“無錳不成鋼”,，我國電解錳產(chǎn)能和產(chǎn)量的全球占比均超過98%,，是世界最大的電解錳生產(chǎn)國,、消費(fèi)國和出口國。2012年,，受全球經(jīng)濟(jì)疲軟的影響,，我國電解錳工業(yè)遭受了市場(chǎng)減少和替代品大量上市的兩面夾擊，全行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益銳減,，24家企業(yè)宣布倒閉,，產(chǎn)能由240萬噸減少到215萬噸，實(shí)際產(chǎn)量僅為116萬噸,，生產(chǎn)負(fù)荷只有54%,。在這種形勢(shì)下，作為全球最大的電解錳企業(yè),，寧夏天元錳業(yè)有限公司(“天元錳業(yè)”)逆流而上,，生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到了100%。天元錳業(yè)以污染預(yù)防為環(huán)保戰(zhàn)略,，以環(huán)境保護(hù)提升企業(yè)發(fā)展水平,，做到產(chǎn)能、產(chǎn)量,、各項(xiàng)污染物控制水平均位居行業(yè)前茅,。
十年探索,，走出了環(huán)境與企業(yè)發(fā)展的雙贏之路
作為鋼鐵工業(yè)的重要原料，錳的用量僅次于鐵,，居第二位,。錳的加入可以提高鋼材的硬度、強(qiáng)度,、抗腐蝕能力，廣泛應(yīng)用于有色冶金,、化工,、電子、電池,、農(nóng)業(yè)等行業(yè),，尤其是在一些新材料、航空航天和軍事工業(yè)中,，也得到了日益廣泛的應(yīng)用,。
從2003年企業(yè)創(chuàng)立至今，天元錳業(yè)的規(guī)模迅速擴(kuò)大,，電解錳產(chǎn)量從每年1500噸飆升至20萬噸,，資產(chǎn)從300多萬元增至209.5億元；職工人數(shù)從原來的100多人增加到現(xiàn)在的2萬余人,。2012年,，天元錳業(yè)工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到70億元，貿(mào)易收入155.6億元,，利潤20億元,，上繳稅金3億元。
然而,，傳統(tǒng)電解錳卻是典型的高污染,、高能耗、高成本,、資源型的“三高一資”行業(yè),，在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量錳渣,、含鉻含錳廢水,、硫酸霧、粉塵等多種污染物,。目前,，國內(nèi)每生產(chǎn)一噸電解錳，需要消耗電6300度,，新鮮水2～4噸,，礦石8～10噸,，福美鈉4～7公斤，硫酸2噸,，液氨90～100公斤,，二氧化硒0.8～2.0公斤，重鉻酸鉀1.5公斤,；產(chǎn)生含高濃度鉻,、錳和氨氮廢水約3噸，錳渣7-9噸,，粉塵0.2公斤,，硫酸霧0.2公斤，陽極泥120公斤,。天元錳業(yè)一期噸錳消耗電6900度,、新鮮水7噸、礦石7噸,、福美鈉2公斤,、硫酸2噸、液氨100公斤,、二氧化硒2公斤,、重鉻酸鉀1.6公斤，總體與國內(nèi)平均水平相當(dāng),，有的指標(biāo)還偏高,；到二期，電耗降到5800度,，新鮮水2.2噸,，礦石4.5噸，硫酸1.3噸,，液氨80公斤,，二氧化硒1.1公斤，重鉻酸鉀0.6公斤,；預(yù)計(jì)三期的電耗將進(jìn)一步降到5500度,，新鮮水1.1噸，礦石3.5噸,。
廢水是電解錳生產(chǎn)的主要污染物之一,。在制液、電解,、清洗等工段均需要消耗大量的水資源,，同時(shí)產(chǎn)生大量的廢水。天元公司自成立以來先后投資2.02億元，配套建設(shè)了廢水回收再利用裝置,，對(duì)生產(chǎn)廢水實(shí)行綜合治理,。處理合格后經(jīng)回用水管道，送往各生產(chǎn)系統(tǒng)作為生產(chǎn)用水,，實(shí)現(xiàn)了廢水循環(huán)利用不外排,。
