1、第一章 設計要求和原則1.1 概述本項目為俄羅斯CHEK-SU公司建設的年產8萬噸電解金屬錳項目，生產主原料為公司生產的氧化錳和碳酸錳精礦，采用濕法冶煉工藝，年生產天數330天，年生產產量為80000噸，設計四條電解生產線。采用有硒電解、無鉻鈍化環保工藝，生產中產生的粉塵、酸霧回收利用，廢水全部回收至污水處理站處理后重復使用，廢渣排至尾礦庫堆存，電解冷卻水閉路循環使用。1.2設計指導思想和編制原則1.2.1設計指導思想1、設計執行相關的方針、政策，使設計做到切合實際，技術先進，經濟合理，安全適用。2、 全面貫徹綜合利用俄羅斯CHEK-SU公司錳礦資源的基本方針，有效保護和科學合理開發利用當地資

2、源。3、 優化冶煉工藝流程，在經濟合理的條件下，盡量提高金屬回收率。4、遵循可持續發展的觀念，嚴格執行環境保護法規、安全和工業衛生法規，加強綜合利用，減少三廢排放，完善三廢處理設施，控制對環境的污染，做到環境措施與工程建設“三同時”。5、設計中在各個環節注意節省能源和降低成本。6、嚴格按設計程序開展設計工作，確保設計質量。1.2.2設計原則、產品產量和質量及能源消耗保證值1、建設年產8萬噸電解金屬錳工廠，工廠一次建成投產；2、項目設計生產的產品為含Mn99.8%的電解金屬錳（中華人民共和國黑色冶金行業標準（YB/T051-2003），牌號為DJMnD）；3、主原料采用俄羅斯奇克蘇福克公司生產的

3、碳酸錳礦、氧化錳礦，濕法冶煉生產工藝；4、本項目采用目前行業最新的設備和工藝，對生產過程中產生的廢氣、廢水、廢渣均采取了有效的治理措施，達到清潔生產及環保要求，工藝技術達到目前同行業先進水平；5、本次項目采用的技術經濟指標為：（1）每條電解生產線330天生產量為20000噸，設計四條電解生產線，生產規模80000噸/年（產品合格率為100%）；（2）電解采用SeO2添加劑，正常生產時，電流效率6870%，電流密度320380A/m²，槽電壓為4.24.6V，每噸錳直流電耗6500kWh；（3）項目采用的碳酸錳精礦Mn27%，氧化錳精礦Mn35%，本批次全錳分析結果中，二價錳回收率：8

4、5%；（4）電解金屬錳產品Mn含量達到99.8%，即產品質量符合中華人民共和國黑色冶金行業標準YB/T0512003；6、廢棄場和排放場的再利用，應符合俄羅斯聯邦的衛生和自然保護立法要求。1.3建設規模及產品方案1.3.1建設規模本項目規模為年產8萬噸電解金屬錳。1.3.2工作制度連續工作制，每天三班，每班8小時，年工作330天。1.4廠址位于俄羅斯哈卡斯共和國西拉區圖依姆村。1.5設計范圍原料堆場、汽修車間和加油站、焙燒車間、磨粉車間、化合車間、硫化車間、凈化車間、粗濾車間、精濾車間（二者是否考慮合并在一起，節約土建投資？）、電解車間、尾礦庫、成品車間、供電系統和配電系統、給排水系統、污水處

5、理、硫磺制酸車間、冷卻循環水系統、供熱供暖系統、轉運設施、220kV總降變電站、進廠公路和鐵路。(是否增加全廠監控、地泵房、取水泵房等小子項)1.6 設計標準1、設計和施工標準采用俄羅斯聯邦現行的強制性規定和條例。2、在中國制造并出口的設備和材料采用中國標準，并依照俄羅斯聯邦相關法律取得認證證書，以證明其符合俄羅斯強制標準要求。第二章技術方案2.1工藝技術方案2.1.1金屬錳技術方案2.1.1.1生產方法金屬錳的生產方法有火法冶煉和濕法冶煉。本項目的產品金屬錳采用電解法即濕法冶煉生產。錳礦運入廠后首先進行原料預處理：根據原料到廠的含水分量，經過晾曬或者烘干等系統，使水分達到5%以下，才能進入下

