從銀川河?xùn)|機(jī)場出發(fā)約140公里，就是寧夏天元錳業(yè)（集團(tuán)）有限公司。這是世界上最大的電解錳生產(chǎn)基地，目前年產(chǎn)電解錳50萬噸，很快會(huì)達(dá)到80萬噸。在新近出爐的寧夏100強(qiáng)企業(yè)中，天元錳業(yè)高居榜首，年?duì)I業(yè)收入超過470億元，高出排名第二位的國網(wǎng)寧夏電力公司94億元。

  “提到冶煉行業(yè)，很多人會(huì)想到污染。天元錳業(yè)之所以能夠壯大，就是因?yàn)榘循h(huán)保放在第一位?！睂幭奶煸i業(yè)有限公司總經(jīng)理焦雙說，對于電解錳來說，錳渣是最大的隱患。天元錳業(yè)的渣場一眼望不到頭，近300萬噸錳渣被整齊地堆放。渣場經(jīng)過了防滲處理，四周建有防風(fēng)墻。不遠(yuǎn)處的一片荒山丘陵之中，一個(gè)占地96萬平方米、庫容達(dá)2300萬立方米的新渣場已經(jīng)在建設(shè)中，僅平整土地一項(xiàng)就花費(fèi)了6000萬元。記者到達(dá)現(xiàn)場時(shí)，平整工作已近尾聲，后續(xù)還要建設(shè)防滲和防風(fēng)抑塵設(shè)施，還需投資1億元左右。

  根據(jù)相關(guān)規(guī)定，錳渣屬于二類固廢，采用堆存處理要建設(shè)防滲設(shè)施。但無論采取什么防滲措施，時(shí)間長了都容易出現(xiàn)問題。焦雙告訴記者，為了消除這一隱患，他們聯(lián)合多家科研單位進(jìn)行研究，最終選定了生產(chǎn)水泥。

  錳渣能生產(chǎn)水泥？

  分多次加入，要進(jìn)行前端處理，加上其他廢渣，可為水泥生產(chǎn)提供50%左右的原料

  在很多人看來，天元錳業(yè)能有今天的發(fā)展不可思議，因?yàn)橹袑帥]有錳礦，更遠(yuǎn)離錳的消費(fèi)市場。天元錳業(yè)用11年時(shí)間，從1500噸的產(chǎn)能發(fā)展到如今的50萬噸規(guī)模，80萬噸的目標(biāo)指日可待。

  沒有了“錳三角”的天然優(yōu)勢，天元錳業(yè)選擇了品位更高的進(jìn)口礦石，從而有效減少了固體廢物產(chǎn)生量。由于品位低，利用國產(chǎn)錳礦生產(chǎn)1噸電解錳，要產(chǎn)生10噸~12噸固體廢物，而天元錳業(yè)利用進(jìn)口礦石，生產(chǎn)1噸電解錳的固廢產(chǎn)生量僅3噸左右。盡管如此，經(jīng)過日積月累，天元錳業(yè)的渣場仍堆存了300萬噸錳渣。而且隨著產(chǎn)能擴(kuò)張，錳渣的增長速度還會(huì)加快。

  焦雙說，圍繞錳渣的利用問題，天元錳業(yè)進(jìn)行了深入研究，“做磚、生產(chǎn)肥料等方案都試過了，最后選擇了生產(chǎn)水泥”。

  宋正平遞給記者的名片上注明的職務(wù)是“天元錳業(yè)硫酸二廠工藝總工程師”，但他說，他其實(shí)一直都是搞水泥的?！板i渣中的三氧化二鋁、二氧化硅等都是水泥中的主要成分，因此，我們與天津水泥設(shè)計(jì)院、合肥水泥設(shè)計(jì)院等聯(lián)合進(jìn)行研發(fā)，最終確定了生產(chǎn)工藝，正在申請相關(guān)專利。”

  但是，利用錳渣生產(chǎn)水泥此前沒有先例，如何加入才不會(huì)對水泥質(zhì)量產(chǎn)生影響？宋正平向記者進(jìn)行了詳細(xì)介紹：生料階段，在水泥生產(chǎn)中可直接加入3%~4%未經(jīng)處理的錳渣與其他原料一起煅燒。熟料階段，錳渣中三氧化硫的含量在25%左右，加入堿性改性劑進(jìn)行混合改性處理后，改性錳渣可作為水泥緩凝劑使用，添加量為水泥熟料重量的7%~8%。將原錳渣進(jìn)行脫硫、脫氨處理，并經(jīng)高溫煅燒后，可有效去除錳渣中的結(jié)晶水。

