困扰了世界锑都锡矿山锑冶炼上百年的砷碱渣治理难题,或将很快成为历史。
砷碱渣的无害化处理一直都是世界性难题。近两年,在省发改委的牵头协调下,湖南黄金集团联手中南大学、省环科院、赛恩斯环保等单位,历经三次技术迭代,攻克系列难题,研发出“有色冶炼砷碱渣高精度矿化分离及减污降碳资源化利用技术”,并在今年4月底实现项目的系统稳定运行,砷碱渣无害化、减量化和资源化成为现实。
解决世界性的难题
7月7日上午,长沙梅溪湖旁,一场主题为“有色冶炼砷碱渣高精度矿化分离及减污降碳资源化利用关键技术”的评审会在紧张进行。
▲评审会现场。
“项目开发了选择性沉砷工艺,实现砷与碱的高效分离”
“开发了连续盐析砷钠分离技术与设备,产出合格的碳酸氢钠”
“通过高碱/盐体系砷酸复盐高效矿化分离技术,实现砷的高效富集、资源化”
“系统对砷碱渣原料适用性强,实现工业废水的循环利用”……
该技术构思巧妙、创意新颖、流程简洁,令评审会专家眼前一亮。
最终,以中国工程院院士段宁为组长的评审专家组做出结论:“技术突破了砷碱渣传统处置技术的瓶颈,解决了世界性的难题,相关工艺技术达到国际领先水平,为锑冶炼行业的绿色可持续发展以及生态环境的保护提供了技术保障。建议加快推广”。
看到这个结果,该项目总指挥、湖南黄金集团副总经理刘勇,与项目技术负责人、中南大学资源加工与生物工程学院院长孙伟,重重地握了握手。
“评审会汇聚了国内的顶级专家,最终的评审结论,既是对我们技术的权威认定,也提升了我们彻底解决砷碱渣难题的信心。”回忆起当天的情景,孙伟依然格外兴奋。
砷碱渣的危害到底有多大?为何是世界性难题?
孙伟介绍,在锑的精炼过程中,要加入纯碱或片碱进行脱砷处理,由此产生的固体浮渣,就是砷碱渣。砷碱渣不是一般的固废,其中的三氧化二砷俗称“砒霜”,易融水、有剧毒。若处理不善,后果难以想象。
砷碱渣成分复杂,物理与化学性质极不稳定,传统的火法、掩埋等处置方式,极难同时将其所有物质进行无害化处理,还容易造成二次污染。一直以来,砷碱渣的无害化处理都是世界性的难题。
作为“世界锑都”,冷水江有一百二十多年的锑冶炼史,各个时期遗留下的砷碱渣存量已达到15万吨。
▲产出的碳酸氢钠。
锡矿山的下游就是资江、湘江,砷碱渣的无害化处理既是行业高质量发展的必经之路,生态环保的硬性要求,更是确保下游居民安心生活的民心工程。
该技术获权威认定,最有感触的当属冷水江市委书记曾伯怡:“得知评审结果,非常振奋。这么多年,我们一直找不到彻底解决砷碱渣的办法,砷碱渣已经成了整个冷水江的’心病’。我们接下来将全力配合湖南黄金集团和中南大学等企业和部门,期待能彻底解决砷碱渣这个痼疾,真正实现锡矿山绿色发展”。
科研攻坚挑战不断
一场评审会,只有短短数个小时,但新技术的研发到实现工业化,却长达两年,尤其是在调试阶段,更是挑战重重。
彭竣是锑都环保的第一负责人,对实验以及调试过程,有着刻骨铭心的经历:“太难了,中间几度想要放弃”。
2020年底,项目组克服新冠疫情带来的困难,于12月开始带料调试。
因为历史原因,集中渣库堆存了100余家锑冶炼厂的不同时期的砷碱渣,成分特别复杂,导致原可研工艺在实践过程中偏离半工业试验,生产线完全运转不下去。
锑都环保生产技术部副部长沈吉峰打了一个比喻:“就像你往榨汁机里放石头,不但榨不动,机器还被弄坏了”。
面对“硬骨头”,项目组迎难而上:
今年春节,项目组的一线员工平均只休息了2天,大家年29还在开会,初一就陆续回到了生产一线。
3月3日,刘勇在现场组织召开技术专题会,确定了中性中温连续盐析主工艺和酸性高温蒸发结晶备用工艺。3月13日,酸性高温蒸发制盐备用工艺调试成功,产出硫酸钠。
生产线第三次技术迭代随即展开,现场需要多台设备,但锑都环保资金吃紧。关键时刻,湖南黄金集团从下属子公司调拨来一批设备支持调试,解了燃眉之急。
3月18日,中性中温连续盐析工艺开始带料调试。全体技术人员吃住在现场,不间断监测各项数据并做出相应调整,保证生产线稳定运行。这一调试就是5天5夜,大家饿了就啃干粮,累得睁不开眼了,就躺在地板上小睡一会。
▲技术人员在项目现场攻关。
3月23日,生产线开始产出碳酸氢钠产品。4月25日,又经过连续调试,生产线终于达到了连续稳定、抗原料变化冲击能力强、无废水废气排放、经济性好的目标,砷碱渣处理终于取得历史性突破。
中南大学副教授韩海生、博士生田佳,全程参与了调试工作,他们觉得整个过程是累并快乐着:“很荣幸能参与到当地这么重大的环保项目,很有成就感,一切辛苦都值了”。
为冶炼渣处理带来新思路
目前,锑都环保的生产线已经连续稳定运行3个多月,砷碱渣日处理能力达到30吨/天;产出碳酸氢钠1573.2吨,如按照市场价外售,仅产品收入预计每年将超350万。
技术的重大突破为扩大产能打下了坚实的基础,项目组又开始了新的征程。
7月15日下午,刘勇召集各合作单位主要负责人会议,研究下一阶段重点攻关方向。
“现在我们取得了历史性的胜利,但是不能停在原地打转。”刘勇在会上表示,首先要持续优化指标、高效更高效;其次要继续扩大产能,高产更高产。
▲锑都环保生产现场。
据介绍,为提高产能,锑都环保即将对生产线进行再次优化改造。同时,还将申 知识产权、制定行业标准,为项目的长远发展打基础。
谈到项目的成功,湖南黄金集团党委书记、董事长王选祥表示:“项目不仅解决了锑行业高质量发展的瓶颈问题,还带来了其它有色金属冶炼砷渣处置的创新性思路。黄金集团将继续担当国之重器的责任使命,精诚团结中南大学等单位,带领项目组大胆创新,争取更大的成就”。
湖南省生态环境厅总工程师张在峰表示,废渣污染在湖南不止砷碱渣,还有其它废渣问题,希望这项技术能衍生下去,为我省生态环境的改善,做出更大的贡献。
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