离子型稀土冶炼环境治理与工艺优化

张选旭， 张洁

（1.赣州有色冶金研究所，江西 赣州 341000；2.江西南方稀土高技术股份有限公司，江西 赣州341000）

0 引 言

稀土元素具有优异的电、磁、光等特性，是信息、生物、能源等高技术领域和国防建设的重要基础材料.我国稀土资源丰富，稀土产业发展迅速，目前已建立起完整的稀土开采、冶炼及应用产业体系[1].南方离子型稀土矿制备的稀土富集物，含稀土氧化物90%以上，经过盐酸溶解得到混合氯化稀土溶液，再采用皂化P507、环烷酸等萃取剂进行萃取分离制备99%～99.999%的单一稀土化合物.目前，全国离子型稀土矿的年冶炼分离能力已超过5万t，生产的稀土产品已成为国防军工、高新材料等领域必不可少的重要原材料[2].离子型稀土冶炼厂的建立势必带来相应的环境治理问题，2011年1月24日环境保护部与国家质量监督检验检疫总局联合发布《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）[3]， 自 2011 年 10 月 1 日起实施.新标准实施对稀土冶炼企业环境治理提出了更高的要求.本文介绍了某离子型稀土冶炼厂在执行新标准污染物排放浓度限值环境治理情况：废气治理对酸雾吸收塔酸雾吸收工艺、文丘里水膜除尘设施除尘工艺进行了优化；废水进行了分类收集，不同类型的废水针对性治理，对含重金属、钍、铀废水进行了车间排口治理，对草酸沉淀上清液进行了草酸、盐酸回收；废渣进行了分类收集，方便综合利用和规范堆放；噪声治理选用低噪声设备，其次采用消声、隔声、减震和个体防护等措施.在离子型稀土冶炼生产过程中，环境治理监测数据结果表明：废气、废水、噪声符合《稀土工业污染物排放标准》及其它相关标准污染物排放浓度限值要求.煤渣综合利用，低放射性固体废物建库集中堆放，危险固体废物由有资质的单位运输、处理，其它废渣按国家相关管理办法规范治理.

1 环境治理工艺

1.1 废气治理工艺

1）工艺废气治理工艺.优化工艺废气工艺流程见图1.

图1 工艺废气治理工艺流程

原工艺废气治理工艺酸雾吸收塔吸收效率低，稀土原矿分解采用10 m烟囱排空，草酸沉淀稀土未设置酸雾吸收设施.优化工艺对稀土原矿分解、草酸沉淀稀土等工序产生的氯化氢设置集风罩，经排风管和抽风机分别引至2台酸雾吸收塔，再用碱液吸收净化后经25m（稀土原矿分解）、35m（草酸沉淀稀土）高的烟囱排放.

2）灼烧窑废气治理工艺.优化灼烧窑废气治理工艺流程见图2.

图2 灼烧窑废气、锅炉烟气治理工艺流程

原灼烧窑废气治理工艺文丘里水膜除尘器除尘、二氧化硫吸收效率低.优化工艺改进了文丘里水膜除尘器除尘工艺，除尘、二氧化硫吸收效率提高，治理后经35m高烟囱排放，沉灰池碱液循环利用.

3）锅炉烟气治理工艺.优化锅炉烟气治理工艺流程见图2.

原锅炉废气治理工艺文丘里水膜除尘器除尘、二氧化硫吸收效率低，采用25 m烟囱排空，烟囱排空高度不达标.优化工艺改进了文丘里水膜除尘器除尘工艺，除尘、二氧化硫吸收效率提高，治理后经35 m高烟囱排放，沉灰池碱液循环利用.

1.2 废水治理工艺

1）原生产废水治理工艺流程.原生产废水治理工艺流程见图3.

图3 原生产废水治理工艺流程

2）优化生产废水治理工艺.生产废水分类见表1， 优化生产废水治理工艺[4-8]流程见图4.

