州のモナドを利用できるかもしれません。これがScalazを使用して書き直した例です。
import scalaz._, Scalaz._
def foldyMappy(i: Int) = State[Set[Int], (Int, Boolean)](s => (s + i, (i, s contains(i))))
val r = List(1, 2, 3, 3, 6).traverseS(foldyMappy)(Set.empty[Int])._2
//List((1,false), (2,false), (3,false), (3,true), (6,false))
println(r)