電解錳廢氣的污染主要產(chǎn)生在制粉工序的粉塵和浸出過程的酸霧。天元錳業(yè)投資2200萬元建設(shè)了除塵和酸霧吸收設(shè)備,，一期,、二期的噸錳產(chǎn)生粉塵和硫酸霧，比國內(nèi)平均水平低10%,。
固體廢棄物排放方面,，天元錳業(yè)一期噸錳產(chǎn)生錳渣6噸、陽極泥100公斤,，比國內(nèi)平均產(chǎn)生量略低；二期錳渣產(chǎn)生量為3.5噸,、陽極泥為80公斤,，分別比國內(nèi)同期水平低41%和20%；三期錳渣和陽極泥產(chǎn)生量將在二期基礎(chǔ)上,，分別進(jìn)一步下降14%和20%,。
展清潔生產(chǎn)，搭建跨越“污染瓶頸”的橋梁
天元錳業(yè)發(fā)展清潔生產(chǎn)經(jīng)歷了三個(gè)階段：一是抓清潔的原材料,；二是抓清潔的生產(chǎn)技術(shù),；三是抓清潔的設(shè)計(jì)理念，清潔生產(chǎn)越做越好,，越做越深入,。
一是首先抓了原材料的清潔化，在國內(nèi)率先全部采用進(jìn)口高品位氧化錳礦進(jìn)行生產(chǎn),。我國電解錳生產(chǎn)采用的是酸浸電解的濕法冶金工藝,，主要包括制粉、制液,、電解,、鈍化、烘干,、剝離等工段,。原材料品位的高低對(duì)生產(chǎn)過程所需電耗、硫酸,、液氨,、SDD和廢水、廢渣等污染物產(chǎn)生量有重要影響。目前,，我國電解錳企業(yè)多用低品位錳礦進(jìn)行生產(chǎn),，能耗物耗高、錳資源利用效率低,、渣量大,。同樣生產(chǎn)一噸電解錳，采用28%的高品位錳礦,，只需原礦4.5噸,；用14%的低品位錳礦，則需10噸原礦,。原礦消耗的減少帶來一系列好處,，磨礦能耗可減少55%，浸出過程硫酸,、液氨和SDD消耗分別減少30%,、40%、50%,；錳資源利用率提高10%,，錳渣量從9噸下降到3.5噸，下降61%,。錳渣是電解錳行業(yè)最大,、最危險(xiǎn)的污染源，全國每年新增1000萬噸錳渣,，渣庫垮壩死人,、污染飲用水源事件時(shí)有發(fā)生，渣中鎘,、硒,、砷等極易滲透到外環(huán)境造成污染。由于使用高品位錳礦,，就目前年產(chǎn)20萬噸規(guī)模,，天元錳業(yè)每年可少排放錳渣110萬噸，分別減少錳和氨氮產(chǎn)生量1.2萬噸和6000噸,。
建廠初期,，天元錳業(yè)也曾采用國內(nèi)低品位錳礦進(jìn)行生產(chǎn)，隨著企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大,，其資源能源消耗高,、污染物產(chǎn)生量大，尤其是錳渣堆存壓力日益明顯,。且企業(yè)地處生態(tài)脆弱,、黃河上游環(huán)境敏感地區(qū),，越發(fā)展、越發(fā)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的制約瓶頸越凸顯,。自2008年起,，公司在國內(nèi)率先全部采用進(jìn)口高品位氧化錳礦進(jìn)行生產(chǎn)，創(chuàng)造了全部使用氧化錳礦的歷史,。隨著對(duì)原料的深入認(rèn)識(shí)和市場(chǎng)控制,，不斷優(yōu)化錳礦原料組合，現(xiàn)在已經(jīng)可以采用進(jìn)口高品位氧化錳礦石和進(jìn)口高品位碳酸錳礦石混合生產(chǎn),，使單位產(chǎn)品的礦石消耗量由建廠初期的7噸降到4.5噸,，遠(yuǎn)低于全國8～10噸的平均水平。2012年,，全國電解錳企業(yè)使用進(jìn)口富錳礦石大約80萬噸,，天元錳業(yè)消耗60萬噸，占全行業(yè)的75%,。這是“無錳之地”,，造就“世界錳都”的根基。
