錳冶煉廠化驗室設(shè)計

王邕舟

（長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

隨著我國重工業(yè)的不斷發(fā)展，不論是傳統(tǒng)鋼鐵、有色工業(yè)，還是新興的電子、電池工業(yè)，都對錳和其相關(guān)產(chǎn)品有越來越大的需求。我國錳冶煉廠，也都朝著規(guī)模巨大化，產(chǎn)品多元化和節(jié)能化發(fā)展。作為錳冶煉廠核心系統(tǒng)的試化驗室，承擔(dān)著原料質(zhì)檢，中間控制分析，合格產(chǎn)品質(zhì)量檢測以及工藝優(yōu)化試驗探索的重任，有不少錳冶煉廠甚至將化驗室與中控樓辦公室各并在同一棟樓，可見其重視程度。因此，化驗室應(yīng)設(shè)計合理、嚴(yán)謹(jǐn)、有效。

1 化驗室的工藝布置

（1）化驗室布局。試化驗室從功能上，分為車間化驗室和中心化驗室。中心化驗室的選址，應(yīng)該遠(yuǎn)離噪聲、震源，但也不宜離生產(chǎn)主流程過遠(yuǎn)[1]。此外，還需考慮風(fēng)向問題，特別是設(shè)計在和中控樓同樓的化驗室，應(yīng)考慮各方面因素，做到既不受外界干擾，也不污染外界。

試化驗室的內(nèi)部布局，也應(yīng)該合理而高效[2]。一般來說，錳冶煉廠的化驗樓設(shè)置2-3層，分為樣品準(zhǔn)備間，化驗分析間和輔助間三個部分。樣品準(zhǔn)備間一般設(shè)置在一樓，既便于送樣，又不污染其他單位。化驗分析間和各種輔助間視情況分布于各樓層。凈化除塵區(qū)域建議設(shè)置在樓頂。以貴州某大型錳冶煉廠為例，化驗樓與辦公樓對稱布置，中間以連廊連接，聯(lián)系緊密，又有分區(qū)。一樓設(shè)置有男女更衣室、消防控制室、維修間、試劑室和玻璃儀器室、制樣室兩間，乙炔室和氧氣室各一間。乙炔室和氧氣室均做防爆處理，分別布置于原子吸收室和高溫室正下方，如此氣體管道路線最短。如圖一所示，化驗中心二樓配置有化學(xué)分析室、分析儀器室、精密天平室、高溫室、樣品儲藏室等。值得一提的是，精密天平室必須遠(yuǎn)離電梯，上下四周房間不得有振動儀器且保持恒溫。此外，需視情況預(yù)留一定數(shù)量的實驗室，且其水電通風(fēng)配套齊全，以備探索性試驗或其他用途之需。如圖1。

圖1 貴州省某冶煉廠化驗中心二樓

（2）化驗室檢測儀器?；炇业膬x器配置根據(jù)工藝要求、檢測頻率、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等條件進(jìn)行選擇。原、輔料，產(chǎn)品不同也會導(dǎo)致配置儀器的差別。例如，電解金屬錳的原料可為菱錳礦或者二氧化錳礦，其中碳、硫等雜質(zhì)含量就有很大區(qū)別，又如，產(chǎn)品如果是電池用電解二氧化錳，就必須配置電池測試系統(tǒng)、壓實密度儀和振實密度儀等專用儀器。

錳行業(yè)普遍采用濕法浸出-凈化-電解或蒸發(fā)生產(chǎn)產(chǎn)品，對工藝要求控制非常嚴(yán)格，但是不必每項樣品都送至中心化驗室檢測。例如電解二氧化錳浸出液的酸度可以在車間化驗間用pH試紙、pH計或者滴定現(xiàn)場得出結(jié)果；凈化液中的K、Fe元素可以通過現(xiàn)場電位測定法和鐵氰化鉀溶液比色法快捷檢測；產(chǎn)品的粒度、水分也可以用手持激光粒度儀和物理方法得出結(jié)果。

