電解金屬錳生產(chǎn)污染防治措施分析

劉靜靜

(中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司, 廣西環(huán)境治理工程技術(shù)研究中心，

廣西環(huán)境工程與保護(hù)評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004)

電解金屬錳生產(chǎn)污染防治措施分析

劉靜靜

(中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司, 廣西環(huán)境治理工程技術(shù)研究中心，

廣西環(huán)境工程與保護(hù)評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004)

摘要：電解金屬錳行業(yè)是典型的高污染、高能耗、高物耗行業(yè)。通過對(duì)電解金屬錳生產(chǎn)工藝的分析，剖析產(chǎn)污環(huán)節(jié)，梳理了生產(chǎn)粉塵、焙燒煙氣、化合廢氣、電解廢氣、生產(chǎn)廢水、生活廢水、危險(xiǎn)廢物、一般工業(yè)固體廢物、生活垃圾的污染防治措施。

關(guān)鍵詞：電解金屬錳；污染環(huán)節(jié)；防治措施；錳生產(chǎn)

中國(guó)是世界上電解金屬錳最大的生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)[1]，電解錳產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的93%以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近10余年來中國(guó)電解金屬錳產(chǎn)量由15.2萬t/a(2001年)增長(zhǎng)到110萬t/a(2013年)[2-3]。電解金屬錳行業(yè)是典型的高污染、高物耗、高能耗行業(yè)[4]。在發(fā)展電解金屬錳行業(yè)的同時(shí)，應(yīng)充分注意其污染防治問題[5]，做到環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展。本文從電解金屬錳的生產(chǎn)工藝入手，分析電解金屬錳生產(chǎn)的產(chǎn)污環(huán)節(jié)和污染防治措施，以期為電解金屬錳項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作提供參考。

1電解金屬錳產(chǎn)污情況分析

1.1生產(chǎn)工藝

我國(guó)電解金屬錳行業(yè)生產(chǎn)主要原材料-錳礦為二氧化錳礦和碳酸錳礦兩大類[6]，電解生產(chǎn)工藝基本相同。據(jù)統(tǒng)計(jì)[7]，目前國(guó)內(nèi)95%以上的已建及在建電解金屬錳企業(yè)采用碳酸錳礦為原料。以碳酸錳礦為原料生產(chǎn)電解金屬錳是直接利用硫酸與碳酸錳化合反應(yīng)制取硫酸錳溶液，再通過中和、凈化、過濾等工藝制備為電解液，加入添加劑如二氧化硒、亞硫酸銨等進(jìn)入電解槽進(jìn)行電解。

利用二氧化錳生產(chǎn)電解錳的工藝與用碳酸錳生產(chǎn)工藝有所差別。在一般條件下二氧化錳不與硫酸反應(yīng)，必須還原處理為二價(jià)錳后再與硫酸反應(yīng)制備硫酸錳溶液。其處理方法一般為焙燒法，將二氧化錳與還原劑(一般為焦炭或煤炭)混合后加熱還原，在800～900℃將四價(jià)錳還原為二價(jià)錳，粉碎后與硫酸反應(yīng)；另一種方法為兩礦法，用二氧化錳礦粉和硫鐵礦在硫酸作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)來制備硫酸錳。這兩種方法由于成本較高，業(yè)內(nèi)基本不采用，其中，焙燒法較之于兩礦法更為普遍，一般采用電加熱式回轉(zhuǎn)窯焙燒。

1.2產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)

電解金屬錳生產(chǎn)過程中，主要的污染為廢氣、廢水、廢渣及噪聲。

廢氣：主要為原料貯存、粉磨、投料等產(chǎn)生的生產(chǎn)粉塵、二氧化錳前處理焙燒廢氣、化合廢氣、電解廢氣等。

廢水[8]：設(shè)備冷卻水，化驗(yàn)室廢水，極板鈍化漂洗廢水，酸霧處理廢水，電解車間冷卻廢水，浸出渣庫滲濾液，濾布、隔膜等清洗廢水以及生活污水。

廢渣：浸出渣、陽極泥、鉻渣、錳廢水處理池產(chǎn)生的錳泥以及生活垃圾。其中浸出渣是電解金屬錳生產(chǎn)主要的固體廢物。

噪聲：回轉(zhuǎn)窯、壓濾機(jī)、行車、剝離機(jī)、水泵、玻璃鋼軸流風(fēng)機(jī)等產(chǎn)生的噪聲。

2電解金屬錳生產(chǎn)污染防治措施

2.1大氣污染防治措施

生產(chǎn)粉塵。對(duì)原料貯存、粉磨產(chǎn)生的粉塵一般采用密閉罩+脈沖袋式除塵器處理。袋式除塵器具有處理風(fēng)量大、占地面積小、凈化效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修量小等特點(diǎn)，是業(yè)內(nèi)企業(yè)普遍采用的除塵技術(shù)。袋式除塵效率>98%，外排粉塵濃度達(dá)到排放要求。投料采用密閉輸送系統(tǒng)，減少粉塵產(chǎn)生。