二是注重應(yīng)用全過程的清潔生產(chǎn)技術(shù),，重點(diǎn)抓了還原,、浸出、電解過程中的關(guān)鍵清潔生產(chǎn)技術(shù),。氧化錳礦還原技術(shù)一直以來是制約氧化錳礦工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵,。早先只有南非金屬錳公司擁有氧化錳礦還原技術(shù),，在回轉(zhuǎn)窯以重油為還原劑進(jìn)行生產(chǎn),，但還原溫度較低、錳礦還原率不高,。國內(nèi)有企業(yè)嘗試采用豎窯,、回轉(zhuǎn)窯、兩礦法和硫還原等方法進(jìn)行氧化錳礦還原,，但均由于還原率低,、成本高等原因，未能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,。天元采用高效還原技術(shù),，解決了上述問題，將氧化錳還原率由原來的60%提高到98%,，比南非金屬錳公司提高了38個(gè)百分點(diǎn),，并大規(guī)模應(yīng)用生產(chǎn)。
錳礦浸出率是決定錳資源利用率高低的關(guān)鍵,，通常碳酸錳礦的浸出率只有85-90%,。公司開發(fā)出二段浸出工藝，改變傳統(tǒng)工藝始終在同一化合罐浸出，在不同酸度條件下對(duì)一次浸出渣進(jìn)行二次浸出,，實(shí)現(xiàn)錳礦浸出率達(dá)到96%,。
電解過程是電解錳生產(chǎn)的核心工序，也是電能消耗的主要點(diǎn)位,。一直以來,，國內(nèi)廣泛采用松木制作電解槽生產(chǎn)電解錳，在強(qiáng)酸條件下長期使用,，松木腐蝕和侵蝕嚴(yán)重,，易發(fā)生導(dǎo)電，影響電解過程和增加電耗,。陰陽極間距,、電解槽冷卻水管材質(zhì)、電解槽密封方式等也對(duì)電耗有重要影響,。天元錳業(yè)在國內(nèi)率先開發(fā)和應(yīng)用了RPP節(jié)能型電解槽,、陽極液斷流節(jié)電、PE冷卻水管防漏電節(jié)能,、組合式電解槽密封,、短極距節(jié)電等一系列新技術(shù)、新設(shè)備,，將單板產(chǎn)量從3.3公斤提高到3.8公斤,，噸產(chǎn)品直流電耗從6900度下降到5800度。這些技術(shù)在國內(nèi)新建電解錳廠和老廠技改過程得到廣泛應(yīng)用,。
目前,，電解后續(xù)工序均是人工操作，各操作過程工人直接接觸或暴露在對(duì)身體有害的環(huán)境中,，是電解錳廠勞動(dòng)力最密集的地方,。天元錳業(yè)正在建設(shè)電解過程重金屬污染削減平臺(tái)，在一套設(shè)備上全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)廢水的三次減量,、二次循環(huán),，達(dá)到工藝廢水的全部回用。從根本上改善了電解車間工人操作現(xiàn)場(chǎng),、解決了電解錳行業(yè)高濃度氨氮廢水的處理難題,。
三是在三期工程建設(shè)中狠抓清潔生產(chǎn)深入源頭的理念，創(chuàng)新和引領(lǐng)業(yè)內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)范,。在制粉過程,，按照“料不落地”的設(shè)計(jì)原則，礦石進(jìn)廠后直接進(jìn)入密閉的均化車間,，均化,、制粉,、制液全部在密閉的車間內(nèi)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了制粉和制液過程粉塵的“減量化”,。在制液過程,，行業(yè)內(nèi)一般的化合罐采用軟塑板包裹木板，外包金屬殼的設(shè)計(jì),，并非完全密封,，天元錳業(yè)將化合罐的結(jié)構(gòu)改為混凝土一次澆筑的設(shè)計(jì)，有效地杜絕了酸霧的逸散,，保護(hù)了工人健康,。電解過程，采用增設(shè)風(fēng)幕去除氨霧,，極大地改善電解車間工作環(huán)境,。
