削减电解金属锰工艺废水的生产实践.pdf

中国有色冷A卷生产实跋篇?综合利用与环保
削减电解金属锰工艺废水的生产实践
汪启年2,王番',高小娟
(1.中国环境科学研究院,北京100012;2.中国矿业大学化学与环境工程学院,北京10083
[摘要」结合生产实际,分析了电解金属锰废水产生量大的原因。介绍了采用电解金属锰工艺废水全
过程控制技术对金旭治化有限责任公司5000ta电解金属锰生产线进行的政造。生产实践表明:通过
改造,电解液和钝化液挟带量削减65%,废水水量則减80%,通过离子交换几乎全部回收废水中的Mn2
Cr(),将其回用到生产工艺中,有效解决目前电解金属锰废水处理中存在的铬渣二次污染问题。
关键词电解金属锰废水;离子交換;清洁生产
[中图分类号」X703.1
文献标识码]B[文章编号」1672-6103(2012)02-0062-03
锰是国民经济中重要的基础物质,是国家的重解槽起槽直至下一次入槽之间的工艺过程,主要包
要战略资源之一,尤其是200系列不锈钢技术的问括:出槽、钝化、清洗、烘干、剥离、整板、浸液、人槽等
世,推动电解金属锰(简称电解锰)迅速发展为一个若干工序,工艺流程如图1所示(画圈处为有污染物
重要的行业。21世纪以来,我国已成为全球最大的产生工序)
电解锰生产国、消费国,目前全国有近200家电解锰
?极板出槽
锰片钝化
企业。但是电解锰是…个资源、能源消耗高,污
清洗
烘干
染物产生量大的行业,在其生产过程中,会产生大量
抛光
酸洗
电极板理锰片剥?
的工业废水,水量约3-4mれ锰,其pH值低,含有Cr
(VⅥ)、Mn2、NH-N等有害成分,悬浮物多,色度大,
浸液
电极板人槽
产品
对人体健康、作物生长有严重危害?。企业采用传
图1电解锰后序工段流程图
统的“铁一酸还原”法处理电解锰废水时,存在着达
标不稳定、二次污染(铬渣)等缺点,使得企业面临很
经分析,导致电解锰工艺废水产生量大的主要
大的环保压力。中国环境科学研究院根据“源头消原因有:
减、过程控制、末端循环”的清洁生产理念,开发了电
(1)装备现有的后序工段装备简陋,技术落
解锰工艺废水全过程控制技术,并对金旭冶化有限
后。所有工序除起槽使用简单行车外,其余全部为
责任公司的一条500电解锰生产线进行相关技人工操作。阴极板出槽过程中,极板夹带大量电解
术改造,取得了可观的经济与环境效益。
液,散落到地面继而进入废水造成锰离子污染;钝化
电解锰后序工段废水产生量大原因出槽时,阴极板夹带钝化液散落到地面造成铬污染,
使得后续生产过程产生的污染物浓度过高,加重了
分析
末端治理的处理难度。另外更为严重的是工人直接
电解锰后序工段指阴极板在电沉积完成后从电接触重金属废水或暴露在重金属废水环境中,严重
危害了工人的健康。
作者简介」注启年(1985-),男,汉族,安徽桐城人,硕士研究生,主
(2)过程控制在电解、钝化、清洗等主要生产
要从事水污染控制技术的研究
过程中,物料计量、操作方式、时间控制等关键参数
收稿日期]2011-08-29
基金项目:国家水体污染控制与治理专项课题:“稀土、电解锰和黄
取决于工人的经验,离定量和精准运行尚有较大差
金治炼等典型重污染治金行业清洁生产水污染防治技术评估研究距,跑、冒、滴、漏现象非常严重。
与示范”(课题编号20097X07529-005);科技部2010年科研院所专
项资金项目“电解锰电解后序工段连续刷沥逆洗及自控技术”(项日
(3)产品清洗方式电解锰产品清洗主要采用