焙燒煙氣。將二氧化錳還原焙燒為一氧化錳的過程，會(huì)產(chǎn)生焙燒煙氣，主要大氣污染物為二氧化硫、氮氧化物和煙粉塵。二氧化硫產(chǎn)生量與原礦含硫、還原劑含硫量有密切關(guān)系，因此脫硫一般采用吸收法，如雙堿法、石灰石-石膏法，二氧化硫濃度過高時(shí)采用循環(huán)流化床法。氮氧化物去除采用稀硝酸吸收、堿液吸收法或亞硫酸銨氧化還原法。煙粉塵采用旋風(fēng)-袋式除塵器或重力沉降-袋式除塵器聯(lián)合處理工藝。

化合廢氣?；蠌U氣主要為硫酸等使用產(chǎn)生的酸霧。將化合桶密閉負(fù)壓抽風(fēng)，經(jīng)收集的酸霧廢氣壓入玻璃鋼制酸霧凈化塔，采用氫氧化鈉溶液或硫酸銨溶液等堿性溶液進(jìn)行吸收中和后外排大氣。酸霧凈化效率可達(dá)85%以上，外排硫酸霧滿足《GB16297-1996 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)排放要求。

電解廢氣。電解廢氣為電解過程中產(chǎn)生的無組織硫酸霧、氨氣等。電解槽采用發(fā)泡劑覆蓋槽面，可有效減少硫酸霧蒸發(fā)。由于電解廢氣點(diǎn)多面廣、濃度較低，一般采用車間設(shè)置多臺(tái)玻璃鋼制軸流式通風(fēng)機(jī)方式強(qiáng)制通風(fēng)，從而減少硫酸霧、氨氣對(duì)操作工人的影響。

以上大氣污染防治措施運(yùn)行穩(wěn)定可靠，建設(shè)單位需加強(qiáng)管理，合理安排檢修時(shí)間，可使大氣污染物達(dá)標(biāo)排放。

2.2廢水污染防治措施

2.2.1生產(chǎn)廢水

生產(chǎn)污水分為含錳廢水、含鉻廢水及冷卻廢水。

冷卻廢水主要來自回轉(zhuǎn)窯、硅整流等設(shè)備冷卻，其不與原輔材料直接接觸，為間接冷卻廢水，主要為熱污染。一般采用冷卻塔+冷卻水池等冷卻后全部回用生產(chǎn)，不外排，僅補(bǔ)充蒸發(fā)損耗。

含錳廢水主要為濾布、隔膜袋等清洗廢水、酸霧處理廢水等。采用投加氨水等堿性物質(zhì)的方法去除。浸出渣庫滲濾液也屬于含錳廢水，由于其成分復(fù)雜、污染物濃度較高，Mn濃度達(dá)500mg/L以上，一般將其引回廠區(qū)，建設(shè)專門的設(shè)施進(jìn)行集中處理，可采用“沉淀—曝氣”的方法。含錳廢水經(jīng)處理后可回用生產(chǎn)，不外排。

含鉻廢水來自有鉻鈍化、漂洗等工段，一般采用還原中和法?？刂茝U水pH=3的情況下，投入硫酸亞鐵至還原反應(yīng)池，將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，然后加入氨水、氫氧化鈉等堿性物質(zhì)中和，調(diào)節(jié)pH為8～8.5，生成氫氧化鉻、碳酸鈣、氫氧化錳等沉淀，經(jīng)澄清后的廢水可回用。目前也有采用離子交換法處理電解金屬錳含鉻廢水，以大孔弱堿性陰離子交換樹脂吸附廢水中的Cr2O72-，不僅可以取得較好的處理效果，同時(shí)可以回收廢水中的Cr(Ⅵ)[9]。

以上各生產(chǎn)廢水處理池必須采取防滲措施，防止水污染物入滲地下。

2.2.2生活污水

生活污水來自辦公、生活區(qū)，在市政管網(wǎng)配套的地區(qū)，可直接排入市政污水管網(wǎng)，經(jīng)污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后外排。由于電解金屬錳項(xiàng)目一般遠(yuǎn)離城市，市政設(shè)施不健全，一般采用廠區(qū)自設(shè)地埋式污水處理設(shè)施，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后外排或回用，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響較小。

