廣西大新錳礦固廢資源化利用的探討

許英鵬，劉鴻慶，陳遠(yuǎn)光，李慶梅，覃燕玲

(1. 中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司 大新錳礦分公司，廣西 崇左 532315；2. 中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530029)

1 企業(yè)工業(yè)固體廢物產(chǎn)生及利用情況

中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司是集采、選、冶于一體的錳系產(chǎn)品生產(chǎn)與研發(fā)大型企業(yè)集團(tuán)，是全球錳系產(chǎn)品的重要供應(yīng)商。大新錳礦分公司是中信大錳公司的分支機(jī)構(gòu)和核心生產(chǎn)單位，每年生產(chǎn)8.3萬t電解金屬錳，3萬t電解二氧化錳，2.4萬t硫酸錳。主要原料都是氧化錳和碳酸錳。

大新錳礦分公司用電解法生產(chǎn)金屬錳，是選用本公司提供的碳酸錳粉作為原料，將陽極液加入化合桶中，投入碳酸錳粉、濃硫酸，經(jīng)化合反應(yīng)后，獲得硫酸錳溶液(粗液)，加入氨水中和除鐵，加凈化劑除重金屬，經(jīng)精濾凈化去除雜質(zhì)得到合格的電解液后放到高位池待用。高位池中合格的電解液放入電解槽進(jìn)行電解，經(jīng)過24 h電解后取出電解槽中的陰極板，放入鈍化桶中進(jìn)行鈍化，沖洗干凈后進(jìn)行烘干，最后剝離、包裝、入庫。電解二氧化錳廠采用電解法生產(chǎn)，即將碳酸錳粉和硫酸化合反應(yīng)，加入氧化錳粉除鐵，添加石灰乳進(jìn)行中和，流經(jīng)壓濾車間產(chǎn)生壓濾廢渣，濾液經(jīng)凈化進(jìn)入電解槽直流電解，最后是機(jī)器剝離人工包裝。

大新錳礦在進(jìn)行生產(chǎn)活動過程中，產(chǎn)生的主要固體廢物主要有錳渣、無鉻化渣、陽極泥、廢活性炭和選礦過程中產(chǎn)生的尾礦等固體廢物。因工藝變更，目前生產(chǎn)過程已不再使用活性炭，所以不再有廢活性炭這個固體廢物。2018年1-9月大新錳礦固體廢棄物處置見表1。

國家對固體廢物污染環(huán)境的防治，實(shí)行減少固體廢物的產(chǎn)生量和危害性、充分合理利用固體廢物和無害化處置固體廢物的原則，促進(jìn)清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。國家采取有利于固體廢物綜合利用活動的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)政策和措施，對固體廢物實(shí)行充分回收和合理利用。國家鼓勵、支持采取有利于保護(hù)環(huán)境的集中處置固體廢物的措施，促進(jìn)固體廢物污染環(huán)境防治產(chǎn)業(yè)發(fā)展[1]。

大新錳礦在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格按照國家環(huán)境保護(hù)法律法規(guī),對產(chǎn)生的各種固體廢棄物進(jìn)行處置。

表1 2018年1-9月大新錳礦固體廢棄物處置一覽

公司在未來幾年暫時(shí)未有增加產(chǎn)能的設(shè)計(jì)規(guī)劃，產(chǎn)能會保持在目前水平的狀態(tài)。一直以來，公司在工藝研發(fā)方面投入大量的人力物力，不斷創(chuàng)新，不斷改進(jìn)工藝，提升冶煉水平，為公司節(jié)能減排，創(chuàng)效增盈起到了決定性的推動作用。得益于工藝的不斷進(jìn)步，固廢的產(chǎn)生量得到有效控制，呈現(xiàn)逐年減少的趨勢。

2 工業(yè)固體廢物資源綜合利用

為打造“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，公司制定了長遠(yuǎn)的固廢減排戰(zhàn)略：①開采高品位礦石，盡量或者不采品位低的礦石；②改進(jìn)選礦工藝，提高選礦效益，減少尾礦排放；③研發(fā)改進(jìn)冶煉工藝，減少壓濾廢渣的產(chǎn)生；④積極探討固廢的再次利用，與第三方合作，研究將固廢作為生產(chǎn)建筑原材料的可能性。

