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摘 要：我国由于人多资源少，节能减排是当前工业企业的一大目标。本文主要就电解金属锰生产企业节能减排的途径进行了探讨，提出了节能和降耗的一些对策。
关键词：电解；金属锰；节能；减排
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
电解金属锰生产企业作为高耗能的冶金行业，其节能减排显得尤其重要，特别是目前国内电解金属锰市场价格较低的情况下，只有狠抓节能减排，努力降低成本，企业才能获得更好的经济效益和社会效益。
一、电解金属锰生产企业电能节约和减少排放的途径
在电解金属锰的生产中，必须就如何提高电流效率，降低电耗，找出有效对策。
（一）采用适宜的电解温度，提高电流效率
金属锰在电解时，温度过低，槽液电阻增大，槽电压升高，电流空耗严重，使电流效率降低。反之，则pH值降低，电解困难，同样降低电流效率。故采用38-45℃的电解温度较为适宜，且可使电流效率相应提高。
（二）适当控制电流密度
通常，随着电流密度升高，电流效率就会增加。但是，过高的电流密度，将会使浓差极化增大，引起其它离子共同放电，从而降低了电流效率。除此之外，还会引起电能在电解电阻上、导线和接触点电阻上的消耗增加。电流密度过低，产量低，电流效率也随之降低，只有将电流密度控制在350-380A/m2之间才能有效提高电流效率。
（三）控制电解液中重金属杂质浓度
由于钴、镍、铁等杂质具有很低的过电电位，加之浓度超过极限范围，就很容易引起共同离子放电，进而使电流效率降低。有资料证明，钴对电流效率影响最大，当它在溶液中的浓度达到4-5mg/L时，电流效率降低20%;铁和镍达到一定浓度时，将使电流效率明显降低。因此，将溶液中的重金属杂质相对除净，是提高电流效率的有效途径。
（四）保持硒或亚硫酸适当的电解液浓度，提高电流效率和单槽产量
由于硒和亚硫酸能提高氢的超电压，抑制了氢的析出，有利于锰的沉积，而且能防止硫酸锰的水解；亚硫酸使电解操作更为稳定，且电流效率也显著提高。当槽液亚硫酸浓度达到0.04g/L时，其电流效率可在65-70%以上，因此，增加硒或亚硫酸在电解溶液中的浓度，是提高电流效率最有效的措施和方法。但溶液中硒或亚硫酸浓度过高，将会影响产品质量。因此，必须适度，一般最高浓度控制在0.04g/L。
（五）适当增大溶液中硫酸铵浓度，保持电流高效率
因为硫酸铵会缓冲溶液pH值，且会提高溶液的导电性能，从而提高电流效率。所以，当溶液中硫酸铵浓度从100g/L增至140g/L时，就会发现电解液的导电性能会明显好转，电流效率随之而提高，故增大电解液中硫酸铵浓度，是提高电流效率的途径之一 。
（六）增加电解槽母排的过流面积，减少电损
母排的过流面积因为太小，以致线路电损增加。当我们把100×20mm的铜排改成120×40mm后，并增大子排的接触面积，其电损明显降低，电解效果甚佳。
（七）防止产品的再损失，可降低电能消耗
由于接触不良而断电，使吸附在阴极上的锰产生“倒溶”，以致电流空耗。除此之外，发酸、发碱也会增加电流的空耗损失，因此，在实际生产中必须重视。
二、电解金属锰生产企业节能技术应用
（一）工艺分析
a、中和
按工艺要求，浸出液余酸必须要求控制在1～2g/L。而碳酸锰的浸出终点时余酸在8～9g／L，因此需要中和，传统采用双飞粉（主要成分为碳酸钙）中和，浪费了大量酸，同时增加渣量，加重了压滤的负担。研究发现采用一氧化锰中和，反应终点余酸仅为2～3g／L，可替代双飞粉，减少液氨的使用，同时也可提高浸出液的锰含量。据测算，采用一氧化锰中和后，每槽（约140m3）约可减少滤渣1.1t，节约液氨0.4t。
