中国电解金属锰工业研究进展

谭柱中，张丽云

(1. 全国电解锰厂长(经理)联谊会，湖南 长沙 410006； 2. 中信大锰矿业有限责任公司，广西 南宁 530029)

0 前 言

中国电解金属锰(以下简称：电解锰)工业诞生已经63年了，63年来中国电解锰人始终坚持在做一件事，就是如何用国产贫碳酸锰矿生产出质优价廉的电解锰。

几十年来，尤其是近20年来，我国的科研院所、学校，尤其是与电解锰工业相关联的设备厂家与我们一起坚持不断“创新”理念，开展了大量的科学试验研究，经历了无数次的挫折，终于使中国电解锰工业做大做强。

1 中国电解锰工业目前生产技术情况

目前，中国电解锰工业先进的技术经济指标：直流电耗5 600 kW·h/t；综合电耗6 200 kW·h/t；金属回收率≥85%，渣中含锰≤1.5%；劳动生产率90人/万t。

我们并不满足目前取得的成绩，要继续开展科技创新研究。近两年来，围绕废渣无害化、资源化治理，节能降耗，生产过程机械化、智能化等方面又成功研究出一批新材料、新设备和新工艺。有的已经投入工业生产，有的还在工厂继续深入开展工业试验，中国电解锰工业还在继续前进[1]。

2 研究及成果

2.1 废渣无害化及资源化治理

我国南方电解锰企业几乎全部采用贫碳酸锰矿石(含Mn 13%～16%)生产电解锰，矿石含锰品位低，渣量大，一般在8～10 t/t，渣含湿量25%以上，溶液中含锰25～36 g/L，(NH4)2SO490～110 g/L，不加治理将对环境造成严重危害，当前，均采用在专门的尾矿库内集中堆放。

要治理好电解锰废渣决非易事，量大且有害物含量高，我国早在十几年前就已开始对渣的治理开展了研究，由于多种原因，收效甚微。近几年来，围绕废渣如何治理，又深入开展了试验，归结起来，可以分为火法与湿法这两条技术路线。

火法技术，是基于在高温下(1 200～1 300℃)硫酸盐和氨盐均可分解而回收硫与氨，固体渣则可作为熟料添加到水泥中，添加比例可达到12%～14%。此法特点，可以一次性将渣处理完，硫和氨可以得到回收，缺点是投资大，高温下回转窑正常运转难度大。该路线没有大型水泥厂做支撑不易推广，对中小型电解锰企业也不适应[2]。

湿法技术，是基于渣中的锰和氨盐是水溶性化合物，易于用水洗涤除去。根据企业的不同情况，洗涤液可以不同程度返回系统利用，一般在60%左右。如何使用洗涤液获得最佳效果，即用水少，时间短，MnSO4和(NH4)2SO4除去率高，关键是选用何种方式和设备，最佳选择是在压滤机上洗，而不是采用多次卸料、制浆再压滤的方法[2]。

2.1.1 单室空气穿流压滤机(厢式)

某公司经过多次改进，研究成功适合于锰渣洗涤的新型压滤机——单室空气穿流压滤机(厢式)，在几个工厂的试验均取得良好的洗涤效果。当洗水量为渣重的0.36倍时，采用3次循环洗涤，可溶性锰的洗涤率达到71.37%，这部分洗涤液经用简单办法除去部分镁离子后可以全部返回至系统内。加大水量再洗渣，可以使渣合乎生产水泥添加料的要求。这部分洗水要送往废水处理系统。如果工厂附近没有足够大的水泥厂吸纳全部渣，渣要加碱彻底清除可溶性锰和氨氮，渣才可以达到无害化要求标准集中堆放。

2.1.2 渣的无害化治理工艺

某公司为实现渣的无害化治理做了一项很有益的研究，他们在不改变现有设备的前提下，加入某种药剂，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%时，可以将渣液中MnSO4降低至3 g/L，(NH4)2SO4降至10 g/L。如果将以上两种工艺结合在一起，相信会获得更满意的结果。