電解錳生產(chǎn)是濕法冶金過程，天元錳業(yè)目前規(guī)模每天至少有3萬立方含高濃度重金屬的電解液需輸送,、中轉(zhuǎn)和貯存,，鈍化過程還使用重鉻酸鉀鈍化，產(chǎn)生含六價(jià)鉻廢水,，這對(duì)輸送流槽和車間地面防滲提出了很高的要求,。目前，一般企業(yè)采取軟塑板包裹流槽的做法進(jìn)行流槽防滲,，但軟塑板容易老化,，長期使用易產(chǎn)生滲漏，造成污染,。天元錳業(yè)采用“五油三布+花崗巖”對(duì)流槽,、車間地面進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)防滲設(shè)計(jì)，即先間隔刷五層瀝青油,、鋪裝三層玻璃布作為基礎(chǔ)防滲層,，之后在基礎(chǔ)防滲層上鋪裝耐酸,、耐堿的花崗巖,，對(duì)流槽還要在花崗巖上鋪裝軟塑板，從根本上杜絕了流槽可能產(chǎn)生的跑冒滴漏,�,！拔逵腿肌�+花崗巖地面的防滲系數(shù)比水泥鋪裝地面高出10倍以上，使用年限也大大延長,，有效杜絕了地面滲漏對(duì)土壤和地下水的污染,。
打造循環(huán)經(jīng)濟(jì)，鋪就延伸“綠色發(fā)展”的大道
天元錳業(yè)依照向前延伸,、共棲共生,、綜合利用,、產(chǎn)品多樣化的理念，打造循環(huán)經(jīng)濟(jì),，豐富產(chǎn)品結(jié)構(gòu),，提高抗風(fēng)險(xiǎn)能力，使環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提高到新的水平,。重點(diǎn)發(fā)展了制硫酸,，電解錳，鎳鐵配套余熱發(fā)電,，廢水循環(huán)利用,，錳渣無害化、制水泥和土壤改良,，以及電解氧化錳及錳業(yè)深加工產(chǎn)品的循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈網(wǎng),。
硫酸是電解錳生產(chǎn)必須的主要化工原料，每生產(chǎn)一噸電解錳需消耗2噸左右的硫酸,，自建廠至2008年,，天元錳業(yè)硫酸一直外購。隨著企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大,，外購造成的成本壓力和運(yùn)輸制約已越來越明顯,，為降低成本、提高資源利用效率,，企業(yè)建立了年產(chǎn)40萬噸的硫酸廠,；為滿足三期工程硫酸需求，同期擴(kuò)建年產(chǎn)80萬噸的硫酸廠,，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)硫酸的自給,，提高了企業(yè)抗市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力。
充分利用礦熱爐余熱發(fā)電,，補(bǔ)給電解錳生產(chǎn)所需電力,。天元錳業(yè)30萬噸稀土鎳鐵配套2條6兆瓦尾氣余熱發(fā)電項(xiàng)目目前正在緊張施工中，預(yù)計(jì)2013年9月竣工投產(chǎn),，每年可為電解錳生產(chǎn)提供約11264萬度電,。
采用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢水——深度處理——回用——綠化的循環(huán)利用鏈。投資2億元建設(shè)了廢水綜合治理系統(tǒng),，針對(duì)不同性質(zhì)的廢水,，采取分質(zhì)處理的措施，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)廢水的綜合利用,，生產(chǎn)廢水實(shí)現(xiàn)了從高峰時(shí)每年排放廢水60萬噸到廢水循環(huán)利用不外排的轉(zhuǎn)變,，有效地節(jié)約了水資源，消除了水污染,。