b、阳极液、阳极泥回用
阳极液中含有大量的H2SO4、(NH4)2SO4和Mn2+，其主要组分含量见表1
表1 阳极液中主要组分含量
每吨金属锰成品约产生阳极液45m3，回用到浸出工序可节约硫酸1.7t，硫酸铵4.7t、Mn2+0.54t。阳极泥中MnO2占到90％以上，回用到氧化除铁工序，每月可节约MnO2粉约100ｔ。
（二）主要设备与原料分析
a、焙烧设备
二氧化锰还原焙烧生成一氧化锰，传统采用反射炉在800℃高温条件下还原焙烧，反应时间长，以煤炭为能源，产生大气污染物，同时高温条件对工人身体不利。研究表明，锰有微波吸收特性，目前已研制出的微波焙烧设备以电为能源，可连续性进料，机械化操作，是一种清洁、先进的锰矿焙烧工艺。微波焙烧无论从能源的清洁性、污染产生情况、效率与运行操作方式等方面都明显优于传统的反射炉焙烧，符合“减污、增效” 清洁生产的原则。
b、原料
硫化除重金属阶段加入福美钠，福美钠与重金属反应为螯合反应，解决了传统硫化物使用时产生H2S气體的难题，保护了人群健康。
电解液中抗氧化剂二氧化硒加入量约为1.5～2kg／t产品。二氧化硒是一种剧毒品，对皮肤粘膜有较强的刺激性，大量吸入其蒸气可引起化学性支气管炎、化学性肺炎和肺水肿等；同时价格昂贵，近年来市场价达到60万元／ｔ。而二氧化硫也可起到同样的抗氧化效果，因二氧化硫为气态，目前多数采用在静置池加入(NH4)2SO3的方法增加电解液中的二氧化硫的含量，减少了部分二氧化硒的加入。
（三）三废处理
a、滤渣综合利用
压滤包括初压滤与精压滤，均采用板筐压滤，每吨解锰成品，约产生滤渣5～6t，其中主要为初滤渣占90％以上。如厂家电解锰产量约为3万t／a，滤渣生成量约为15～18万t／a。滤渣堆放占用大量的土地，含有大量的Mn、Fe及多种重金属，且滤渣粒度极细，容易进入水、土壤环境，造成环境污染。目前许多厂家都存在滤渣处理难的问题，对当地环境破坏较为严重。
b、中水回用
每吨电解锰成品，约产生2m3工艺废水，主要指钝化废水与洗涤废水。钝化废水是出板时，采用重铬酸钾溶液钝化产品时产生；洗涤废水包括洗板、洗布、洗框、清槽、地面冲洗等。该厂钝化废水产生量约为180m3／d，钝化废水重金属含量高、毒性大，作为危险固废委托外单位处理。
1t金属锰成品约产生洗涤废水1.5m3，其特点是：pH值低，一般在4.5左右；废水中含有Cr6+、Mn2+及NH3-N等有害成分，但是含量不高，悬浮物较多，色度大，对人体健康、作物生长具有严重危害。
目前洗涤废水处理技术主要有：絮凝沉淀法，铁屑微电解法和液膜分离法等。絮凝沉淀法和铁屑微电解法处理电解锰工业废水的研究比较多，技术也比较成熟，并在工业上已经得到应用。用液膜法处理电解锰工业废水的研究较少，但是液膜法处理工业废水能够实现资源回收和环境保护双重功效，投资少、效率高，是一项清洁技术，应用前景广阔。
c、废气防治
废气主要产生在浸出与电解阶段。浸出时反应剧烈，易产生硫酸雾，车间应建在厂区的下风向，采用负压抽风，碳酸钠溶液吸收，有组织高空排放的办法来消除污染。锰粉投料时，传统用人工操作吊车桶加料的方式，难以均匀加料，同时易造成粉尘的飞撒。采用投料车加料，能有效做到均匀加料，避免扬尘。氨气在电解温度38℃～42℃最容易挥发氨气。由于是无组织排放，且点多面广，不好控制，一般通过采用开放式的车间设计，房顶开设天窗，强制通风等降低氨气的浓度，车间工人应戴帽、戴口罩，避免伤害。
参考文献：
[1]张玉林，王运正，高德云．应用冷压球团法处理锰粉矿[J]．中国锰业，2007， 25(1)：42—44．