中心化驗室所需配置的儀器，則是現(xiàn)場無法準(zhǔn)確測試出，或者對檢測環(huán)境有要求的大型儀器。此類儀器分為試樣制備用：如破碎縮分聯(lián)合制樣機(jī)、三頭研磨機(jī)、臺式鉆床等；分析化驗用：如原子吸收分光光度計、電感耦合等離子體光譜儀(ICP)、原子熒光儀、極譜儀、電位計等；輔助設(shè)備及凈化設(shè)備：如電子分析天平、馬弗爐、通風(fēng)柜、噴淋酸霧凈化塔、除塵塔等。

有條件的中心化驗室可配置掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射儀（XRD）等高端設(shè)備，使得原料和產(chǎn)品微觀、定量、深度分析能夠在本廠內(nèi)快捷的進(jìn)行。

（3）化驗室的水、電、暖通設(shè)計?；炇业慕o排水分為兩部分，一為生活辦公用水，二為化驗用水。生活用水從全廠生活水管網(wǎng)接入，而化驗用軟化水，則從鍋爐房接入各分析室終端用水點(diǎn)，或者考慮在純水間設(shè)置一個點(diǎn)統(tǒng)一使用。此外，化驗室還應(yīng)配置一臺超純水機(jī)，得到導(dǎo)電率能達(dá)到1us/cm的超純水以供標(biāo)準(zhǔn)液制備或特殊儀器所需?；炇宜盼鬯赡芫哂兴釅A性并含超標(biāo)鉛、鋅、銅、錳等金屬離子，需收集后送污水處理系統(tǒng)。

化驗室可以考慮單獨(dú)的供配電系統(tǒng)以保證精密進(jìn)口設(shè)備的穩(wěn)定工作。各分析光譜室、ICP室、辦公室需要接入電話及網(wǎng)絡(luò)，值班室、數(shù)據(jù)處理室、天平室、樣品室需要接入電話。化驗室的儀器大多用220V電壓且功率不大，而且一般無設(shè)備基礎(chǔ)，放置靈活，需要供配電專業(yè)整體考慮電力供給和插座與網(wǎng)絡(luò)接口。

完善的通風(fēng)系統(tǒng)在化驗室的使用中十分關(guān)鍵[3]。樣品制備系統(tǒng)有金屬粉塵及高溫氣體產(chǎn)生，需考慮通風(fēng)罩及凈化設(shè)施進(jìn)行集中處理；火法試金室、高溫室有高溫酸氣產(chǎn)生，需考慮通風(fēng)罩及凈化設(shè)施進(jìn)行集中處理；化學(xué)分析室、標(biāo)準(zhǔn)液配置室有稀酸氣體產(chǎn)生，需考慮通過通風(fēng)柜集中至樓頂凈化塔處理。通風(fēng)柜風(fēng)量為600-1900m3/h ，每個通風(fēng)罩風(fēng)量為400-1200m3/h。各房間視要求增設(shè)壁式軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)。值得一提的是，潮濕地區(qū)的化驗室有必要考慮除濕設(shè)施，以免影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，縮短儀器壽命。

2 存在的問題及建議

（1）化驗室工作有不少強(qiáng)酸強(qiáng)堿和高溫操作環(huán)境，必須配置噴淋洗眼器和緊急醫(yī)療處理設(shè)施并加強(qiáng)對化驗人員的安全培訓(xùn)，做到提前預(yù)防，有效處理。

（2）隨著化驗技術(shù)的不斷進(jìn)展，先進(jìn)的自動采樣系統(tǒng)和在線檢測儀器針被越來越多的企業(yè)運(yùn)用。一來可以節(jié)省人力，把操作危險降到最低，二來杜絕了人工操作誤差，得到的數(shù)據(jù)更為客觀和準(zhǔn)確。

以國內(nèi)某廠生產(chǎn)的液體自動取樣器為例：一次采樣器通過蠕動泵從取樣點(diǎn)采集水樣，預(yù)處理裝置通過壓濾方式去除水體的固體雜質(zhì)，使得待測水樣澄清，便于輸送；然后一次采樣器發(fā)送啟動信號給二次采樣器，通過蠕動泵采集預(yù)處理后的水樣到二次采樣器樣液杯中，存儲的水樣可以供一臺或多臺儀器進(jìn)行分析。輸出電路通過光電隔離將運(yùn)行狀態(tài)等信號轉(zhuǎn)換成模擬信號、數(shù)字信號或開關(guān)信號傳送給外接的設(shè)備以便對被測參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。