2.1 技術(shù)突破

1)2017年度，公司聯(lián)合武漢大學(xué)科技人員，在布康渣庫建立錳渣固化實(shí)驗(yàn)室。該項(xiàng)目通過向錳渣添加特有的固化劑，利用機(jī)械設(shè)備攪拌混合，靜置7天左右。通過觀察分析，固化強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期效果，可滿足作為一般建筑物材料的要求，同時(shí)，通過浸泡取樣檢測，溶液中的各類物資均符合標(biāo)準(zhǔn)，未有毒性物質(zhì)產(chǎn)生，對人體健康無危害。

2)通過采用先進(jìn)的溢流礦石干排技術(shù)，替代傳統(tǒng)的濕排，實(shí)現(xiàn)尾礦庫零排放。具體是：在選礦生產(chǎn)線上增加一道壓濾工序，利用壓濾機(jī)對選礦生產(chǎn)線溢流細(xì)粒級礦石進(jìn)行脫水，回收所得細(xì)粒級干礦作為深加工電解金屬錳與電解二氧化錳生產(chǎn)原料，壓濾出來的清水回抽選礦生產(chǎn)線進(jìn)行循環(huán)使用。

采用溢流礦石干排選礦技術(shù)后，選礦產(chǎn)生的渣和廢水都可得到利用，不再往尾礦庫內(nèi)排放廢水和選礦渣。

3)錳渣是生產(chǎn)有機(jī)肥料的良好原料，其中包括錳、硒、氨氮、鉀、鈉、鐵、硼等營養(yǎng)元素，這些都是植物生長所必須的。根據(jù)對施用錳渣混配肥的農(nóng)作物生長情況研究發(fā)現(xiàn)，施用適量的錳渣混配肥能促進(jìn)農(nóng)作物的營養(yǎng)生長，施用適量的富硒全價(jià)肥的下麥、水稻、油菜在苗期營養(yǎng)生長旺盛，植株鮮重分別增重41.19%～156.19%、7.2%、22.2%，同時(shí)施用錳渣混配肥后，改善量土壤理化性質(zhì)，土壤疏松，有利于作物根系的生長。通過對烤煙大田施用不同用量的錳渣混配肥肥效實(shí)驗(yàn)研究，證實(shí)錳渣混配肥能促進(jìn)烤煙的營養(yǎng)生長，提高煙葉品質(zhì)，對烤煙具有較好的肥效[2]。

2.2 固體廢物資源綜合利用能力建設(shè)

目前，布康渣庫儲存量約300萬m3，每年約有60萬m3的產(chǎn)生量，總體來說，數(shù)目巨大，是固廢，亦是寶庫。鑒于武漢大學(xué)科研成果的成效性與可行性，在進(jìn)一步探索和論證的基礎(chǔ)上，公司從長遠(yuǎn)考慮，計(jì)劃于布康渣庫南側(cè)建立年耗渣量80萬m3的墻磚生產(chǎn)基地，屆時(shí)，金屬冶煉產(chǎn)生的廢渣將完全用于磚墻生產(chǎn)的材料，不再排放到渣庫，避免環(huán)境污染，亦產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益[3]。

3 工業(yè)固體廢物資源綜合利用工程

1)洗渣制液，廢渣制磚，變廢為寶

由于工藝屬性問題，目前產(chǎn)生的錳渣含有的諸多物資對錳渣的固化強(qiáng)度有較大影響，僅能作為一般性建筑物，尚未達(dá)到民居建筑物的規(guī)范要求。為了進(jìn)一步提高金屬回收率，我公司將有計(jì)劃逐步將普通壓濾機(jī)更換為反洗壓濾機(jī)，這種壓濾機(jī)除了具有一般壓濾機(jī)的功能外，還可以對壓濾產(chǎn)生的渣餅反復(fù)多次進(jìn)行沖洗壓濾，將其中的錳等金屬元素稀釋分離出來制成生產(chǎn)新液，最大程度減少渣餅中的有害成分，使最后的渣餅達(dá)到普通建筑材料的規(guī)范要求。同時(shí)，進(jìn)一步和技術(shù)雄厚的科研單位合作，研發(fā)固化效能更強(qiáng)大的固化劑，改善固化工藝，在未來的3年內(nèi)，全力打造高標(biāo)準(zhǔn)的建筑用墻磚研發(fā)生產(chǎn)基地。高規(guī)格的磚塊可用于民居建筑，中等規(guī)格的可以用于一般建筑物如室外圍墻或鋪路，低端產(chǎn)品內(nèi)部可以用于回填地下開采的采空區(qū)。

