離子型稀土冶煉環(huán)境治理與工藝優(yōu)化

張選旭， 張潔

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

0 引 言

稀土元素具有優(yōu)異的電、磁、光等特性，是信息、生物、能源等高技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料.我國稀土資源豐富，稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，目前已建立起完整的稀土開采、冶煉及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)體系[1].南方離子型稀土礦制備的稀土富集物，含稀土氧化物90%以上，經(jīng)過鹽酸溶解得到混合氯化稀土溶液，再采用皂化P507、環(huán)烷酸等萃取劑進(jìn)行萃取分離制備99%～99.999%的單一稀土化合物.目前，全國離子型稀土礦的年冶煉分離能力已超過5萬t，生產(chǎn)的稀土產(chǎn)品已成為國防軍工、高新材料等領(lǐng)域必不可少的重要原材料[2].離子型稀土冶煉廠的建立勢必帶來相應(yīng)的環(huán)境治理問題，2011年1月24日環(huán)境保護(hù)部與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451-2011）[3]， 自 2011 年 10 月 1 日起實(shí)施.新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施對稀土冶煉企業(yè)環(huán)境治理提出了更高的要求.本文介紹了某離子型稀土冶煉廠在執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)污染物排放濃度限值環(huán)境治理情況：廢氣治理對酸霧吸收塔酸霧吸收工藝、文丘里水膜除塵設(shè)施除塵工藝進(jìn)行了優(yōu)化；廢水進(jìn)行了分類收集，不同類型的廢水針對性治理，對含重金屬、釷、鈾廢水進(jìn)行了車間排口治理，對草酸沉淀上清液進(jìn)行了草酸、鹽酸回收；廢渣進(jìn)行了分類收集，方便綜合利用和規(guī)范堆放；噪聲治理選用低噪聲設(shè)備，其次采用消聲、隔聲、減震和個(gè)體防護(hù)等措施.在離子型稀土冶煉生產(chǎn)過程中，環(huán)境治理監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果表明：廢氣、廢水、噪聲符合《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及其它相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)污染物排放濃度限值要求.煤渣綜合利用，低放射性固體廢物建庫集中堆放，危險(xiǎn)固體廢物由有資質(zhì)的單位運(yùn)輸、處理，其它廢渣按國家相關(guān)管理辦法規(guī)范治理.

1 環(huán)境治理工藝

1.1 廢氣治理工藝

1）工藝廢氣治理工藝.優(yōu)化工藝廢氣工藝流程見圖1.

圖1 工藝廢氣治理工藝流程

原工藝廢氣治理工藝酸霧吸收塔吸收效率低，稀土原礦分解采用10 m煙囪排空，草酸沉淀稀土未設(shè)置酸霧吸收設(shè)施.優(yōu)化工藝對稀土原礦分解、草酸沉淀稀土等工序產(chǎn)生的氯化氫設(shè)置集風(fēng)罩，經(jīng)排風(fēng)管和抽風(fēng)機(jī)分別引至2臺酸霧吸收塔，再用堿液吸收凈化后經(jīng)25m（稀土原礦分解）、35m（草酸沉淀稀土）高的煙囪排放.

2）灼燒窯廢氣治理工藝.優(yōu)化灼燒窯廢氣治理工藝流程見圖2.

圖2 灼燒窯廢氣、鍋爐煙氣治理工藝流程

原灼燒窯廢氣治理工藝文丘里水膜除塵器除塵、二氧化硫吸收效率低.優(yōu)化工藝改進(jìn)了文丘里水膜除塵器除塵工藝，除塵、二氧化硫吸收效率提高，治理后經(jīng)35m高煙囪排放，沉灰池堿液循環(huán)利用.

3）鍋爐煙氣治理工藝.優(yōu)化鍋爐煙氣治理工藝流程見圖2.

原鍋爐廢氣治理工藝文丘里水膜除塵器除塵、二氧化硫吸收效率低，采用25 m煙囪排空，煙囪排空高度不達(dá)標(biāo).優(yōu)化工藝改進(jìn)了文丘里水膜除塵器除塵工藝，除塵、二氧化硫吸收效率提高，治理后經(jīng)35 m高煙囪排放，沉灰池堿液循環(huán)利用.

1.2 廢水治理工藝

1）原生產(chǎn)廢水治理工藝流程.原生產(chǎn)廢水治理工藝流程見圖3.

圖3 原生產(chǎn)廢水治理工藝流程

2）優(yōu)化生產(chǎn)廢水治理工藝.生產(chǎn)廢水分類見表1， 優(yōu)化生產(chǎn)廢水治理工藝[4-8]流程見圖4.

圖4 優(yōu)化生產(chǎn)廢水治理工藝流程

原生產(chǎn)廢水治理工藝只將廢水收集，未進(jìn)行分類，未進(jìn)行車間排口治理、草酸、鹽酸回收等，治理成本高，效果差.優(yōu)化生產(chǎn)廢水治理工藝，將生產(chǎn)廢水進(jìn)行了分類收集，對含重金屬、釷、鈾廢水進(jìn)行了車間排口治理，對草酸沉淀上清液進(jìn)行了草酸、鹽酸回收，氨離子濃度高的廢水進(jìn)行了曝氣除氨，對可以循環(huán)利用的廢水循環(huán)利用，減少了廢水治理量，降低了廢水治理成本.

