萬 斯，陳 偉，黃順紅，王 兵，李 倩，朱安玲

(湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410015)

清潔生產(chǎn)是一個系統(tǒng)工程，一方面通過工藝改造、設(shè)備更新、廢物回收利用等途徑實現(xiàn)“節(jié)能、降耗、減污、增效”，從而降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的綜合效益;另一方面通過強調(diào)提高企業(yè)的管理水平，提高企業(yè)員工在經(jīng)濟觀念、環(huán)境意識、參與管理意識、技術(shù)水平、職業(yè)道德等方面的素質(zhì)。開展清潔生產(chǎn)還可以有效地樹立并提升企業(yè)的良好社會形象，同時還可以有效改善企業(yè)員工的工作環(huán)境和操作條件，減輕生產(chǎn)過程對員工健康的影響。通過對環(huán)境的有力保護而獲得公眾對企業(yè)的支持并提高公眾對其產(chǎn)品的認知程度，提高企業(yè)的市場競爭力［1～6］。

目前銀電解精煉清潔生產(chǎn)主要集中于電解液循環(huán)利用和提高電解電流強度等清潔生產(chǎn)技術(shù)研究［7～15］，關(guān)于銀電解精煉的清潔生產(chǎn)系統(tǒng)研究較少。推行銀電解精煉清潔生產(chǎn)方案可以實現(xiàn)企業(yè)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益雙贏，為銀電解精煉企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 國內(nèi)外銀電解精煉技術(shù)指標

目前，國內(nèi)尚未發(fā)布銀電解精煉清潔生產(chǎn)審核標準和指標體系。本次清潔生產(chǎn)審核各項指標主要與依據(jù)國內(nèi)外銀電解精煉技術(shù)指標相比較，挖掘企業(yè)清潔生產(chǎn)潛力，提出清潔生產(chǎn)生產(chǎn)目標，實施清潔生產(chǎn)審核無/低和中高費方案，為企業(yè)帶來環(huán)境和經(jīng)濟效益。國內(nèi)外銀電解精煉技術(shù)指標［16］分別見表1和表2。

表1 國外某些工廠的銀電解技術(shù)經(jīng)濟指標

表2 國內(nèi)銀電解精煉的主要技術(shù)條件

2 企業(yè)銀電解生產(chǎn)工藝流程

企業(yè)電解精煉銀的主要工序有:熔鑄—電解—洗滌—烘干—熔鑄—鑄錠，銀電解精煉的過程中有酸霧產(chǎn)生;在銀粉洗滌的工序中，用水直接洗滌電解后的銀粉，企業(yè)電解精煉銀的工藝流程及產(chǎn)污節(jié)點如圖1所示。

企業(yè)電解精煉銀生產(chǎn)工藝過程分為三個階段:裝槽前的準備、銀電解的正常維護和電銀的取出。

1.裝槽前的準備:使用99%的粗銀通過晶閘管中頻電源控制地爐熔鑄制為特殊形狀的15 kg銀陽極板，然后利用臺式多用鉆床打孔銀陽極板，陽極入槽前打平，并去掉飛邊毛刺，套上滌綸布袋，掛在陽極導(dǎo)電棒上。陰極用鈦片，用過的陰極板入槽前刮掉表面銀粉。用含銀90 g/L和硝酸8 g/L的硝酸銀溶液作為電解液，注入(Φ0.7 m×1.0 m)高位槽。在電解槽(4 m3×2)中分別裝入銀陽極和鈦陰極，注入電解液，檢查極板與掛鉤、掛鉤與導(dǎo)電棒、導(dǎo)電棒與導(dǎo)電板之間的接觸是否良好，電路連接檢查無誤后通電進行電解。裝槽前的準備過程中地爐熔鑄制為特殊形狀的銀陽極和臺式多用鉆床打孔銀陽極板為人工操作。

2.銀電解的正常維護:保持電解液緩緩循環(huán)流動，使槽內(nèi)電解液成分均勻，溫度穩(wěn)定;定期開動攪拌裝置，防止陰極析出的枝狀銀結(jié)晶因過長而使陰陽極短路;保持導(dǎo)電棒與陽極掛鉤及導(dǎo)電板之間的接觸良好，維持槽電壓在2 V左右。銀電解的正常維護過程中攪拌裝置和電解液循環(huán)流動為自動操作。

3.電銀的取出:電銀析出一定數(shù)量后，取出陰極，刮掉表面銀粉。采用帶式運輸機將銀粉運出槽外。電銀用溫水洗滌，烘干后，送去熔化鑄錠(15 kg 1#銀)。陽極溶解至殘缺不堪后，取出更換新板，陽極袋中積聚的陽極泥，定期取出，精心收集，洗滌、干燥后再做處理。電銀的取出過程中陰極表面銀粉刮落、銀粉的收集、電銀的洗滌、銀粉熔化鑄錠、陽極泥洗滌和陽極板更換為人工操作，銀粉運出槽外為自動操作。