渣的资源化则要根据各地不同情况，做水泥添加剂、砖、填料和肥料等。总的原则是以当地情况就地加以解决，不能长途运输至外地解决。

2.2 节能和降耗研究成果

2.2.1 新型搅拌机

某公司近两年推出的稀土永磁电机车直接驱动搅拌系统，取消了传统的驱动方式中的减速机，由电机直接驱动搅拌器，避免了减速机械密封伴磨损造成的漏油污染和齿轮传动引起的噪声污染，经过几个工工厂近两年的生产实践，该套装置具有以下优点：①节能，比传统装置节能30%以上；②降低了维修费用；③安全、而且便于编程，易于实现智能化管理。

2.2.2 新型阴极板和阳极板

某公司多年来潜心研究阴极板的改进，终于研制成功了在机械剥离过程中不变形的阴极板，经过3个工厂的生产考核，其中1个工厂已使用近3年，至今保持平整，没有产生裂纹和变形。除此之外，由于导电铜排与不锈钢版的联接采用了镶嵌冲压技术，两者接触十分紧密，导电性能好，降低了槽压0.15 V，节电150 kW·h/t ，铜排与不锈钢板的焊接采用特殊焊接工艺，长时间也不易开裂。

某公司研制的新型阳极板也正在进行试验，试验数据表明，镶嵌铝棒的新型阳极板可节能达到10 kW·h/t。

2.2.3 二氧化锰还原新工艺

我国有丰富的贫氧化锰矿，含锰20%～23%，比现在电解锰企业采用的碳酸锰矿含锰高6%～10%，由于四价锰还原成二价锰的工艺长期没有突破，多种工艺都投资大，成本高，经济上不合理而无法得到推广。

研究一种投资省、成本低的还原新工艺一直是我们非常关心的课题，某研究院大胆探索，在小型试验和扩大试验的成功基础上推出了氧化锰矿粉悬浮还原焙烧新工艺，采用多级悬浮予热技术使氧化锰矿粉在进入主反应器前达到反应温度，利用主反应器(悬浮焙烧炉)内与还原剂快速反应机理在不到1 min时间内实现四价锰还原成二价锰的反应过程，设备产能高，根据水泥工业生产实践，一座炉子年处理量可以达到数十万吨矿粉，能耗也非常低。每还原1 t不同品位的氧化锰矿耗煤70～80 kg，反应器结构简单，投资省，一座年处理10万t氧化锰还原炉固定资产投资仅需600万元，比已知的还原设备投资成本低，每吨矿还原成本仅100～120元，并可提供全套技术服务，包括试验、设计、调试等全流程、全方位的技术服务[3]。

2.3 智能化方面的研究

实现电解锰生产过程智能化管理是中国电解锰工业的目标。为此，我们已经努力了近十年，离这一目标已越来越近。

2.3.1 电解极板进出槽自动化管理设备

某公司多年来为中国电解锰工业提供新型节能电解槽、隔膜框等设备。在此基础上，在4年前开始涉足研究电解过程极板进槽与出槽的自动化管理，在试验车间内进行了几种方案长达3年的比较，终于在去年找到了一个合理方案，该方案特点如下：①劳动生产率大幅提高，产能15 000 t的车间只需要3～4人操作即可完成全部工作，节省人力10人以上；②操作简单实用，定位精准度高，有利于生产编程管理从而实现操作管理智能化；③设备适应性广，对不同企业只需对器具调整其余都能做到相互通用，不需改动；④设备维护容易；⑤投资比已知几种方案都要节省。

前文提到的某公司研制的新型阴极板为实现极板自动化进出槽创造了必不可少的条件，因为电解锰的电解槽同名极距均在(60±2)m/m，极板如在剥离过程中变形、弯曲，很难实现机械化操作[3]。

3 结 语

中国电解锰工业已经达到生产能力226万t，年产量140～150万t，占全球市场97% 以上，品种齐全，可以满足全球不同客户的要求。为了不断扩大电解锰的市场，只有坚持科技创新，不断提高劳动生产率，降低各项消耗，搞好环境保护，实现清洁化生产。不断降低生产成本，惟有如此，中国电解锰工业才能不断拓宽市场，才能有更加美好的明天。