——宁夏天元锰业攻克锰渣循环利用世界性难题
【核心提示】
锰渣的循环利用是一个世界性难题。国际上通用的做法，是按照环保要求在渣库筑坝堆放。
然而，在中国西北，有一个企业并不满足于仅仅符合环保要求，而是谋求在锰渣循环利用方面的引领和超越。这就是在近年来凭借技术进步快速发展，从而坐上世界电解金属锰头把交椅的宁夏天元锰业。
图片说明：天元锰业循环经济项目区建设在推山填壑形成的平台上，未占用一寸耕地。图为项目区一角。
3月3日，宁夏中宁，春意萌生。
宁夏天元锰业在荒山上建成投产的金属锰渣综合利用项目正机声隆隆，全力生产。传送带上，作为成品的水泥熟料正在进行着生产环节的最后“旅行”。
车间外，等待拉运水泥熟料的各种大型车辆排出了几公里。
这是水泥熟料生产线？
是的，日产4500吨，目前在宁夏最大最先进。
但和一般水泥生产企业不同，其原料库内，堆放着各类工业废渣。控制室内，一张配料表上清晰地记录着“锰渣”、“硫酸渣”等原料的配比量。
锰渣，由于其排放量大、筑坝堆放、难处理，向来被业界称为“安全和环保的定时炸弹”，对人们的生产生活安全构成严重威胁。特别是在雨水丰沛的南方，在雨水作用下，锰渣中的多种重金属元素极易溢出，并随地表水流入渠道江河或者渗透到周围的土壤中，且渣坝容易溃坝。
“这是一个世界性难题。”全国电解锰厂长（经理）联谊会会长谭柱中说，可喜的是，宁夏天元锰业在国家有关部委和宁夏相关部门的大力支持下，聘请12名“两院”院士和23位专家教授进行科研攻关，通过巨额投入攻克了一系列技术性难题，破解了锰渣循环利用的世界性难题，彻底解除了电解金属锰生产各环节的环保困扰。
图片说明：宁夏天元锰业集团董事长贾天将(右二)与联合矿业总裁简纳迪·博格柳博夫(右三)
一行洽谈深度合作事宜。
消纳锰渣，拆除“安环定时炸弹”
作为电解金属锰行业最权威的业务指导部门，全国锰业技术委员会负责制定整个行业的相关标准和规划。全国锰业技术委员会委员、技术中心主任谭立群说：“锰渣是电解锰行业最大、最危险的污染源之一。”
“锰渣的成分复杂，含水量高，粒度细，沉淀后为板结块状，极难分散。”谭立群说，一般来说，利用前需采用药剂对锰渣中的重金属锰、镉、硒、铬、砷等进行固化或分离提取，之后才可作为综合利用的原料，成本很高。
其次，锰是一种金属添加剂，锰渣综合利用技术研究投入向来不足。加之受全球经济大势的影响，电解金属锰行业也与其他行业一样陷入了调整期，作为锰渣产生主体的电解锰企业，因为财力所限，往往也是有心无力。
一直以来，锰渣处理的通用方式，基本上都是按照环保要求在渣库筑坝露天堆放。即使在国外，也是如此。
全国电解锰行业每年新增锰渣1000万吨左右。日积月累，数量庞大的锰渣开始与发展争地，并被认为是“安环定时炸弹”。在南方，雨季一来，政府、企业和百姓都害怕某个“定时炸弹”被暴雨“点燃”。
专家认为，宁夏天元锰业位于干旱少雨的中宁，年均降雨量不到200毫米，渣坝相对安全得多，且经过层层防护之后，基本可以排除溃坝和雨水浸润、重金属元素溢出等问题。按照当前行业标准和环保要求，这种锰渣处理方式无可挑剔。
谭立群透露，全国锰业技术委员会正酝酿下一轮行业发展指导意见，但对于锰渣的循环利用，也只能作为倡导，因为难度实在太大，如果作为刚性要求，没有几个企业能够做到。
近年来，一些企业曾探索过利用锰渣制砖或肥料，但因用量太小或产生土壤板结，无法从根本上解决这一问题。
“用量太小，即使技术路线再好也是杯水车薪。要彻底解决锰渣循环利用，必须寻找一个大用量，且消纳过程必须是高温、高热，从而使一些有害元素固化或者改性。”合肥水泥设计研究院研发处主任、教授级高工余学飞说。
然而，在中国西北，有一个企业并不满足于仅仅符合环保要求，而是谋求在锰渣循环利用方面的引领和超越。这就是在近年来凭借技术进步快速发展，从而坐上世界电解金属锰头把交椅的宁夏天元锰业。
图片说明：天元锰业拥有全球最大、最先进的电解金属锰生产线。
技术突破，固废利用率超过50%
2009年以来，天元锰业在自治区经信、环保等部门支持下，先后投入2亿多元，聘请12名“两院”院士和23位专家教授进行科研攻关。
从理论上，专家们的意见出奇一致：使用电解锰渣生产水泥。
电解锰渣的化学成分与水泥原料中硅质原料相近，根据试验，直接掺加4%的锰渣，完全满足水泥配料要求，生产的水泥熟料各项化学物理性能指标合格。
然而，由于电解金属锰成分的复杂性，无法全部直接添加，而是需要大量中间工序。
经过反复试验，科学家们探索出两条间接路径：