图4 优化生产废水治理工艺流程

原生产废水治理工艺只将废水收集，未进行分类，未进行车间排口治理、草酸、盐酸回收等，治理成本高，效果差.优化生产废水治理工艺，将生产废水进行了分类收集，对含重金属、钍、铀废水进行了车间排口治理，对草酸沉淀上清液进行了草酸、盐酸回收，氨离子浓度高的废水进行了曝气除氨，对可以循环利用的废水循环利用，减少了废水治理量，降低了废水治理成本.

1.3 废渣

原废渣治理未对废渣进行分类收集.根据《城市放射性废物管理办法》，《放射性废物的分类》（GB9133-1995），前处理车间产生的酸溶渣、钍铀渣集中堆放在指定的低放库内，累积一定数量后联系有资质单位处理.危险固体废物：P507桶、油漆桶、废灯管、化学试剂空瓶、化验废液和重金属渣由有资质环保股份有限责任公司运输、处理.煤渣售于某公司综合利用；废编织袋售于废品收购站综合利用.废灼烧钵、废推板、中和渣累积一定数量后运至工业园集中填埋[9-14].

1.4 噪声

主要为各种设备生产的噪声，首先选用低噪声设备，其次采用消声、隔声、减震和个体防护等措施.

2 监测结果与讨论

2.1 废气

1）工艺废气.酸雾吸收塔出口氯化氢检测结果见表2.

2013年9月11日、12日酸雾吸收塔出口氯化氢检测结果：4.4 mg/m3、4.1 mg/m3；低于《稀土工业污染物排放标准》（GB26451－2011）大气污染物氯化氢排放浓度限值60 mg/m3，为达标排放.对酸雾吸收工艺进行了优化，提高了氯化氢的吸收效率，能有效降低酸雾吸收塔出口氯化氢浓度，达标排放.

表2 酸雾吸收塔出口氯化氢检测结果 /（m g·m-3）

2）无组织排放废气.企业边界大气污染物监测结果见表3.

表3 企业边界大气污染物监测结果 /（m g·m-3）

公司无组织废气排放9月11日、12日4个监测点（厂界南面OA，厂界西南面OB，厂界南面OC，厂界北面OD）氯化氢、氨气小时浓度最大值分别为0.144mg/m3、0.122 mg/m3.低于《稀土工业污染物排放标准》（GB26451－2011）企业边界大气污染物氯化氢排放浓度限值0.2mg/m3和 《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）[15]二级标准企业边界大气污染物氨气排放浓度限值2.0mg/m3，为达标排放.萃取分离采用了无氨皂化工艺，酸分解、草酸沉淀稀土产品采用了集风罩收集废气，酸雾吸收塔吸收，降低了无组织废气氨气、氯化氢排放浓度，达标排放.

3）灼烧窑废气.灼烧窑水膜除尘烟气排放口监测结果见表4.

表4 灼烧窑水膜除尘烟气排放口监测结果 /（mg·m-3）

9月11日、12日对灼烧窑水膜除尘出口进行监测，二氧化硫浓度均值为183 mg/m3、180 mg/m3.低于《稀土工业污染物排放标准》（GB26451－2011）二氧化硫排放浓度限值500 mg/m3，为达标排放.优化了灼烧窑水膜除尘工艺，提高了二氧化硫去除效果，降低了灼烧窑水膜除尘废气排放口二氧化硫浓度，达标排放.

4）锅炉废气.锅炉水膜除尘烟气排放口监测结果见表5.

表5 锅炉水膜除尘烟气排放口监测结果 /（m g·m-3）

9月11日、12日对燃煤锅炉水膜除尘出口进行监测，烟尘浓度均值为 96.7 mg/m3、95.9 mg/m3、二氧化硫浓度均值为718 mg/m3、719 mg/m3.分别低于《锅炉大气污染物排放标准》（GB13275-2001）[16]Ⅱ时段二类区烟尘排放浓度限值200 mg/m3、二氧化硫排放浓度限值900mg/m3，为达标排放.优化了锅炉水膜除尘工艺，提高了烟尘、二氧化硫去除效果，降低了锅炉水膜除尘废气排放口烟尘、二氧化硫浓度，达标排放.

