譚柱中，張麗云

(1. 全國電解錳廠長(經(jīng)理)聯(lián)誼會，湖南 長沙 410006； 2. 中信大錳礦業(yè)有限責任公司，廣西 南寧 530029)

0 前 言

中國電解金屬錳(以下簡稱：電解錳)工業(yè)誕生已經(jīng)63年了，63年來中國電解錳人始終堅持在做一件事，就是如何用國產(chǎn)貧碳酸錳礦生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價廉的電解錳。

幾十年來，尤其是近20年來，我國的科研院所、學校，尤其是與電解錳工業(yè)相關聯(lián)的設備廠家與我們一起堅持不斷“創(chuàng)新”理念，開展了大量的科學試驗研究，經(jīng)歷了無數(shù)次的挫折，終于使中國電解錳工業(yè)做大做強。

1 中國電解錳工業(yè)目前生產(chǎn)技術(shù)情況

目前，中國電解錳工業(yè)先進的技術(shù)經(jīng)濟指標：直流電耗5 600 kW·h/t；綜合電耗6 200 kW·h/t；金屬回收率≥85%，渣中含錳≤1.5%；勞動生產(chǎn)率90人/萬t。

我們并不滿足目前取得的成績，要繼續(xù)開展科技創(chuàng)新研究。近兩年來，圍繞廢渣無害化、資源化治理，節(jié)能降耗，生產(chǎn)過程機械化、智能化等方面又成功研究出一批新材料、新設備和新工藝。有的已經(jīng)投入工業(yè)生產(chǎn)，有的還在工廠繼續(xù)深入開展工業(yè)試驗，中國電解錳工業(yè)還在繼續(xù)前進[1]。

2 研究及成果

2.1 廢渣無害化及資源化治理

我國南方電解錳企業(yè)幾乎全部采用貧碳酸錳礦石(含Mn 13%～16%)生產(chǎn)電解錳，礦石含錳品位低，渣量大，一般在8～10 t/t，渣含濕量25%以上，溶液中含錳25～36 g/L，(NH4)2SO490～110 g/L，不加治理將對環(huán)境造成嚴重危害，當前，均采用在專門的尾礦庫內(nèi)集中堆放。

要治理好電解錳廢渣決非易事，量大且有害物含量高，我國早在十幾年前就已開始對渣的治理開展了研究，由于多種原因，收效甚微。近幾年來，圍繞廢渣如何治理，又深入開展了試驗，歸結(jié)起來，可以分為火法與濕法這兩條技術(shù)路線。

火法技術(shù)，是基于在高溫下(1 200～1 300℃)硫酸鹽和氨鹽均可分解而回收硫與氨，固體渣則可作為熟料添加到水泥中，添加比例可達到12%～14%。此法特點，可以一次性將渣處理完，硫和氨可以得到回收，缺點是投資大，高溫下回轉(zhuǎn)窯正常運轉(zhuǎn)難度大。該路線沒有大型水泥廠做支撐不易推廣，對中小型電解錳企業(yè)也不適應[2]。

濕法技術(shù)，是基于渣中的錳和氨鹽是水溶性化合物，易于用水洗滌除去。根據(jù)企業(yè)的不同情況，洗滌液可以不同程度返回系統(tǒng)利用，一般在60%左右。如何使用洗滌液獲得最佳效果，即用水少，時間短，MnSO4和(NH4)2SO4除去率高，關鍵是選用何種方式和設備，最佳選擇是在壓濾機上洗，而不是采用多次卸料、制漿再壓濾的方法[2]。

2.1.1 單室空氣穿流壓濾機(廂式)

某公司經(jīng)過多次改進，研究成功適合于錳渣洗滌的新型壓濾機——單室空氣穿流壓濾機(廂式)，在幾個工廠的試驗均取得良好的洗滌效果。當洗水量為渣重的0.36倍時，采用3次循環(huán)洗滌，可溶性錳的洗滌率達到71.37%，這部分洗滌液經(jīng)用簡單辦法除去部分鎂離子后可以全部返回至系統(tǒng)內(nèi)。加大水量再洗渣，可以使渣合乎生產(chǎn)水泥添加料的要求。這部分洗水要送往廢水處理系統(tǒng)。如果工廠附近沒有足夠大的水泥廠吸納全部渣，渣要加堿徹底清除可溶性錳和氨氮，渣才可以達到無害化要求標準集中堆放。

2.1.2 渣的無害化治理工藝

某公司為實現(xiàn)渣的無害化治理做了一項很有益的研究，他們在不改變現(xiàn)有設備的前提下，加入某種藥劑，只用渣重20%的水可以回收渣液中60% MnSO4和60% (NH4)2SO4，若加大水洗量至渣重100%時，可以將渣液中MnSO4降低至3 g/L，(NH4)2SO4降至10 g/L。如果將以上兩種工藝結(jié)合在一起，相信會獲得更滿意的結(jié)果。