编号:2010EG166314)
2012年4月第2期
汪启年等:削减电解金属锰工艺废水的生产实践
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高压自来水管直接对阴极板进行清洗,水量大且无表1电解后序工段产生的主要污染物种类和数量
法严格控制,在消耗大量新水的同时导致大量废水
的产生。
产生环节
污染物
数量
(4)用水管理受传统“末端治理”观念影响,
起槽工序电解液(含高浓度锰、硒、氨氮
16.61允
企业关注废水处理甚于废水减量。另外企业用水计
钝化工序
钝化液(含高浓度铬
17.1L止锰
清洗工序
3~4m3/锰
量考核不到位,岗位规程不健全,生产纪录不完
废水(含铬锰、氨氮)
剥离工序粉尘(含高浓度锰、硒、铬、砷)致毒浓度
整,信息交流不够顺畅,没有对员工主动参与废水减
量采取激励措施,厂区内跑、冒、滴、漏现象严重
2技术改造及生产实践
电解锰电解后序工段产生的主要污染物种类和
中国环境科学研究院开发的电解锰工艺废水全
数量如表1所示。
过程控制技术工艺流程如图2所示。
K2cr2o
水
电解门世、一化门刷西,流清洗
烘干
剥离
其它T序
刷沥
废水处理系统
图2电解锰工艺废水的全过程控制技术工艺流程图
工艺装置由两部分组成:(1)阴极板出入电解槽用固定刷沥装置对每片阴极板进行单独连续刷沥
的定位装置以及阴极板的清洗、烘干、剥离等全自动将阴极板表面的钝化液刷沥回落至钝化槽中。
生产线装置;(2)废水处理系统装置。工艺的设计能日前,考虑到技术工业化的要求以及相关行业的经
力与5000ta电解锰生产规模相配套。
验采用刷具进行刷沥,刷具采用高分子复合材料,确
针对电解锰后序工段污染物产生的关键点进行保其适应电解锰行业的作业环境,并且在刷具上设
分析,电解锰工艺废水全过程控制技术做了如下的置垂直运动系统,采用主动、被动相结合的复合刷沥
技术改进。
模式,提高电解液和钝化液的回收率。另外经过现
2.1电解后序工段流水线的改进
场试验,在阴极板电解出槽和钝化出槽刷沥后悬停
将传统的人工操作为主的电解锰后序工段改造等待3秒,即可使阴极板上挟带的电解液和钝化液
成集起槽、钝化、清洗、烘干到剥离、检验、浸油和人仅存原来的1/3左右,污染物(锰、铬)产生量大大减
槽等10多个独立工序于一体的成套流水线,使人工.少。
操作转化为机械自动化生产。物料计量、时间控制2.3清洗工序的改进
等关键参数全部由工业计算机控制,提升电解后序
清洗工序采用自动多级逆流清洗技术,即第
工段的装备水平和过程控制水平。电解锰工艺废水级用第2级洗过的水不断冲洗,最后一级通过针喷
全过程控制技术相关设备均作防腐防酸处理,以适技术定量控制清水用量,实现循环利用清洗水从而
应电解锰的操作环境。抓取阴极板出人电解槽和钝大量减少清水的用量,同时清洗装置采用二组高分
化槽的机械于部分使用成熟的英国运动卡多轴控制子复合材料刷具分布在阴极板两侧,采用喷洗、刷
系统,流水线采用三菱PlC控制系统,确保自动化控洗、淋洗的复合洗涤模式,确保洗涤效果,避免影响
制在运行过程中的稳定可靠。
电解锰产品质量。
2.2阴极板电解出槽和钝化出槽的改进
经过现场多次试验调试,目前清洗装置采用4
针对阴极板电解出槽和钝化出槽时阴极板夹带级逆流清洗,在清洗裝置里增设循环水喷洗位置和
的液体滴、漏、酒的问题,电解锰工艺废水全过程控数量,从多角度复合喷洗;与此同时在阴极板导向根
制技术在阴极板