[2]段文成．云南文山斗南锰业股份有限公司发展循环经济的思考[J]．中国锰业， 2009，27(1)：6—8．
关键词：电解；金属锰；节能；减排
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
电解金属锰生产企业作为高耗能的冶金行业，其节能减排显得尤其重要，特别是目前国内电解金属锰市场价格较低的情况下，只有狠抓节能减排，努力降低成本，企业才能获得更好的经济效益和社会效益。
一、电解金属锰生产企业电能节约和减少排放的途径
在电解金属锰的生产中，必须就如何提高电流效率，降低电耗，找出有效对策。
（一）采用适宜的电解温度，提高电流效率
金属锰在电解时，温度过低，槽液电阻增大，槽电压升高，电流空耗严重，使电流效率降低。反之，则pH值降低，电解困难，同样降低电流效率。故采用38-45℃的电解温度较为适宜，且可使电流效率相应提高。
（二）适当控制电流密度
通常，随着电流密度升高，电流效率就会增加。但是，过高的电流密度，将会使浓差极化增大，引起其它离子共同放电，从而降低了电流效率。除此之外，还会引起电能在电解电阻上、导线和接触点电阻上的消耗增加。电流密度过低，产量低，电流效率也随之降低，只有将电流密度控制在350-380A/m2之间才能有效提高电流效率。
（三）控制电解液中重金属杂质浓度
由于钴、镍、铁等杂质具有很低的过电电位，加之浓度超过极限范围，就很容易引起共同离子放电，进而使电流效率降低。有资料证明，钴对电流效率影响最大，当它在溶液中的浓度达到4-5mg/L时，电流效率降低20%;铁和镍达到一定浓度时，将使电流效率明显降低。因此，将溶液中的重金属杂质相对除净，是提高电流效率的有效途径。
（四）保持硒或亚硫酸适当的电解液浓度，提高电流效率和单槽产量
由于硒和亚硫酸能提高氢的超电压，抑制了氢的析出，有利于锰的沉积，而且能防止硫酸锰的水解；亚硫酸使电解操作更为稳定，且电流效率也显著提高。当槽液亚硫酸浓度达到0.04g/L时，其电流效率可在65-70%以上，因此，增加硒或亚硫酸在电解溶液中的浓度，是提高电流效率最有效的措施和方法。但溶液中硒或亚硫酸浓度过高，将会影响产品质量。因此，必须适度，一般最高浓度控制在0.04g/L。
（五）适当增大溶液中硫酸铵浓度，保持电流高效率
因为硫酸铵会缓冲溶液pH值，且会提高溶液的导电性能，从而提高电流效率。所以，当溶液中硫酸铵浓度从100g/L增至140g/L时，就会发现电解液的导电性能会明显好转，电流效率随之而提高，故增大电解液中硫酸铵浓度，是提高电流效率的途径之一 。
（六）增加电解槽母排的过流面积，减少电损
母排的过流面积因为太小，以致线路电损增加。当我们把100×20mm的铜排改成120×40mm后，并增大子排的接触面积，其电损明显降低，电解效果甚佳。
（七）防止产品的再损失，可降低电能消耗
由于接触不良而断电，使吸附在阴极上的锰产生“倒溶”，以致电流空耗。除此之外，发酸、发碱也会增加电流的空耗损失，因此，在实际生产中必须重视。
二、电解金属锰生产企业节能技术应用
（一）工艺分析
a、中和
按工艺要求，浸出液余酸必须要求控制在1～2g/L。而碳酸锰的浸出终点时余酸在8～9g／L，因此需要中和，传统采用双飞粉（主要成分为碳酸钙）中和，浪费了大量酸，同时增加渣量，加重了压滤的负担。研究发现采用一氧化锰中和，反应终点余酸仅为2～3g／L，可替代双飞粉，减少液氨的使用，同时也可提高浸出液的锰含量。据测算，采用一氧化锰中和后，每槽（约140m3）约可减少滤渣1.1t，节约液氨0.4t。
b、阳极液、阳极泥回用