  經(jīng)過這樣處理后的錳渣可直接添加到水泥熟料中，添加量為水泥熟料重量的10%左右。因?yàn)榻?jīng)過了高溫煅燒處理，兩噸原錳渣能產(chǎn)生1噸脫硫、脫氨后的錳渣。也就是說，在熟料中添加10%的處理錳渣，相當(dāng)于處置了20%的原錳渣?！叭绻谑炝想A段加入10%經(jīng)過處理的錳渣，在生料階段4%的錳渣可以不用添加?！彼握秸f。

  “錳渣經(jīng)過高溫煅燒后，會(huì)產(chǎn)生一定的活性，其各種化學(xué)成分與水泥相似。因此，可加入10%左右的煅燒后錳渣，作為活性混合材，與水泥熟料一起進(jìn)入粉磨站生產(chǎn)水泥?！彼握礁嬖V記者，這樣一來，水泥生產(chǎn)中添加的錳渣占比可達(dá)40%左右。同時(shí)，天元錳業(yè)還有鎳鐵廠、硫酸廠等，產(chǎn)生的包括粉煤灰在內(nèi)的多種廢渣都可用于水泥生產(chǎn)。綜合算來，天元錳業(yè)可以用廢渣代替50%左右的水泥生產(chǎn)原料。

  錳渣能否作為混合材？

  不在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)名錄中，但符合替代混合材標(biāo)準(zhǔn)要求

  但是，目前實(shí)施的《通用硅酸鹽水泥》（GB175—2007）列舉的活性混合材中，并不包括錳渣。宋正平說，作為替代混合材，錳渣符合《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（HJ662—2013）中對于替代混合材的廢物特性要求，不會(huì)對水泥質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，也不是危險(xiǎn)廢物或有機(jī)廢物。這一技術(shù)規(guī)范還規(guī)定了水泥窯協(xié)同處置的固體廢物中重金屬最大允許投加量限值，其中錳為3350mg/kg-cem，錳渣符合要求。

  記者看到了2013年8月國家建筑材料工業(yè)水泥能效環(huán)保評價(jià)檢驗(yàn)測試中心出具的《改性電解錳渣性能測試報(bào)告》，其中結(jié)論顯示，改性電解錳渣樣品的放射性、浸出毒性、腐蝕性均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，改性電解金屬錳渣不屬于工業(yè)危險(xiǎn)廢物，屬于一般工業(yè)固體廢物，其可替代天然石膏

  及部分混合材用作水泥生產(chǎn)，配料所得水泥的化學(xué)和物理性能指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

  “雖然錳渣未被列入目前水泥標(biāo)準(zhǔn)的混合材名錄，但經(jīng)過處理后，完全能夠滿足技術(shù)要求，不會(huì)對水泥質(zhì)量產(chǎn)生危害。我們正在向有關(guān)部門申報(bào)，希望能將錳渣加入混合材名錄?！彼握秸f。此外，利用錳渣生產(chǎn)水泥的兩項(xiàng)工藝正在申請專利，已經(jīng)進(jìn)入公示階段，分別是錳渣改性后作為水泥緩凝劑和錳渣脫硫制硫酸。

  國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心今年3月出具的檢驗(yàn)報(bào)告顯示，天元錳業(yè)所屬天元建材送檢樣品的個(gè)性品質(zhì)指標(biāo)符合GB175—2007中42.5R普通硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)。

  寧夏回族自治區(qū)建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站今年2月出具的檢驗(yàn)報(bào)告顯示，送檢樣品符合GB/T21372—2008中技術(shù)要求的規(guī)定，內(nèi)照射指數(shù)、外照射指數(shù)均符合GB6566—2010中的建筑主體材料指標(biāo)規(guī)定，產(chǎn)品產(chǎn)銷與使用不受限制。[Page]

  記者得知，天元錳業(yè)的水泥項(xiàng)目還有另外一個(gè)銷售渠道——出口。2012年7月9日，寧夏天元錳業(yè)集團(tuán)公司與全球知名跨國礦產(chǎn)資源企業(yè)——英國聯(lián)合礦業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，簽訂了長達(dá)20年的礦石購銷協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，聯(lián)合礦業(yè)每年向天元錳業(yè)出口120萬噸到1000萬噸高品位碳酸錳礦石，并對天元錳業(yè)日產(chǎn)2×4500噸水泥全部包銷。對此，焦雙解釋說，雖然水泥存在運(yùn)輸半徑問題，但因?yàn)樘煸i業(yè)有很多礦石運(yùn)輸車輛、船只，可以將水泥與礦石運(yùn)輸有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物流對流，從而降低運(yùn)輸成本。而且，開采礦石的非洲地區(qū)正好缺少水泥，可以填補(bǔ)當(dāng)?shù)厥袌隹瞻住?