2)采用先進(jìn)的選礦技術(shù)，有效實(shí)現(xiàn)尾礦庫零排放

通過采用先進(jìn)的溢流礦石干排技術(shù)，替代傳統(tǒng)的濕排，實(shí)現(xiàn)尾礦庫零排放。具體是：在選礦生產(chǎn)線上增加一道壓濾工序，利用壓濾機(jī)對選礦生產(chǎn)線溢流細(xì)粒級礦石進(jìn)行脫水，回收所得細(xì)粒級干礦作為深加工電解金屬錳與電解二氧化錳生產(chǎn)原料，壓濾出來的清水回抽選礦生產(chǎn)線進(jìn)行循環(huán)使用。采用溢流礦石干排選礦技術(shù)后，選礦產(chǎn)生的渣和廢水都可得到利用，實(shí)現(xiàn)不再往尾礦庫內(nèi)排放廢水和選礦渣。采用溢流礦石干排技術(shù)后，對弄松尾礦內(nèi)原積水，讓其充分澄清，然后回抽回選礦生產(chǎn)線，用于補(bǔ)充自然損耗循環(huán)水，逐步消納尾礦庫內(nèi)原積水，使尾礦庫成為干庫。

3)組織實(shí)施尾礦庫資源回收利用工程

現(xiàn)有選礦技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)選礦尾渣資源回收利用，針對尾礦庫內(nèi)原庫存的可回收利用錳資源，在消納庫內(nèi)積水的同時(shí)，同步啟動弄松尾礦庫資源回收利用可行性研究、回收工程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目報(bào)批等程序，對弄松尾礦庫按設(shè)計(jì)進(jìn)行回收開采，回收可利用資源，所得精礦作為深加工電解金屬錳與電解二氧化錳生產(chǎn)原料。

4)恢復(fù)弄松尾礦庫生態(tài)功能

尾礦庫服務(wù)期滿，按國家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行閉庫管理，開始對整個庫區(qū)的環(huán)境污染治理、生態(tài)恢復(fù)工作。在進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合公司實(shí)際以及市場需求，計(jì)劃于2020年擬新建一個壓濾渣處理廠，位于廠區(qū)西面約2.1 km處，占地面積20 000 m2，總建筑面積16 200 m2，將壓濾渣分選出有用金屬礦物后，剩余尾渣用于生產(chǎn)有機(jī)肥基料，預(yù)計(jì)2021年可建成投產(chǎn)，年耗渣量可達(dá)30萬t。鑒于國家對農(nóng)業(yè)的大力扶持，對有機(jī)肥料的需求將與日俱增，屆時(shí)，公司將根據(jù)市場需求，不斷擴(kuò)建項(xiàng)目，逐步消耗利用產(chǎn)生的錳渣。可以預(yù)見，在未來數(shù)年內(nèi)，公司的錳渣將不再堆放于布康渣庫，完全實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)自銷，并逐步利用原來堆存于布康渣庫內(nèi)的廢渣，錳渣不再成為環(huán)保隱患。

4 結(jié) 語

錳礦生產(chǎn)固廢的資源化利用對于礦產(chǎn)資源正在逐年減少的大新錳礦來說，是一次重大的轉(zhuǎn)型機(jī)遇，既可解決堆存所引發(fā)的環(huán)境污染問題，同時(shí)也可以回收節(jié)約資源，廢渣制磚能夠普遍用于民用建筑，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，為大新錳礦的可持續(xù)發(fā)展提供了新的動力。