電解金屬錳生產污染防治措施分析

劉靜靜

(中國有色桂林礦產地質研究院有限公司, 廣西環境治理工程技術研究中心，

廣西環境工程與保護評價重點實驗室，廣西 桂林 541004)

電解金屬錳生產污染防治措施分析

劉靜靜

(中國有色桂林礦產地質研究院有限公司, 廣西環境治理工程技術研究中心，

廣西環境工程與保護評價重點實驗室，廣西 桂林 541004)

摘要：電解金屬錳行業是典型的高污染、高能耗、高物耗行業。通過對電解金屬錳生產工藝的分析，剖析產污環節，梳理了生產粉塵、焙燒煙氣、化合廢氣、電解廢氣、生產廢水、生活廢水、危險廢物、一般工業固體廢物、生活垃圾的污染防治措施。

關鍵詞：電解金屬錳；污染環節；防治措施；錳生產

中國是世界上電解金屬錳最大的生產國和出口國[1]，電解錳產量占全球產量的93%以上。據統計，近10余年來中國電解金屬錳產量由15.2萬t/a(2001年)增長到110萬t/a(2013年)[2-3]。電解金屬錳行業是典型的高污染、高物耗、高能耗行業[4]。在發展電解金屬錳行業的同時，應充分注意其污染防治問題[5]，做到環境、社會、經濟和諧發展。本文從電解金屬錳的生產工藝入手，分析電解金屬錳生產的產污環節和污染防治措施，以期為電解金屬錳項目的環境影響評價工作提供參考。

1電解金屬錳產污情況分析

1.1生產工藝

我國電解金屬錳行業生產主要原材料-錳礦為二氧化錳礦和碳酸錳礦兩大類[6]，電解生產工藝基本相同。據統計[7]，目前國內95%以上的已建及在建電解金屬錳企業采用碳酸錳礦為原料。以碳酸錳礦為原料生產電解金屬錳是直接利用硫酸與碳酸錳化合反應制取硫酸錳溶液，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、亞硫酸銨等進入電解槽進行電解。

利用二氧化錳生產電解錳的工藝與用碳酸錳生產工藝有所差別。在一般條件下二氧化錳不與硫酸反應，必須還原處理為二價錳后再與硫酸反應制備硫酸錳溶液。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℃將四價錳還原為二價錳，粉碎后與硫酸反應；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生氧化還原反應來制備硫酸錳。這兩種方法由于成本較高，業內基本不采用，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窯焙燒。

1.2產污節點

電解金屬錳生產過程中，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、投料等產生的生產粉塵、二氧化錳前處理焙燒廢氣、化合廢氣、電解廢氣等。

廢水[8]：設備冷卻水，化驗室廢水，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、錳廢水處理池產生的錳泥以及生活垃圾。其中浸出渣是電解金屬錳生產主要的固體廢物。

噪聲：回轉窯、壓濾機、行車、剝離機、水泵、玻璃鋼軸流風機等產生的噪聲。

2電解金屬錳生產污染防治措施

2.1大氣污染防治措施

生產粉塵。對原料貯存、粉磨產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量大、占地面積小、凈化效率高、工作可靠、結構簡單、維修量小等特點，是業內企業普遍采用的除塵技術。袋式除塵效率>98%，外排粉塵濃度達到排放要求。投料采用密閉輸送系統，減少粉塵產生。

焙燒煙氣。將二氧化錳還原焙燒為一氧化錳的過程，會產生焙燒煙氣，主要大氣污染物為二氧化硫、氮氧化物和煙粉塵。二氧化硫產生量與原礦含硫、還原劑含硫量有密切關系，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采用循環流化床法。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-袋式除塵器或重力沉降-袋式除塵器聯合處理工藝。

化合廢氣。化合廢氣主要為硫酸等使用產生的酸霧。將化合桶密閉負壓抽風，經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行吸收中和后外排大氣。酸霧凈化效率可達85%以上，外排硫酸霧滿足《GB16297-1996 大氣污染物綜合排放標準》的有關排放要求。

電解廢氣。電解廢氣為電解過程中產生的無組織硫酸霧、氨氣等。電解槽采用發泡劑覆蓋槽面，可有效減少硫酸霧蒸發。由于電解廢氣點多面廣、濃度較低，一般采用車間設置多臺玻璃鋼制軸流式通風機方式強制通風，從而減少硫酸霧、氨氣對操作工人的影響。

以上大氣污染防治措施運行穩定可靠，建設單位需加強管理，合理安排檢修時間，可使大氣污染物達標排放。

2.2廢水污染防治措施

2.2.1生產廢水

生產污水分為含錳廢水、含鉻廢水及冷卻廢水。

冷卻廢水主要來自回轉窯、硅整流等設備冷卻，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，不外排，僅補充蒸發損耗。

