.1-7.2时反应结束，再经压滤机压滤除去硫酸钙得到处理后的中水，又可以给电解车间作生产用水。除矿渣中带走的水外，整条生产线真正做到无废水排放。

液氨制成氨水回收成本(氨含量20%)

精制石灰        0.4吨   价格450元/吨            小计180元

自来水           1吨    价格2元/吨                小计2元

电              50kw.h   价格0.58/kw.h            小计29元

工资            30元                              小计30元

                                       合计生产成本为241元

四、锰矿渣回收硫酸锰和氨水的经济效益和社会效益

以年产10000吨电解金属锰生产线为例：

1、碳酸锰矿含量为15%，每吨产品需碳酸锰矿9.5吨，每年需碳酸锰矿95000吨。

2、压滤后矿渣含液量按平均25%计算：

95000吨×25%＝23750吨

3、溶液中含有硫酸锰：(含量按110g/L计算)

23750吨×11%＝2612.5吨（Mn金属量950吨，相当于含量15%碳酸锰矿6333.3吨）

洗渣硫酸锰回收率按95%计算：

2612.5吨×95%≈2482吨

每吨硫酸锰工厂成本按4600元计算，扣除回收生产成本，每年可为企业增加利润：

(4600元－675.75元)×2482＝9739988.5元

4、溶液中含有硫酸铵：(含量按120g/L计算)

23750吨×12%＝2850吨

洗渣回收率按95%计算：

2850吨×95%＝2707.5吨

加石灰乳复分解反应可得液氨696.8吨，可配制氨水3484吨，每吨价格按600元计算，扣除氨水生产成本，每年可为企业增加利润：

( 600元－241元)×3484＝1250756元

两项相加增设洗渣工艺可给企业增加利润10990744.5。通过洗涤后的矿渣可溶锰含量和硫酸铵含量都≤1.5g/kg(干基计) 。从根本上消除电解金属锰生产矿渣排放对环境的污染，同时也节约了大量的矿产资源，降低了企业生产成本。解决了电解金属锰生产锰矿渣排放对环境造成的污染。

该洗渣工艺同样适用其它锰制品有矿渣排放的企业：如电解二氧化锰生产、硫酸锰生产等。