2.2 废水

1）前处理车间排口.9月11日、12日对前处理车间排口进行取样，取样结果和《稀土工业污染物排放标准》（GB26451－2011）车间排放口浓度限值见表6.

表6 前处理车间排口取样结果和车间排放口浓度限值 /（m g·L-1）

从表6结果可见前处理车间排口取样结果总铅、 总镉、总砷、总铬、六价铬均低于《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）车间排放口浓度限值，为达标排放.

2）萃取、沉淀车间排口.9月11日、12日对萃取、沉淀车间排口进行取样，取样结果和《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）车间排放口浓度限值见表7.

表7 萃取、沉淀车间排口取样结果和车间排放口浓度限值 /（m g·L-1）

从表7可见萃取+沉淀车间排口取样结果总铅、总镉、总砷、总铬、六价铬均低于《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）车间排放口浓度限值，为达标排放.

3）废水总排口.9月11日、12日对废水总排口进行取样，取样结果和 《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）总排口浓度限值见表8.

表8 废水总排口取样结果和总排放口浓度限值 /（mg·L-1）

从表8可见废水总排口取样结果总化学需氧量、氨氮、悬浮物、石油类、总磷、总氮、氟化物、总铅、总锌、总镉、总砷、总铬、六价铬均低于《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）总排口浓度限值，为达标排放.

优化生产废水治理工艺将生产废水进行了分类收集，对含重金属、钍、铀废水进行了车间排口治理，对草酸沉淀上清液进行了草酸、盐酸回收，氨离子浓度高的废水进行了曝气除氨，降低了废水总排口氨氮、COD、重金属、钍、铀等的含量，达标排放.

2.3 噪声

公司厂界东、南、西、北面4个方位昼夜噪声监测结果和《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）[17]表1中3类区噪声排放限值见表9.

表9 噪声监测结果和噪声排放限值/dB

从表9中可知公司厂界东、南、西、北面4个方位昼夜噪声监测结果均低于《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）表1中3类区噪声排放限值要求.各种生产设备降噪措施，首先选用低噪声设备，其次采用消声、隔声、减震等措施.降低了公司厂界东、南、西、北面4个方位噪声，4个方位昼夜噪声达标排放.

3 结 论

1）废气达标排放.优化废气治理工艺，提高了酸雾吸收塔氯化氢吸收率，水膜除尘设施烟尘、二氧化硫的去除效果.其中：工艺废气、灼烧窑废气处理后、无组织废气氯化氢排放监测结果，符合《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）相关排放浓度限值要求；无组织废气氨气排放监测结果，符合《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）二级标准企业边界大气污染物氨气排放浓度限值要求；锅炉废气处理后监测结果，符合 《锅炉大气污染物排放标准》（GB13275-2001）Ⅱ时段二类区相关排放浓度限值要求.

2）废水达标排放.优化废水治理工艺，将生产废水进行了分类收集，对含重金属、钍、铀废水进行了车间排口治理，对草酸沉淀上清液进行了草酸、盐酸回收，氨离子浓度高的废水进行了曝气除氨，可循环利用的废水循环利用，废水资源化，废水减量化.其中：车间排口废水、总排口废水处理后监测结果，符合《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）相关排放浓度限值要求；

3）废渣：对固体废弃物进行分类收集，并根据相关规定妥善处置.低放射性固体废物、危险固体废物按规定修建了库房集中堆放，收集一定数量的危险固体废物交有相应资质单位运输、处理.煤渣、废编织袋售于有资质单位综合利用；废灼烧钵、废推板作为工业垃圾在当地规定的垃圾填埋场集中填埋.

4）各种生产设备降噪措施，首先选用低噪声设备，其次采用消声、隔声、减震等措施.昼夜噪声监测结果符合 《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）表1中3类区噪声排放限值要求.

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