电解锰电解工艺重金属水污染过程减排成套工艺平台
时间： 2016-01-14
电解锰电解工艺重金属水污染过程减排成套工艺平台
一、技术内容
（一）基本原理
传统的电解锰电解车间铬、镉和铅等重金属产生点位多，如出槽、钝化、清洗、剥离、酸洗及抛光工序。生产现场采用落后的吊装设备，阴极板在吊装过程中挟带的电解液、钝化液及金属粉尘直接洒落到地面或人体，给操作工人的身体健康带来了危害。电解车间大量使用高压水枪冲洗阴极板及洒落在地面上的电解液、钝化液和粉尘，产生了大量的含重金属及高浓度氨氮的废水。本技术以取消高压水枪为目标。对电解车间重金属废水产生量按照“源头控制、过程减排、末端原位循环”方式确定其在全过程各环节削减量。
首先在制液阶段对电解液中重金属元素进行净化，使得电解异常现象明显减少，减少需处理的脏板量及重金属废水产生量。之后以“三次减量”、“二次循环”为技术途径，大大削减阴极板挟带电解液、钝化液及清水使用量；重金属离子铬及含锰、氨氮废水全部回收并循环利用。后续的剥离、整板、酸洗、水洗、抛光及入槽等工序全部用自动化代替人工操作，实行封闭式运行，从而实现了电解锰电解工段阴极板从出槽到入槽所有工序的整体清洁生产。
（二）工艺技术
与传统的人工操作技术相比，本技术由于采用了原位刷沥技术，成功取消浸泡工序，并采用高效三级逆流针喷清洗技术取代人工用高压水枪清洗，大大减少了含重金属离子废水的产生及排放。并在剥离、整板、酸洗、水洗、抛光及入槽等工序均实现了较大的改进，形成了一套集出槽-钝化-除铵-清洗-烘干-剥离-脏板识别及分拣-变形板识别及分拣-酸洗水洗-浸液-入槽等工序为一体的自动化、封闭式清洁生产技术装备。具体的技术改进细节如下：
1）阴极板刷沥技术
针对阴极板电解/钝化出槽时会挟带大量电解液/钝化液，在出槽时使用原位刷沥技术，大大削减挟带的电解液/钝化液，实现了源头控制。
2）出入槽精准定位技术
通过在高浓度酸、碱和烟尘条件下的精准定位技术研究，在大跨度（12米），长距离（65米）运行距离上实现精准定位（±2mm），利用精准导向板定位，实现整槽阴极板的精准出入槽。
3）干法除硫酸铵技术
阴极板上带有大量的硫酸铵结晶，传统工艺采用高压水枪冲洗，产生大量废水。通过研究硫酸铵形成机理及变化规律，开发的干法除硫酸铵结晶设备，减少了废水的产生。
4）高效三级逆流针喷清洗技术
研发逆流清洗中的高效洗涤技术、精确控制水量的洗涤装置、解决了现代化工材料等在逆流清洗中的应用技术难点，并通过优化组合集成高效三级逆流针喷清洗技术。实现了废水总量大幅度削减。
5）自动剥板技术
传统人工剥离不但劳动量大，且会产生大量的含重金属粉尘，后者经水枪冲洗后产生大量含重金属废水。以高频振打取代传统的人工剥离，高频振打在封闭的空间进行，不产生重金属粉尘和废水。该技术的使用，一方面提高了剥离锰片的效率，另一方面减少了粉尘对工人身体健康的危害。
6）脏板、变形板自动识别及分拣技术
研究脏板及变形板物理化学性质（材质、粗糙度、形变等）、光学系统（滤光参数、发光参数等）、图像采集系统（面阵光敏单元、高信噪比图像等）和图像处理系统（特征技术、双通道图像匹配、识别信息、发出信息等）复配技术，研发了阴极板脏板及变形板自动识别及分拣技术。
7）机械手多功能集成技术
开发了多功能机械手系统，以机械手带动刷沥设备和接液托盘，并配有导向定位装置，实现阴极板电解槽出槽挟带液的原位刷沥、阴极板的精准入槽和转运。
（三）技术创新点及特色
与传统的电解后续工段工艺相比，本技术创新点及特色为：
（1）本技术开发的大型成套技术设备从根本上取消了高压水枪。
（2）完成了一次性整体解决电解车间所有重金属水污染源的清洁生产工艺流程，开发了三次减量、两次循环的大型设备。
（3）将摄像头（激光定位）定位、伺服电机、自动控制和工业计算机等高新技术引入电解锰行业。
（4）开发了连续出槽、入槽工艺，提高产量10％以上，电解车间实现自动化操作，显著改善了工人的操作环境，同时减少电解车间用工80%左右。
（5）实现了产业化推广和应用。
二、实施效果
（一）环境效益
以3万吨/年规模生产线为例，通过本技术装备的建设实施，企业可以获得以下环境效益：
（1）回收金属锰约15.6吨/年，回收氨氮约62.88吨/年, 回收铬约90千克/年；
（2）减排废水约72930立方米/年。
（二）经济效益
本技术已建成的3万吨级电解锰示范装置平台，总投资约1800万元，可减少废水排放量约72930立方米/年，节约废水处理成本约291.6万元/年；年回收锰约15.6吨，产生经济效益约18.72万元；年回收铬约90千克，产生经济效益约0.18万元；年回收氨氮约62.88吨，产生经济效益约7.8万元；年节约清水使用量约72930立方米，产生经济效益约29.16万元；由于采用了自动化设备，各个工序减少了用工量，每年可节约人工费用约662.4万元。
（三）关键技术装备
本工艺技术的关键装备包括：（1）阴极板刷沥装置；（2）出入槽精准定位装置；（3）干法除硫酸铵装置；（4）高效三级逆流针喷清洗装置；（5）自动剥板设备；（6）脏板自动识别及分拣设备；（7）变形板自动识别及分拣设备；（8）机械手多功能集成设备。
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