6、一道工序。氧化錳礦還原焙燒得到一氧化錳再進一步磨粉；碳酸錳礦經磨粉得到所需粒度粉料，再用埋刮板輸送機將一氧化錳和碳酸錳礦粉分別送入化合槽浸出，用硫酸將碳酸錳礦和一氧化錳礦粉中的Mn2+浸出獲得硫酸錳混合液礦漿，經一次壓濾固液分離，硫酸錳溶液再經硫化除重金屬雜質、靜置24小時之后，進入二次壓濾，硫酸錳溶液加入電解添加劑，進入合格液池儲存，進入電解車間電解。在電解槽內電解時，陰極析出氫，陽極析出氧氣，控制各種工藝指標達到工藝要求，即可獲得電解金屬錳產品。2.1.1.2產品標準本產品參照中華人民共和國黑色冶金行業標準（YB/T051-2003），生產Mn99.8的電解金屬錳，其化學成分參見表21。表

7、2-1電解金屬錳的牌號及化學成分表牌 號化學成分（質量分數）/%MnCSPSiSeFe不小于不 大 于DJMnD99.80.030.040.0020.010.080.03注：錳含量由減量法減去產品中表列雜質含量總和得到，即（Mn）=100-（C+S+P+Si+Se+Fe）（%）2.1.1.3工藝流程圖電解金屬錳的生產工藝流程詳見圖21。干 燥包 裝剝 離入庫待售電解金屬錳（99.8%）鈍 化清 洗陰極板清 理拋 光重復利用合格液池電 解陽極液池綜合利用渣 場三次壓濾壓添加劑廢水處理池下層液硫 化二次壓濾壓靜 置浸出、氧化、中和一次壓濾硫化劑制酸硫磺碳酸錳礦粉硫酸氨水氧化劑或空氣二氧化錳礦還原焙

8、燒濾 渣陰極板圖2-1 金屬錳生產工藝流程圖2.1.1.4主要生產技術指標項目主要生產技術指標見表22。表2-2 項目主要技術指標表序號指標名稱單位數量一性能保證指標總錳回收率（碳酸錳）%83總錳回收率（二氧化錳）%80可溶錳（二價錳）總回收率%85二主要技術指標1濾渣含水%25以下（取決于壓濾機）2產品合格率%99.73電流效率%65704陰極板電流密度A/m23203805槽電壓V4.24.66電解合格液Mn含量g/L35407陽極液Mn含量g/L1215三工作制度1年工作天數d3302天工作班數班三3班工作時數h8第三章 工藝流程簡述3.1工藝流程系統劃分1） 原料儲存和制備系統；2）

9、浸出系統（礦漿、浸出、氧化、中和）；3） 壓濾系統（固與液分離、硫化、靜置、合格液池）；4） 電解系統（控制槽Mn+2含量，溫度，pH值，電流，陰、陽極板導電）5） 產品處理系統（電解24小時后取錳板、換新板、鈍化、沖洗、烘干、剝離、包裝、入庫）；6） 電解預處理系統（處理不合格陰或陽極板，隔膜布，清槽）；3.2原料儲存和制備系統3.2.1 碳酸錳（MnCO3）和二氧化錳（MnO2）分別設計有MnCO3和MnO2礦，二個月的露天晾曬堆場，一個月封閉式庫房。溫暖季節通過自然干燥，使水分降至5%以下，雨、冬季節根據氣象條件、下雨、下雪時用防滲膜蓋住，有晴天出現時，盡快打開晾曬，移存入庫。3.2.2