第一，对锰渣进行脱氨改性，然后用作水泥缓凝剂。添加量10%时不影响水泥的化学物理性能。经报送国家建筑材料工业水泥能效环保评价检验测试中心检验，结论为：改性电解锰渣样品的放射性、浸出毒性、腐蚀性均符合相关标准要求，改性电解金属锰渣不属于工业危险物，属于一般工业固体废物，其可代替天然石膏及部分混合材用作水泥生产，配料所得水泥的化学和物理性能指标符合国家标准要求。
第二，利用回转窑高温煅烧后，可以用做原料，也可用于活性混合材。
四川大学国家脱硫工程技术中心教授、博士生导师蒋文举对锰渣经回转窑高温煅烧脱硫进行课题研究。他说：“脱硫尾气可以提取废渣中的硫和氨氮，再一次实现了资源的循环利用。”
天津水泥工业设计研究院拥有国内唯一的水泥半工业化实验窑。该研究院高级工程师朱金波如此描述了和天元锰业研究合作的印象：“企业对处理电解锰渣极为迫切，并且已经做了大量准备工作，我们根据企业提供的原料进行了3次配比试验，其中第一、第三方案获得较大成功”。
试验表明，回转窑高温煅烧脱硫后可以在水泥原料配料中掺入10%，而不影响生料特性。经高温煅烧后的锰渣符合用于水泥中火山灰质混合材料特性，作为混合材使用，掺加量可达30%。
加上高温过程中的烧蚀等因素，固废利用率超过50%。
图片说明：投资15亿多元建成的电解锰渣循环利用项目，也是宁夏当前最大的水泥熟料生产线。
“三废”不废，点滴皆是放错位置的资源
全国锰业技术委员会委员曾湘波说，锰渣无害化处理和氨氮回收利用上的技术突破，对于推动电解金属锰行业提升环保水平具有划时代意义。
事实上，在宁夏天元锰业，环保方面的累计投入已经超过18亿多元，实施的节能创新项目多达60多项。除了破解世界性行业难题的废渣循环利用，前两年，天元锰业早已做到了废气循环利用、达标排放，污水不外排。
在宁夏中宁，一条排污沟见证了近年来天元锰业在废水治理方面的努力。
张裕沟曾是一条泄洪沟，后来演变为周边工厂的排污沟。当时，张裕沟两侧分布的企业有宁夏天元锰业、宁夏兴尔泰化工有限公司和宁夏东鑫冶金公司，到底是哪家企业排出的污水？企业之间也曾有过不少的“口水官司”。
2013年春，天元锰业“自断后路”以证清白。工人们填平沟道，整理出20多亩地，全部种上了苜蓿和油葵，使可能的废水没有了去路。如今，这条曾经的排污沟已经绿意茵茵。
走访企业的生产工艺全程，生产用水最后全部集结到投资3.6亿元建成的废水综合治理系统。
在一个80万立方米的废水池前，技术人员介绍说：“集水池有5层防渗层，第一层为黏土层，第二层铺设3毫米厚塑胶板，第三层浇铸20厘米厚钢筋混凝土，第四层刷上玻璃钢防腐层，最上面一层再贴上塑胶板，保证不会渗漏。”
“废水处理采用IMF膜法新技术，对不同性质的废水，采取分质处理的措施，实现废水深度处理、回用、绿化的循环利用链，实现了废水不外排。”企业负责人说，仅水循环一项，每年可以节约用水120万立方米，按当前每立方米3.5元的水价，每年可节约资金420万元”。
废气治理方面，投资5131.6万元，在各生产车间建设了酸雾吸收塔，对酸雾进行回收利用，实现了废气循环利用，达标排放;投资6815.3万元，在原料破碎车间、球磨和制浆、化合等工段建设了全封闭式自动上料输送系统和布袋除尘设施，实现了上料输送自动化，有效的解决了粉尘污染。
“三废”不废，点滴皆是放错位置的资源。
天元锰业的努力方向是：出厂的，只有产品，除此以外，别无其他。
图片说明：与一般水泥熟料生产线不同的是，料库中堆放着包括锰渣在内的各类工业固废。
【链接】产业、资源、能源——
循环，还是循环！
循环经济，是对传统经济发展方式的根本变革，将按照自然生态系统、物质循环和能量流动规律重构经济生态。
宁夏天元锰业依照向前延伸、共栖共生、综合利用、产品多样化的理念，打造循环经济，丰富产品结构，提高抗风险能力，使环境保护和经济发展提高到新的水平。经过不断的研究探索，已形成了产业循环、资源循环、能源循环三条循环经济产业链。
产业循环：生产硫酸用于电解金属锰，生产铬铁、镍铁、电解金属锰用于制造不锈钢，不锈钢经过“冷轧——着色”加工成为高附加值的稀土彩钢板。
资源循环：水循环——电解金属锰工业废水、厂区生活污水分别经过膜处理后回用于生产中作为循环冷却水和环境绿化用水；废渣循环——电解金属锰渣、铬铁渣、石膏制酸渣经过无害化处理后，作为原料用于生产水泥、建筑砌块、复合肥料；酸雾循环——化合和电解过程中产生的酸雾回收利用生产硫酸。
能源循环：铬铁余热发电、硫酸余热发电、水泥余热发电……凡是生产过程有余热产生的环节，都配套余热发电，用于生产和生活用电，最大限度利用热效能，减少热外排。