2.3噪聲污染防治措施

電解金屬錳生產(chǎn)項(xiàng)目噪聲源較多，大多數(shù)都安置在廠房?jī)?nèi)或相應(yīng)的設(shè)備室，項(xiàng)目主要噪聲源為回轉(zhuǎn)窯、各輸送泵、壓濾機(jī)、風(fēng)機(jī)等噪聲。所采取的主要措施應(yīng)為：①從聲源上控制，廠區(qū)內(nèi)機(jī)械設(shè)備盡量選取新型低噪設(shè)備，定期進(jìn)行維修，防止機(jī)械摩擦造成的噪聲污染； ② 將高噪聲設(shè)備置于室內(nèi)，除考慮采取消聲器、隔聲罩等措施外，還應(yīng)當(dāng)考慮削減房間內(nèi)的混響效應(yīng)；③ 對(duì)高噪聲的設(shè)備，主要采用隔聲罩直接把產(chǎn)生噪聲的部位封閉起來，在風(fēng)機(jī)進(jìn)、出風(fēng)口應(yīng)安裝消聲器； ④對(duì)廠區(qū)進(jìn)行合理布局，夜間盡量減少高噪聲設(shè)備的運(yùn)行；⑤在廠區(qū)周圍和公路沿線設(shè)置綠化帶，利用植物的屏障和吸收作用減低噪聲污染。通過綜合運(yùn)用以上消聲、隔聲、吸聲、隔振等措施，可使廠界噪聲滿足《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，使電解金屬錳項(xiàng)目的噪聲污染影響在可接受范圍內(nèi)。

2.4固體廢物污染防治措施

危險(xiǎn)廢物。含鉻廢水處理產(chǎn)生的鉻渣為《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》編號(hào)HW21危險(xiǎn)廢物。目前對(duì)其綜合利用的報(bào)道較少，一般在廠區(qū)設(shè)立渣庫短期堆存后委托有資質(zhì)單位安全處置。鉻渣庫按《GB18597-2001 危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)。嚴(yán)禁混入一般工業(yè)固體廢物，并要做好防風(fēng)、防雨、防滲措施，避免對(duì)區(qū)域環(huán)境造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。

一般工業(yè)固體廢物。電解金屬錳生產(chǎn)產(chǎn)生的浸出渣、含錳廢水處理產(chǎn)生的錳泥及電解過程產(chǎn)生的陽極泥均為一般工業(yè)固體廢物。陽極泥可返回化合工段再利用。浸出渣產(chǎn)生量最大，每生產(chǎn)1t電解金屬錳約產(chǎn)生6t浸出渣[10]。浸出渣綜合利用方面，目前僅寧夏天元錳業(yè)在浸出渣無害化處理和回收利用項(xiàng)目上取得重要突破，使電解錳渣經(jīng)過無害化處理后可代替石膏用作水泥緩凝劑和混合料。國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)浸出渣均設(shè)置渣庫堆存。浸出渣渣庫按《GB18599-2001 一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》要求建設(shè)，設(shè)置的設(shè)施包括擋渣壩、雨水導(dǎo)流渠、防滲系統(tǒng)、滲濾液集排系統(tǒng)、滲濾液收集池、地下水監(jiān)測(cè)井等。滲濾液需引入生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)或就地設(shè)置處理設(shè)施進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后回用或外排。浸出渣庫服務(wù)期滿，需封庫覆蓋和綠化復(fù)墾，恢復(fù)生態(tài)功能。建設(shè)單位應(yīng)編制應(yīng)急預(yù)案，一旦發(fā)現(xiàn)庫區(qū)下游地下水發(fā)生異常，必須按照應(yīng)急預(yù)案立即采取緊急措施。

生活垃圾。辦公生活區(qū)產(chǎn)生的生活垃圾經(jīng)分類收集后交當(dāng)?shù)丨h(huán)衛(wèi)部門統(tǒng)一處理。

通過以上有針對(duì)性的處理處置，電解金屬錳項(xiàng)目產(chǎn)生的固體廢物能得以妥善處置。

以上固體廢物均得到綜合利用或妥善處置，對(duì)區(qū)域環(huán)境影響較小。

3結(jié)語

本文從電解金屬錳的生產(chǎn)工藝入手，剖析產(chǎn)污環(huán)節(jié)，分析說明目前電解金屬錳行業(yè)主要采取的污染防治措施，并評(píng)價(jià)其效果。電解金屬錳行業(yè)為高污染行業(yè)，加強(qiáng)其污染防治措施，對(duì)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展，真正達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的三贏有重要意義。

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Analysis of the Pollution Prevention and Control Measures on Electrolytic

Manganese Metal Production

LIU Jing-jing

(China Nonferrous Metal (Guilin)Geology And Mining Co., Ltd., Guangxi Environmental

Control Engineering Research Center, Guangxi Environmental Engineering and Protection

Evaluation Key Laboratory, Guilin Guangxi 541004, China)

Abstract：Electrolytic manganese metal industry was a typical high pollution, high energy consumption, and high material consumption industry. The pollution prevention and control measures were formed through the analysis of the production process of electrolytic manganese metal and pollution links, which can provide a reference for the environmental impact of electrolytic manganese metal production evaluation.

Key words：electrolytic manganese metal；pollution；Prevention and control measures; manganese production

中圖分類號(hào)：X75

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-9655(2015)04-0062-03