圖1 銀電解精煉系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程圖

3 企業(yè)清潔生產(chǎn)水平

3.1 企業(yè)物料平衡

為了對清潔生產(chǎn)審核重點做更深入細致的調(diào)查，審核小組對主要原輔材料、能源消耗和主要生產(chǎn)設(shè)備進行了現(xiàn)場調(diào)查，將連續(xù)三天產(chǎn)量作為物料平衡計算指標，監(jiān)測數(shù)據(jù)為企業(yè)三天平均統(tǒng)計數(shù)據(jù)，銀電解精煉工序輸入輸出數(shù)據(jù)匯總見表3。

表3 銀電解精煉工序輸入輸出數(shù)據(jù)匯總表g/d

銀電解精煉物料輸入輸出平衡測算:

原料輸入量:Q入=441 110.3(g/d)

輸出量:Q出=(440 528.3+496.3+46) =441 070.6(g/d)

誤差分析:(441 110.3－441 070.6) ÷441 070.6=0.009%＜5%

物料損失主要是地爐熔鑄中銀的損失。輸入輸出的物料實測量是在正常生產(chǎn)條件下進行，輸入與輸出物料總量誤差在5%以內(nèi)，滿足平衡分析要求。通過建立物料平衡，準確地判斷出企業(yè)銀電解系統(tǒng)物料利用率、流失率，為分析查找原因和提出清潔生產(chǎn)方案提供科學依據(jù)。

3.2 企業(yè)產(chǎn)排污現(xiàn)狀分析

3.2.1 廢水治理措施及排放情況

企業(yè)生產(chǎn)廢水主要為洗滌銀粉和洗滌陽極泥過程中產(chǎn)生的廢水，其產(chǎn)生量為0.7 t/d，廢水作為補充水直接回用于銀電解槽無外排，不會產(chǎn)生污染。

3.2.2 廢氣治理措施及排放情況

企業(yè)銀電解精煉運營中由于電解槽溫度未能控制在35～45℃和酸度未能控制在7～15 g/L范圍之內(nèi)，因此有少量酸霧產(chǎn)生，但濃度較低，車間安裝有排風扇，對人體和環(huán)境影響較小。

3.2.3 噪聲治理措施及排放情況

企業(yè)銀電解精煉主要噪聲源有晶閘管中頻電源、大功率變壓整流器、臺式多用鉆床等設(shè)備產(chǎn)生的噪聲，均為中、低強噪聲源。

粗銀經(jīng)過地爐熔鑄成陽極板，陽極板通過鉆床打孔懸掛于電解槽中。鉆床打孔為間歇式，對外環(huán)境影響較小，廠界噪聲可達標。

3.2.4 固體廢物治理措施及排放情況

企業(yè)銀電解精煉運營產(chǎn)生的固體廢物有陽極泥、不合格產(chǎn)品、少量灑落的銀粉。

陽極泥由本地資源綜合回收利用回收公司回收利用，主要成分見表4。不合格產(chǎn)品作為原料重新進入生產(chǎn)工序中回用，少量灑落的原料回收用于生產(chǎn)。

表4 陽極泥殘渣中各元素含量 %

3.3 企業(yè)清潔生產(chǎn)水平

由于國家尚未頒布銀電解精煉的清潔生產(chǎn)標準或指標體系，因此本次審核參照國內(nèi)外銀電解精煉的主要經(jīng)濟技術(shù)指標中的電耗值和電流效率兩個指標對比，對企業(yè)的清潔生產(chǎn)水平作出分析，并得出相應(yīng)的評價結(jié)果。

企業(yè)銀電解精煉單位產(chǎn)品電耗值550 kW·h/t，電流效率90.3%。

日本小板、日立、日光、竹原、新居浜、佐賀關(guān)的銀電解精煉單位產(chǎn)品電耗值分別為513 kW·h/t、435 kW·h/t、505 kW·h/t、340 kW·h/t、790 kW·h/t和865 kW·h/t，電流效率分別為94.9%、95.75%、87.01%、95.0%、92.0%和96.10%。

國內(nèi)葫蘆島鋅廠、株洲冶煉集團、云南銅業(yè)股份公司稀貴分廠的銀電解精煉單位產(chǎn)品電耗值分別為575 kW·h/t、525 kW·h/t、440 kW·h/t，電流效率分別為95%、95%和98.8%。