10、 硫酸（H2SO4） 硫酸（H2SO4）儲罐采用鋼制外加12cm的巖棉保溫，鋼制抗壓、防腐、防火、防滲、防爆等滿足危化品安全儲存方式，儲罐設計一個，存量2000噸，4天使用量，硫酸的含量98%。3.2.3 氨水氨水儲罐采用鋼制外加12cm的巖棉保溫，鋼制抗壓、防腐、防火、防滲、防爆等滿足危化品安全儲存方式，儲罐設計兩個，每個2000噸，共計4000噸，8天使用量，濃度為5%-10%。氨水的制備利用兩種換熱器。各換熱器均由不銹鋼材質的盤管組成，將液氨氣化和氨水制備放在同一臺設備中，液氨經過進入吸收器與水混合充分吸收，并放出熱量，進入盤管冷卻器進行降溫。通過液氨和水的流量調節氨水的濃度為5%-10

11、%，制備好的氨水，經檢測合格后，送入氨水儲罐。3.2.4 化工用品SDD、SeO2、水玻璃、磷酸、鈍化劑、硫酸銨、硫化鋇、硫化銨、固體硫磺等化工用品，分別按不同化學性質類別的安全規范儲存要求，儲存在化工用品倉庫，倉庫設置有通風、防火、防腐、防滲、防爆等裝置和危化品標識。3.2.5 主要原料和輔助原料消耗表表3-1 主要原料和輔助原料消耗表名稱含量用量時間噸產品單耗噸產品年耗MnCO3（碳酸錳粉）Mn27%77625噸90天4.6噸284625噸MnO2（二氧化錳）Mn35%20250噸90天3.6噸74250噸H2SO4（硫酸）98%2000噸4天2噸（平均值）160000噸NH3·

12、H20（氨水）5%-10%4000m38天100kg（氨）8000噸SDD（福美鈉）95%75噸30天10kg800噸SeO2（二氧化硒）98%15噸30天2kg160噸（水玻璃）（工業級）15噸30天2kg160噸（磷酸）（工業級）15噸30天2kg160噸無鉻鈍化劑（工業級）15噸30天待定(NH3)2SO4（硫酸銨）（工業級）待用待定（硫化銨）（工業級）待用待定（硫化鋇）（工業級）待用待定固體硫磺（S96%）17100噸90天0.32噸62700噸3.2.6 原料制備系統（二氧化錳、碳酸錳、硫磺制酸）3.2.6.1 二氧化錳（MnO2）制備成一氧化錳（MnO）。 首先，得把外運入庫的含M

13、n35%、粒度10mm、水份5%以上的二氧化錳礦，用裝載機送入料倉，再經皮帶計量稱，定量送至天然氣加熱的圓筒烘干機烘干，使水份5%以下，與含固定碳70%的還原煤（添加量15-20%）混合均勻，送進多管豎式焙燒爐進行還原，還原溫度控制在750-850之間，還原率可達到95%以上，經冷卻降溫至50以下入庫。烘干、焙燒二氧化錳量為225噸/日，74250噸/a。 制備原理為：MnO2+ C加熱850MnO+COMnO2+ CO加熱850MnO+CO2 在還原的同時：Fe、Co、Ni、Zn、Cu等氧化物也被還原，給下道工序氧化除鐵及硫化除重金屬，使用的二氧化錳粉和SDD原料量相應增加，但該工藝設計比傳

14、統的反射爐、微波爐、沸騰爐、回轉窯等方法，技術要先進（屬自主創新），環保要清潔，還原率高，操作簡單可控，投資少，運營成本低，在國內已廣泛應用于大工業生產。3.2.6.2 碳酸錳粉（MnCO3）制備首先把外運入庫的含Mn27%、水份5%以上、粒度30mm以下的碳酸錳精礦。根據當時當地的氣象條件，采用晾曬或天然氣加熱的圓筒烘干機烘干方法，使水分控制在5%以下入倉，開始磨粉。3.2.6.3 制粉一氧化錳（MnO）和碳酸錳粉（MnCO3）磨粉利用裝載機從料場送入至料倉，再通過電子秤喂料給單傳動輥壓磨機處理后（生產能力為100-120噸/a），物料經過提升機提升到V選，然后，由旋風機將細粉抽入動態選粉機