1.3 廢渣

原廢渣治理未對廢渣進(jìn)行分類收集.根據(jù)《城市放射性廢物管理辦法》，《放射性廢物的分類》（GB9133-1995），前處理車間產(chǎn)生的酸溶渣、釷鈾渣集中堆放在指定的低放庫內(nèi)，累積一定數(shù)量后聯(lián)系有資質(zhì)單位處理.危險(xiǎn)固體廢物：P507桶、油漆桶、廢燈管、化學(xué)試劑空瓶、化驗(yàn)廢液和重金屬渣由有資質(zhì)環(huán)保股份有限責(zé)任公司運(yùn)輸、處理.煤渣售于某公司綜合利用；廢編織袋售于廢品收購站綜合利用.廢灼燒缽、廢推板、中和渣累積一定數(shù)量后運(yùn)至工業(yè)園集中填埋[9-14].

1.4 噪聲

主要為各種設(shè)備生產(chǎn)的噪聲，首先選用低噪聲設(shè)備，其次采用消聲、隔聲、減震和個(gè)體防護(hù)等措施.

2 監(jiān)測結(jié)果與討論

2.1 廢氣

1）工藝廢氣.酸霧吸收塔出口氯化氫檢測結(jié)果見表2.

2013年9月11日、12日酸霧吸收塔出口氯化氫檢測結(jié)果：4.4 mg/m3、4.1 mg/m3；低于《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451－2011）大氣污染物氯化氫排放濃度限值60 mg/m3，為達(dá)標(biāo)排放.對酸霧吸收工藝進(jìn)行了優(yōu)化，提高了氯化氫的吸收效率，能有效降低酸霧吸收塔出口氯化氫濃度，達(dá)標(biāo)排放.

表2 酸霧吸收塔出口氯化氫檢測結(jié)果 /（m g·m-3）

2）無組織排放廢氣.企業(yè)邊界大氣污染物監(jiān)測結(jié)果見表3.

表3 企業(yè)邊界大氣污染物監(jiān)測結(jié)果 /（m g·m-3）

公司無組織廢氣排放9月11日、12日4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)（廠界南面OA，廠界西南面OB，廠界南面OC，廠界北面OD）氯化氫、氨氣小時(shí)濃度最大值分別為0.144mg/m3、0.122 mg/m3.低于《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451－2011）企業(yè)邊界大氣污染物氯化氫排放濃度限值0.2mg/m3和 《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）[15]二級標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)邊界大氣污染物氨氣排放濃度限值2.0mg/m3，為達(dá)標(biāo)排放.萃取分離采用了無氨皂化工藝，酸分解、草酸沉淀稀土產(chǎn)品采用了集風(fēng)罩收集廢氣，酸霧吸收塔吸收，降低了無組織廢氣氨氣、氯化氫排放濃度，達(dá)標(biāo)排放.

3）灼燒窯廢氣.灼燒窯水膜除塵煙氣排放口監(jiān)測結(jié)果見表4.

表4 灼燒窯水膜除塵煙氣排放口監(jiān)測結(jié)果 /（mg·m-3）

9月11日、12日對灼燒窯水膜除塵出口進(jìn)行監(jiān)測，二氧化硫濃度均值為183 mg/m3、180 mg/m3.低于《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451－2011）二氧化硫排放濃度限值500 mg/m3，為達(dá)標(biāo)排放.優(yōu)化了灼燒窯水膜除塵工藝，提高了二氧化硫去除效果，降低了灼燒窯水膜除塵廢氣排放口二氧化硫濃度，達(dá)標(biāo)排放.

4）鍋爐廢氣.鍋爐水膜除塵煙氣排放口監(jiān)測結(jié)果見表5.

表5 鍋爐水膜除塵煙氣排放口監(jiān)測結(jié)果 /（m g·m-3）

9月11日、12日對燃煤鍋爐水膜除塵出口進(jìn)行監(jiān)測，煙塵濃度均值為 96.7 mg/m3、95.9 mg/m3、二氧化硫濃度均值為718 mg/m3、719 mg/m3.分別低于《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13275-2001）[16]Ⅱ時(shí)段二類區(qū)煙塵排放濃度限值200 mg/m3、二氧化硫排放濃度限值900mg/m3，為達(dá)標(biāo)排放.優(yōu)化了鍋爐水膜除塵工藝，提高了煙塵、二氧化硫去除效果，降低了鍋爐水膜除塵廢氣排放口煙塵、二氧化硫濃度，達(dá)標(biāo)排放.

2.2 廢水

1）前處理車間排口.9月11日、12日對前處理車間排口進(jìn)行取樣，取樣結(jié)果和《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451－2011）車間排放口濃度限值見表6.