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，由于其成分復雜、污染物濃度較高，Mn濃度達500mg/L以上，一般將其引回廠區，建設專門的設施進行集中處理，可采用“沉淀—曝氣”的方法。含錳廢水經處理后可回用生產，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。控制廢水pH=3的情況下，投入硫酸亞鐵至還原反應池，將六價鉻還原為三價鉻，然后加入氨水、氫氧化鈉等堿性物質中和，調節pH為8～8.5，生成氫氧化鉻、碳酸鈣、氫氧化錳等沉淀，經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，同時可以回收廢水中的Cr(Ⅵ)[9]。

以上各生產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，在市政管網配套的地區，可直接排入市政污水管網，經污水處理廠處理達標后外排。由于電解金屬錳項目一般遠離城市，市政設施不健全，一般采用廠區自設地埋式污水處理設施，經處理達標后外排或回用，對環境產生影響較小。

2.3噪聲污染防治措施

電解金屬錳生產項目噪聲源較多，大多數都安置在廠房內或相應的設備室，項目主要噪聲源為回轉窯、各輸送泵、壓濾機、風機等噪聲。所采取的主要措施應為：①從聲源上控制，廠區內機械設備盡量選取新型低噪設備，定期進行維修，防止機械摩擦造成的噪聲污染； ② 將高噪聲設備置于室內，除考慮采取消聲器、隔聲罩等措施外，還應當考慮削減房間內的混響效應；③ 對高噪聲的設備，主要采用隔聲罩直接把產生噪聲的部位封閉起來，在風機進、出風口應安裝消聲器； ④對廠區進行合理布局，夜間盡量減少高噪聲設備的運行；⑤在廠區周圍和公路沿線設置綠化帶，利用植物的屏障和吸收作用減低噪聲污染。通過綜合運用以上消聲、隔聲、吸聲、隔振等措施，可使廠界噪聲滿足《工業企業廠界噪聲排放標準》的要求，使電解金屬錳項目的噪聲污染影響在可接受范圍內。

2.4固體廢物污染防治措施

危險廢物。含鉻廢水處理產生的鉻渣為《國家危險廢物名錄》編號HW21危險廢物。目前對其綜合利用的報道較少，一般在廠區設立渣庫短期堆存后委托有資質單位安全處置。鉻渣庫按《GB18597-2001 危險廢物貯存污染控制標準》中的相關要求進行設計和建設。嚴禁混入一般工業固體廢物，并要做好防風、防雨、防滲措施，避免對區域環境造成潛在風險。

一般工業固體廢物。電解金屬錳生產產生的浸出渣、含錳廢水處理產生的錳泥及電解過程產生的陽極泥均為一般工業固體廢物。陽極泥可返回化合工段再利用。浸出渣產生量最大，每生產1t電解金屬錳約產生6t浸出渣[10]。浸出渣綜合利用方面，目前僅寧夏天元錳業在浸出渣無害化處理和回收利用項目上取得重要突破，使電解錳渣經過無害化處理后可代替石膏用作水泥緩凝劑和混合料。國內絕大多數浸出渣均設置渣庫堆存。浸出渣渣庫按《GB18599-2001 一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》要求建設，設置的設施包括擋渣壩、雨水導流渠、防滲系統、滲濾液集排系統、滲濾液收集池、地下水監測井等。滲濾液需引入生產廢水處理系統或就地設置處理設施進行處理達標后回用或外排。浸出渣庫服務期滿，需封庫覆蓋和綠化復墾，恢復生態功能。建設單位應編制應急預案，一旦發現庫區下游地下水發生異常，必須按照應急預案立即采取緊急措施。

生活垃圾。辦公生活區產生的生活垃圾經分類收集后交當地環衛部門統一處理。

通過以上有針對性的處理處置，電解金屬錳項目產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，對區域環境影響較小。

3結語

本文從電解金屬錳的生產工藝入手，剖析產污環節，分析說明目前電解金屬錳行業主要采取的污染防治措施，并評價其效果。電解金屬錳行業為高污染行業，加強其污染防治措施，對促進產業協調發展，真正達到經濟效益、社會效益和環境效益的三贏有重要意義。

參考文獻：

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[5]李旭華,于秀玲,但智鋼,等.電解錳行業實施污染防治最佳可行技術的必要性和建議[J].環境工程技術學報,2012,2 (4)：349-353.

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[9]魏健,王瑤,馬聰,等.離子交換法處理電解錳廢水中Cr(Ⅵ)的研究[J].環境污染與防治:網絡版,2010(4)：1-3.

[10]張曉梅. 電解錳行業環境污染原因及防治對策研究[J].西昌學院學報：自然科學版, 2013(6)：82-84.

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：X75

文獻標志碼：A

文章編號：1673-9655(2015)04-0062-03