阳极液中含有大量的H2SO4、(NH4)2SO4和Mn2+，其主要组分含量见表1
表1 阳极液中主要组分含量
每吨金属锰成品约产生阳极液45m3，回用到浸出工序可节约硫酸1.7t，硫酸铵4.7t、Mn2+0.54t。阳极泥中MnO2占到90％以上，回用到氧化除铁工序，每月可节约MnO2粉约100ｔ。
（二）主要设备与原料分析
a、焙烧设备
二氧化锰还原焙烧生成一氧化锰，传统采用反射炉在800℃高温条件下还原焙烧，反应时间长，以煤炭为能源，产生大气污染物，同时高温条件对工人身体不利。研究表明，锰有微波吸收特性，目前已研制出的微波焙烧设备以电为能源，可连续性进料，机械化操作，是一种清洁、先进的锰矿焙烧工艺。微波焙烧无论从能源的清洁性、污染产生情况、效率与运行操作方式等方面都明显优于传统的反射炉焙烧，符合“减污、增效” 清洁生产的原则。
b、原料
硫化除重金属阶段加入福美钠，福美钠与重金属反应为螯合反应，解决了传统硫化物使用时产生H2S气體的难题，保护了人群健康。
电解液中抗氧化剂二氧化硒加入量约为1.5～2kg／t产品。二氧化硒是一种剧毒品，对皮肤粘膜有较强的刺激性，大量吸入其蒸气可引起化学性支气管炎、化学性肺炎和肺水肿等；同时价格昂贵，近年来市场价达到60万元／ｔ。而二氧化硫也可起到同样的抗氧化效果，因二氧化硫为气态，目前多数采用在静置池加入(NH4)2SO3的方法增加电解液中的二氧化硫的含量，减少了部分二氧化硒的加入。
（三）三废处理
a、滤渣综合利用
压滤包括初压滤与精压滤，均采用板筐压滤，每吨解锰成品，约产生滤渣5～6t，其中主要为初滤渣占90％以上。如厂家电解锰产量约为3万t／a，滤渣生成量约为15～18万t／a。滤渣堆放占用大量的土地，含有大量的Mn、Fe及多种重金属，且滤渣粒度极细，容易进入水、土壤环境，造成环境污染。目前许多厂家都存在滤渣处理难的问题，对当地环境破坏较为严重。
b、中水回用
每吨电解锰成品，约产生2m3工艺废水，主要指钝化废水与洗涤废水。钝化废水是出板时，采用重铬酸钾溶液钝化产品时产生；洗涤废水包括洗板、洗布、洗框、清槽、地面冲洗等。该厂钝化废水产生量约为180m3／d，钝化废水重金属含量高、毒性大，作为危险固废委托外单位处理。
1t金属锰成品约产生洗涤废水1.5m3，其特点是：pH值低，一般在4.5左右；废水中含有Cr6+、Mn2+及NH3-N等有害成分，但是含量不高，悬浮物较多，色度大，对人体健康、作物生长具有严重危害。
目前洗涤废水处理技术主要有：絮凝沉淀法，铁屑微电解法和液膜分离法等。絮凝沉淀法和铁屑微电解法处理电解锰工业废水的研究比较多，技术也比较成熟，并在工业上已经得到应用。用液膜法处理电解锰工业废水的研究较少，但是液膜法处理工业废水能够实现资源回收和环境保护双重功效，投资少、效率高，是一项清洁技术，应用前景广阔。
c、废气防治
废气主要产生在浸出与电解阶段。浸出时反应剧烈，易产生硫酸雾，车间应建在厂区的下风向，采用负压抽风，碳酸钠溶液吸收，有组织高空排放的办法来消除污染。锰粉投料时，传统用人工操作吊车桶加料的方式，难以均匀加料，同时易造成粉尘的飞撒。采用投料车加料，能有效做到均匀加料，避免扬尘。氨气在电解温度38℃～42℃最容易挥发氨气。由于是无组织排放，且点多面广，不好控制，一般通过采用开放式的车间设计，房顶开设天窗，强制通风等降低氨气的浓度，车间工人应戴帽、戴口罩，避免伤害。
参考文献：
[1]张玉林，王运正，高德云．应用冷压球团法处理锰粉矿[J]．中国锰业，2007， 25(1)：42—44．
[2]段文成．云南文山斗南锰业股份有限公司发展循环经济的思考[J]．中国锰业， 2009，27(1)：6—8．