渣的資源化則要根據(jù)各地不同情況，做水泥添加劑、磚、填料和肥料等?？偟脑瓌t是以當?shù)厍闆r就地加以解決，不能長途運輸至外地解決。

2.2 節(jié)能和降耗研究成果

2.2.1 新型攪拌機

某公司近兩年推出的稀土永磁電機車直接驅(qū)動攪拌系統(tǒng)，取消了傳統(tǒng)的驅(qū)動方式中的減速機，由電機直接驅(qū)動攪拌器，避免了減速機械密封伴磨損造成的漏油污染和齒輪傳動引起的噪聲污染，經(jīng)過幾個工工廠近兩年的生產(chǎn)實踐，該套裝置具有以下優(yōu)點：①節(jié)能，比傳統(tǒng)裝置節(jié)能30%以上；②降低了維修費用；③安全、而且便于編程，易于實現(xiàn)智能化管理。

2.2.2 新型陰極板和陽極板

某公司多年來潛心研究陰極板的改進，終于研制成功了在機械剝離過程中不變形的陰極板，經(jīng)過3個工廠的生產(chǎn)考核，其中1個工廠已使用近3年，至今保持平整，沒有產(chǎn)生裂紋和變形。除此之外，由于導電銅排與不銹鋼版的聯(lián)接采用了鑲嵌沖壓技術(shù)，兩者接觸十分緊密，導電性能好，降低了槽壓0.15 V，節(jié)電150 kW·h/t ，銅排與不銹鋼板的焊接采用特殊焊接工藝，長時間也不易開裂。

某公司研制的新型陽極板也正在進行試驗，試驗數(shù)據(jù)表明，鑲嵌鋁棒的新型陽極板可節(jié)能達到10 kW·h/t。

2.2.3 二氧化錳還原新工藝

我國有豐富的貧氧化錳礦，含錳20%～23%，比現(xiàn)在電解錳企業(yè)采用的碳酸錳礦含錳高6%～10%，由于四價錳還原成二價錳的工藝長期沒有突破，多種工藝都投資大，成本高，經(jīng)濟上不合理而無法得到推廣。

研究一種投資省、成本低的還原新工藝一直是我們非常關心的課題，某研究院大膽探索，在小型試驗和擴大試驗的成功基礎上推出了氧化錳礦粉懸浮還原焙燒新工藝，采用多級懸浮予熱技術(shù)使氧化錳礦粉在進入主反應器前達到反應溫度，利用主反應器(懸浮焙燒爐)內(nèi)與還原劑快速反應機理在不到1 min時間內(nèi)實現(xiàn)四價錳還原成二價錳的反應過程，設備產(chǎn)能高，根據(jù)水泥工業(yè)生產(chǎn)實踐，一座爐子年處理量可以達到數(shù)十萬噸礦粉，能耗也非常低。每還原1 t不同品位的氧化錳礦耗煤70～80 kg，反應器結(jié)構(gòu)簡單，投資省，一座年處理10萬t氧化錳還原爐固定資產(chǎn)投資僅需600萬元，比已知的還原設備投資成本低，每噸礦還原成本僅100～120元，并可提供全套技術(shù)服務，包括試驗、設計、調(diào)試等全流程、全方位的技術(shù)服務[3]。

2.3 智能化方面的研究

實現(xiàn)電解錳生產(chǎn)過程智能化管理是中國電解錳工業(yè)的目標。為此，我們已經(jīng)努力了近十年，離這一目標已越來越近。

2.3.1 電解極板進出槽自動化管理設備

某公司多年來為中國電解錳工業(yè)提供新型節(jié)能電解槽、隔膜框等設備。在此基礎上，在4年前開始涉足研究電解過程極板進槽與出槽的自動化管理，在試驗車間內(nèi)進行了幾種方案長達3年的比較，終于在去年找到了一個合理方案，該方案特點如下：①勞動生產(chǎn)率大幅提高，產(chǎn)能15 000 t的車間只需要3～4人操作即可完成全部工作，節(jié)省人力10人以上；②操作簡單實用，定位精準度高，有利于生產(chǎn)編程管理從而實現(xiàn)操作管理智能化；③設備適應性廣，對不同企業(yè)只需對器具調(diào)整其余都能做到相互通用，不需改動；④設備維護容易；⑤投資比已知幾種方案都要節(jié)省。

前文提到的某公司研制的新型陰極板為實現(xiàn)極板自動化進出槽創(chuàng)造了必不可少的條件，因為電解錳的電解槽同名極距均在(60±2)m/m，極板如在剝離過程中變形、彎曲，很難實現(xiàn)機械化操作[3]。

3 結(jié) 語

中國電解錳工業(yè)已經(jīng)達到生產(chǎn)能力226萬t，年產(chǎn)量140～150萬t，占全球市場97% 以上，品種齊全，可以滿足全球不同客戶的要求。為了不斷擴大電解錳的市場，只有堅持科技創(chuàng)新，不斷提高勞動生產(chǎn)率，降低各項消耗，搞好環(huán)境保護，實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)。不斷降低生產(chǎn)成本，惟有如此，中國電解錳工業(yè)才能不斷拓寬市場，才能有更加美好的明天。