  為什么自己建水泥廠？

  需要進(jìn)行前端處理才能用于水泥生產(chǎn)，前端處理設(shè)備投資近8億元

  與天元建材公司相距不遠(yuǎn)，就有寧夏中寧賽馬水泥有限公司和瀛海水泥公司兩家企業(yè)，在不遠(yuǎn)的中衛(wèi)市還有勝金水泥。焦雙告訴記者，在天元的周邊，有近200萬噸水泥產(chǎn)能。天元錳業(yè)為何沒有選擇與現(xiàn)有水泥企業(yè)合作呢？

  焦雙說，與周邊水泥企業(yè)合作，是他們最早的想法，也進(jìn)行過協(xié)商，當(dāng)?shù)卣策M(jìn)行了協(xié)調(diào)。但是，利用錳渣生產(chǎn)水泥不是直接加進(jìn)去就行，需要進(jìn)行無害化處理，要增加工藝設(shè)備?！叭思冶緛砀傻煤煤玫模瑸槭裁匆鲞@樣的改變？”

  最終，合作協(xié)議沒能達(dá)成，天元錳業(yè)決定自己投資建一個(gè)水泥廠，也就是天元建材有限公司。

  據(jù)悉，對錳渣進(jìn)行前端處理的設(shè)備包括錳渣脫硫、脫氨、高溫煅燒等，總投資近8億元。記者在現(xiàn)場看到，前端處理設(shè)備的建設(shè)安裝正在進(jìn)行中。由于前端處理設(shè)備不到位，天元建材現(xiàn)在的水泥生產(chǎn)中只能在生料階段添加約4%的錳渣。

  在天元建材的料場，堆存著約可供水泥生產(chǎn)使用一周的錳渣，更多錳渣還存放在原來的渣場。相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，水泥廠料場堆放的是二次浸出渣，可直接作為生料加入水泥生產(chǎn)中。渣場堆放的是一次浸出渣，如果要用于水泥生產(chǎn)，還需要進(jìn)行二次浸出，將渣中所含錳進(jìn)一步提取?！艾F(xiàn)在，我們采取的措施是，水泥廠需要多少，就二次浸出多少。前端處理設(shè)備投運(yùn)后，二次浸出量也會(huì)增加?！?

  采訪中，焦雙向記者強(qiáng)調(diào)，天元錳業(yè)投資建設(shè)水泥項(xiàng)目不是為了賺錢，因?yàn)橄啾入娊忮i的利潤，水泥只能算得上蠅頭小利。

  “我們之所以建設(shè)水泥項(xiàng)目，不是為了經(jīng)濟(jì)效益，而是為了長遠(yuǎn)考慮，排除環(huán)境隱患。不然，每年近300萬噸錳渣怎么辦？而且，天元錳業(yè)的產(chǎn)能還在擴(kuò)大?！苯闺p說，現(xiàn)在的4500噸/日生產(chǎn)線是與現(xiàn)在的電解錳產(chǎn)能配套的，待另外一條年產(chǎn)30萬噸的電解錳生產(chǎn)線建成后，另一條4500噸/日的水泥生產(chǎn)線也將配套建設(shè)，“提前建成水泥生產(chǎn)線沒有意義，要與電解錳生產(chǎn)線配套”。

  在焦雙看來，周邊水泥企業(yè)對天元建材的異議，更多是受價(jià)格和成本壓力的影響。他告訴記者，水泥生產(chǎn)中，70%的成本花在原料上，很多水泥廠連粉煤灰都需要購買。但是，天元錳業(yè)產(chǎn)生的錳渣、鎳鐵渣、硫酸渣等廢物可以滿足水泥生產(chǎn)中50%的原料需求，也就相當(dāng)于節(jié)省了30%~40%的原料成本。“現(xiàn)在水泥價(jià)格約230元/噸，我們與其他企業(yè)相比，相當(dāng)于每噸水泥生產(chǎn)成本低近60元左右?！?