綜上所述，參照國內(nèi)外銀電解精煉的電耗值和電流效率的指標可以得出，企業(yè)銀電解精煉處于國內(nèi)清潔生產(chǎn)一般水平。

4 推薦實施中高費方案

4.1 改進廢電解母液處理方式

銀電解車間現(xiàn)有處理電解母液的方法，一般都采用濕法處理，即一種方法是采用銀以氯化銀的形式沉淀分離，其它有害元素經(jīng)還原或堿沉淀分離后，由于溶液中鈉鹽較高，再返回使用的可能性不大，只好當廢液排放;另一種方法是采用添加氧化銀，使電解母液中的硝酸溶解氧化銀，進一步降低母液中的硝酸，使有害元素水解，達到凈化母液的目的，由于沉淀中銀含量較高，增加了銀的生產(chǎn)周期和資本積累。

為了解決上面存在的問題，利用一套反應(yīng)釜裝置處理銀電解母液及尾氣回收。其工作原理是:銀電解母液經(jīng)濃縮后，利用金屬硝酸鹽的高溫分解溫度的不同，進行有目的的分離，在200～250℃的溫度下，除硝酸銀不分解外，其他金屬硝酸鹽分解成金屬氧化物，金屬氧化物不溶解于水，硝酸銀不分解且易溶解于水，達到硝酸銀與其它金屬的分離，少量的硝酸經(jīng)冷卻后用于母液酸度的調(diào)整。不溶于水的少量沉淀用于回收有價金屬。

具體工藝流程見圖2。

圖2 廢電解母液回收工藝流程圖

4.2 實施效益

4.2.1 環(huán)境效益

改進廢電解液母液處理方式可以去除母液中有害的雜質(zhì)，直接將處理后的母液回用于電解槽，并且尾氣得到回收，實現(xiàn)廢棄物的資源綜合利用，對環(huán)境無污染。

4.2.2 經(jīng)濟效益

項目的投資償還期為2.63 a，屬較高費項目，凈現(xiàn)值NPV＞0，內(nèi)部收益率IRR＞i0，方案經(jīng)濟可行。

5 企業(yè)清潔生產(chǎn)效果

企業(yè)于2011年3月開始實施清潔生產(chǎn)審核，本次清潔生產(chǎn)審核以銀電解精煉整個系統(tǒng)作為本次清潔生產(chǎn)審核重點。無/低費方案全部實施后，每年減少固體廢棄物排放10%、廠界噪聲下降10%和單位產(chǎn)品電耗下降30 kW·h/t;提出中/高費方案3個，本次清潔生產(chǎn)審核已實施1個，投資20萬元，可實現(xiàn)廢電解母液回收量達到5 t/a，可獲年效益10萬元。另一個推薦實施方案預(yù)計投資12萬元，預(yù)測可實現(xiàn)殘極率為0，降低人工勞動強度和節(jié)約資源，減少因操作帶來的銀損耗和熔鑄銀損失共5 kg，可獲年效益5萬元。

6 結(jié)語

通過本次清潔生產(chǎn)審核，企業(yè)建立清潔生產(chǎn)體制，基本達到生產(chǎn)全過程的“節(jié)能、降耗、減污、增效”目的，審核效果已達到預(yù)期清潔生產(chǎn)目標。清潔生產(chǎn)方案的實施，取得了較好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。企業(yè)總結(jié)本次清潔生產(chǎn)審核成果，匯總分析各項調(diào)查與審核結(jié)果，尋找廢棄物產(chǎn)生原因和清潔生產(chǎn)機會，實施并評估清潔生產(chǎn)方案，建立和完善持續(xù)推行清潔生產(chǎn)機制。企業(yè)共產(chǎn)生清潔生產(chǎn)方案23項，提出無/低費方案20項，實施了無/低費方案16項，實施率為80%，累計投資1.42萬元，獲得經(jīng)濟效益初步估算為2.8萬元/a。計劃實施無/低費方案4項，預(yù)計投資5.1萬元，預(yù)計經(jīng)濟效益6.2萬元/a。

清潔生產(chǎn)標準是推進清潔生產(chǎn)的重要依據(jù)，而清潔生產(chǎn)標準體系的建立，對我國各行業(yè)清潔生產(chǎn)審核、企業(yè)環(huán)境影響評價、環(huán)境友好企業(yè)評估工作都有著重要的現(xiàn)實作用。清潔生產(chǎn)標準是分析企業(yè)清潔生產(chǎn)潛力、判別企業(yè)清潔生產(chǎn)審核效果的重要依據(jù)。制訂銀電解精煉清潔生產(chǎn)標準既能體現(xiàn)出過程控制的要求，也要體現(xiàn)實現(xiàn)銀電解精煉企業(yè)清潔生產(chǎn)的途徑和方法，滿足清潔生產(chǎn)不斷提高、發(fā)展的特性。有利于企業(yè)發(fā)現(xiàn)差距，挖掘清潔生產(chǎn)潛力，制定清潔生產(chǎn)方面的目標，推廣銀電解精煉清潔生產(chǎn)技術(shù)(如改進廢電解母液處理方式)，促使企業(yè)實施清潔生產(chǎn)。

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