初步建立錳渣——無害化處理——水泥或肥料,，硫酸渣,、鎳鐵渣——水泥的循環(huán)利用鏈。采用中國環(huán)境科學(xué)研究院技術(shù)建設(shè)200萬噸/年電解錳廢渣無害化處理及氨氮回收利用項(xiàng)目,，固化錳渣中的錳和重金屬物質(zhì),、回收錳渣中的氨，使錳渣由一般工業(yè)固廢II類變?yōu)橐话愎I(yè)固廢I類,，并為錳渣進(jìn)一步綜合利用奠定基礎(chǔ),。經(jīng)過2000余次試驗(yàn)，對(duì)錳渣作水泥添加劑的可行性進(jìn)行了全面分析和綜合實(shí)驗(yàn),，成功實(shí)現(xiàn)利用錳渣作為混合材料制水泥,。投資建設(shè)了2條日產(chǎn)4500噸的水泥熟料生產(chǎn)線及配套低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目，2013年9月即可投入運(yùn)行,，每年可綜合利用錳渣逾60萬噸,。目前，國內(nèi)處理1噸錳渣,，需要費(fèi)用30元左右,，通過錳渣的資源化，不但可以節(jié)省錳渣處理的費(fèi)用,，而且可以實(shí)現(xiàn)利用錳渣盈利,，僅錳渣作為水泥混合材料一項(xiàng)，即可為企業(yè)每年節(jié)省錳渣處理成本1440萬元,，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益4800萬元,。
電解錳渣中含有植物生長所必需的錳、硒,、氨氮,、鉀、鈉,、鐵,、硼等營養(yǎng)元素及物質(zhì)。2011年,，公司與寧夏大學(xué)開發(fā)利用電解錳渣生產(chǎn)改良鹽堿地肥料或全價(jià)肥料技術(shù),。該項(xiàng)技術(shù)已完成溫棚試驗(yàn)，進(jìn)入農(nóng)田試驗(yàn)階段,。試驗(yàn)顯示,，適量的電解錳渣生產(chǎn)全價(jià)肥和復(fù)合肥,，能促進(jìn)農(nóng)作物的生長,，小麥、水稻苗期生長旺盛,。在鹽堿地施混配肥后,，土壤理化性狀得到改善,，有利于作物根系的生長，小麥,、水稻的增產(chǎn)增收和鹽堿地土壤改良,。利用電解錳渣生產(chǎn)全價(jià)肥、復(fù)合肥的研制成功,，為電解錳廢渣的綜合利用拓展了新的領(lǐng)域,，同時(shí)也為建設(shè)”綠色天元，生態(tài)天元“提供了重要保證,。
為提高產(chǎn)品的技術(shù)含量和產(chǎn)品附加值,，天元錳業(yè)積極向錳業(yè)的下游產(chǎn)業(yè)拓展，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu),。目前天元錳業(yè)年產(chǎn)12萬噸電解二氧化錳,、10萬噸錳酸鋰、1億支(臺(tái))鋰離子電池項(xiàng)目均已啟動(dòng)項(xiàng)目前期工作,。
企業(yè)發(fā)展,，環(huán)保先行。十年來,，天元錳業(yè)始終把環(huán)境保護(hù)工作同產(chǎn)品質(zhì)量,、安全生產(chǎn)擺在同等重要的位置，提倡全員抓環(huán)保,，把改善和治理環(huán)境污染作為促進(jìn)企業(yè)發(fā)展,，構(gòu)建和諧社會(huì)的大事來抓，列入工作的重中之重,。公司成立了由總經(jīng)理任組長,，廠長、車間主任為成員的環(huán)境治理工作領(lǐng)導(dǎo)小組,，完善了管理制度,，明確了職責(zé)分工。董事長與集團(tuán)公司總經(jīng)理每年簽訂環(huán)保目標(biāo)責(zé)任書,，總經(jīng)理與各分公司總經(jīng)理一直到車間,、班組、員工層層簽訂了環(huán)境保護(hù)目標(biāo)責(zé)任書,，形成了環(huán)境治理責(zé)任體系,，加快了公司環(huán)境治理的步伐，為天元錳業(yè)向高端產(chǎn)業(yè)延伸,，形成多元化發(fā)展格局奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。
天元錳業(yè)——世界錳業(yè)的“東方明珠”，正向著建設(shè)環(huán)境友好,、資源節(jié)約的目標(biāo)奮力前行,。
(中國環(huán)境科學(xué)研究院調(diào)研組)