  采訪中，焦雙一直強(qiáng)調(diào)，天元錳業(yè)的所有投資項(xiàng)目都是圍繞電解錳產(chǎn)業(yè)進(jìn)行的，都要為錳服務(wù)，水泥也不例外。至于存在的一些非議，焦雙笑言，“走自己的路讓別人說去吧”。

  專家觀點(diǎn)

  錳渣制水泥難點(diǎn)有幾個(gè)？

  如何高效脫硫是難點(diǎn)

  “用錳渣制水泥，主要的好處就是能夠大量消納電解錳渣?！碧旖蛩嘣O(shè)計(jì)研究院工程師朱金波和四川大學(xué)教授蔣文舉在接受記者采訪時(shí)，表達(dá)了同樣的觀點(diǎn)。有不少人研究過電解錳渣的資源化利用途徑，以往提出的方案主要包括制磚、作肥料、鋪路材料、水泥緩凝劑等，但受產(chǎn)品質(zhì)量或技術(shù)的種種限制，這些技術(shù)方案中電解錳渣的添加量均較少，不足以大量消納電解錳渣。但是，電解錳渣需要經(jīng)過高溫煅燒脫硫才能大量用于水泥生產(chǎn)，也會(huì)因此增加生產(chǎn)成本。

  據(jù)朱金波介紹，電解錳渣的主要成分是石膏，含有大量SO3，用作水泥原料時(shí)會(huì)引起燒成系統(tǒng)結(jié)皮堵塞并影響水泥質(zhì)量。水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中要求SO3含量須低于3.5%，硫含量過高會(huì)影響水泥性能，因此無論是將錳渣作為水泥原料還是水泥混合材，都需要先對錳渣進(jìn)行高溫煅燒，令石膏分解而脫除其中的硫。

  “錳渣制水泥的難點(diǎn)在于錳渣的高效脫硫。因石膏的分解溫度較高，而錳渣的成分復(fù)雜，共熔溫度低，導(dǎo)致單純的高溫煅燒脫硫會(huì)出現(xiàn)窯內(nèi)結(jié)圈，難以維持連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。因此，需要采取降低石膏分解溫度的措施，并控制好煅燒溫度和煅燒時(shí)間。”朱金波說。

  寧夏天元錳業(yè)有限公司于2011年開始研究將電解錳渣用于制水泥，做了一系列實(shí)驗(yàn)室研究，并形成了將錳渣高溫煅燒脫硫后再用于生產(chǎn)水泥的方案。為驗(yàn)證這一方案的工業(yè)化可行性，2013年12月寧夏天元錳業(yè)有限公司委托天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司進(jìn)行了錳渣煅燒脫硫半工業(yè)試驗(yàn)，此后天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司又進(jìn)行了一系列關(guān)于錳渣制水泥的研究工作。

  朱金波說：“根據(jù)我們的研究，錳渣制水泥在技術(shù)指標(biāo)上完全符合水泥的標(biāo)準(zhǔn)，但還受到現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對混合材使用的制約。下一步要深入研究，推進(jìn)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的修改，接納錳渣作為活性混合材；但眼前更具可操作性的是將脫硫錳渣用作生產(chǎn)水泥的原料?！?

  蔣文舉告訴記者，對錳渣進(jìn)行高溫煅燒產(chǎn)生的煙氣中，二氧化硫濃度高達(dá)7%~8%，而燃煤電廠煙氣中二氧化硫濃度最高也就只有1%。他說，可以將高溫煅燒煙氣中的硫資源進(jìn)行回收利用，用來生產(chǎn)硫酸，然后回用到電解錳生產(chǎn)工藝中。

  但記者聯(lián)系到蔣文舉的時(shí)候，他正在天元錳業(yè)進(jìn)行一項(xiàng)全新的試驗(yàn)：將含有高濃度二氧化硫的煙氣直接與錳礦進(jìn)行反應(yīng)生成硫酸錳。

  常規(guī)的電解錳生產(chǎn)，是將二氧化錳礦焙燒還原成一氧化錳，再與硫酸反應(yīng)生產(chǎn)硫酸錳，然后進(jìn)行電解。如果這一新工藝能夠試驗(yàn)成功，則可省去錳礦還原焙燒、二氧化硫制硫酸的工藝，直接將二氧化硫煙氣與錳礦反應(yīng)，工藝更簡單。

  “我們正在用現(xiàn)有的錳礦進(jìn)行試驗(yàn)，要找出哪種錳礦更合適。”蔣文舉說。