表6 前處理車間排口取樣結(jié)果和車間排放口濃度限值 /（m g·L-1）

從表6結(jié)果可見前處理車間排口取樣結(jié)果總鉛、 總鎘、總砷、總鉻、六價(jià)鉻均低于《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451-2011）車間排放口濃度限值，為達(dá)標(biāo)排放.

2）萃取、沉淀車間排口.9月11日、12日對萃取、沉淀車間排口進(jìn)行取樣，取樣結(jié)果和《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451-2011）車間排放口濃度限值見表7.

表7 萃取、沉淀車間排口取樣結(jié)果和車間排放口濃度限值 /（m g·L-1）

從表7可見萃取+沉淀車間排口取樣結(jié)果總鉛、總鎘、總砷、總鉻、六價(jià)鉻均低于《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451-2011）車間排放口濃度限值，為達(dá)標(biāo)排放.

3）廢水總排口.9月11日、12日對廢水總排口進(jìn)行取樣，取樣結(jié)果和 《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451-2011）總排口濃度限值見表8.

表8 廢水總排口取樣結(jié)果和總排放口濃度限值 /（mg·L-1）

從表8可見廢水總排口取樣結(jié)果總化學(xué)需氧量、氨氮、懸浮物、石油類、總磷、總氮、氟化物、總鉛、總鋅、總鎘、總砷、總鉻、六價(jià)鉻均低于《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451-2011）總排口濃度限值，為達(dá)標(biāo)排放.

優(yōu)化生產(chǎn)廢水治理工藝將生產(chǎn)廢水進(jìn)行了分類收集，對含重金屬、釷、鈾廢水進(jìn)行了車間排口治理，對草酸沉淀上清液進(jìn)行了草酸、鹽酸回收，氨離子濃度高的廢水進(jìn)行了曝氣除氨，降低了廢水總排口氨氮、COD、重金屬、釷、鈾等的含量，達(dá)標(biāo)排放.

2.3 噪聲

公司廠界東、南、西、北面4個(gè)方位晝夜噪聲監(jiān)測結(jié)果和《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-2008）[17]表1中3類區(qū)噪聲排放限值見表9.

表9 噪聲監(jiān)測結(jié)果和噪聲排放限值/dB

從表9中可知公司廠界東、南、西、北面4個(gè)方位晝夜噪聲監(jiān)測結(jié)果均低于《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-2008）表1中3類區(qū)噪聲排放限值要求.各種生產(chǎn)設(shè)備降噪措施，首先選用低噪聲設(shè)備，其次采用消聲、隔聲、減震等措施.降低了公司廠界東、南、西、北面4個(gè)方位噪聲，4個(gè)方位晝夜噪聲達(dá)標(biāo)排放.

3 結(jié) 論

1）廢氣達(dá)標(biāo)排放.優(yōu)化廢氣治理工藝，提高了酸霧吸收塔氯化氫吸收率，水膜除塵設(shè)施煙塵、二氧化硫的去除效果.其中：工藝廢氣、灼燒窯廢氣處理后、無組織廢氣氯化氫排放監(jiān)測結(jié)果，符合《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451-2011）相關(guān)排放濃度限值要求；無組織廢氣氨氣排放監(jiān)測結(jié)果，符合《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）二級標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)邊界大氣污染物氨氣排放濃度限值要求；鍋爐廢氣處理后監(jiān)測結(jié)果，符合 《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13275-2001）Ⅱ時(shí)段二類區(qū)相關(guān)排放濃度限值要求.

2）廢水達(dá)標(biāo)排放.優(yōu)化廢水治理工藝，將生產(chǎn)廢水進(jìn)行了分類收集，對含重金屬、釷、鈾廢水進(jìn)行了車間排口治理，對草酸沉淀上清液進(jìn)行了草酸、鹽酸回收，氨離子濃度高的廢水進(jìn)行了曝氣除氨，可循環(huán)利用的廢水循環(huán)利用，廢水資源化，廢水減量化.其中：車間排口廢水、總排口廢水處理后監(jiān)測結(jié)果，符合《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451-2011）相關(guān)排放濃度限值要求；

3）廢渣：對固體廢棄物進(jìn)行分類收集，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定妥善處置.低放射性固體廢物、危險(xiǎn)固體廢物按規(guī)定修建了庫房集中堆放，收集一定數(shù)量的危險(xiǎn)固體廢物交有相應(yīng)資質(zhì)單位運(yùn)輸、處理.煤渣、廢編織袋售于有資質(zhì)單位綜合利用；廢灼燒缽、廢推板作為工業(yè)垃圾在當(dāng)?shù)匾?guī)定的垃圾填埋場集中填埋.

4）各種生產(chǎn)設(shè)備降噪措施，首先選用低噪聲設(shè)備，其次采用消聲、隔聲、減震等措施.晝夜噪聲監(jiān)測結(jié)果符合 《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-2008）表1中3類區(qū)噪聲排放限值要求.

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[15]GB14554-93，惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[16]GB13275-2001，鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[17]GB12348-2008，工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)[S].