15、。通過旋風機收塵和袋式收塵器，把合格的產品送入料倉（100目過篩、95%過篩率），粗粉返回到穩流倉進入輥壓機及配套系統連續進行生產，粉塵收集率99.8%以上，運行穩定，操作簡單可控，但，在設計中要考慮碳酸錳礦和一氧化錳交叉使用該設備的相關配套裝置。采取5天加工碳酸錳粉6000噸，換一天加工一氧化錳礦1200噸。同時，配套兩個1500噸碳酸錳粉料倉系統和一個1500噸一氧化錳粉料倉系統。為了降低噪音，最好把加工時間控制在白天的12小時，若環境允許，也可晚上加工一氧化錳。3.2.6.4 硫磺制酸（1）熔硫工序硫磺庫中的硫磺以裝載機機送入料斗，經園盤給料機，膠帶輸送機送入熔硫工段快速熔硫槽。硫磺貯存

16、于硫磺倉庫。自原料工段來的固體硫磺在快速熔硫槽中，以蒸汽間接加熱，以攪拌器連續攪拌熔融為液體硫磺并進入過濾槽，以過濾泵送入液硫過濾器，過濾分離出泥砂灰塵等雜質。分離后的精硫入中間槽以中間槽泵送入液硫貯罐貯存，間斷地溢流進入爐前精硫槽，以精硫泵送入焚硫轉化工段焚硫爐。（2）焚硫、轉化工序來自業主制備的精硫進入精硫槽，由精硫泵經機械噴咀送入焚硫爐內燃燒制取SO212%左右的爐氣。焚硫爐所需空氣由空氣鼓風機送入干燥塔干燥后送入爐內。出焚硫爐SO2爐氣經廢熱鍋爐回收余熱降溫，以干燥空氣調節SO2濃度至10%、溫度420左右后進入轉化器進行第一次轉化。經第一段催化劑反應后的爐氣以高溫過熱器與飽和蒸汽換熱

17、降溫后進入第二段催化劑。經第二段催化劑反應后的爐氣以熱熱換熱器與第二次轉化氣換熱降溫后進入第三段催化劑。經第三段催化劑反應后的爐氣以冷熱換熱器與第二次轉化氣換熱降溫，再經省煤器與脫鹽水換熱降溫后進入高溫吸收塔。吸收SO3后的爐氣經冷熱換熱器、熱熱換熱器（E301）與SO3氣換熱升溫至425進入轉化器進行第二次轉化。經第四段催化劑反應后的爐氣以低溫過熱器降溫后進入省煤器與軟水換熱降溫后進入干吸工段第二吸收塔進行第二次吸收。經兩次轉化SO2總轉化率達99.9%。（3）干吸、成品工序焚硫所需空氣經鼓風機加壓后入干燥塔，經93%硫酸吸收水分，使含水降至0.1g/Nm3，并經絲網除沫器除沫后進入焚硫工段

18、焚硫爐。干燥塔內噴淋酸出塔入干燥塔循環槽，并以一吸塔循環酸泵串來的98%硫酸調節其濃度，以干燥塔循環酸泵送入干燥塔酸冷卻器冷卻降溫后進干燥塔噴淋。產品93%硫酸，由干燥塔酸冷卻器出口引出經成品酸冷卻器進一步冷卻，經電磁流量計計量后送入成品工段硫酸貯罐貯存。來自轉化工段的第一次轉化氣進入一吸塔，吸收SO3并經纖維除霧器除去酸沫后返回轉化工段進行第二次轉化。一吸塔內噴淋酸出塔入一吸塔循環槽，并以干燥塔循環酸泵串來的98%硫酸調節其濃度，以一吸塔循環酸泵送入一吸塔酸冷卻器冷卻降溫后進一吸塔噴淋。產品98%硫酸，由一吸塔酸冷卻器出口引出經成品酸冷卻器冷卻，經電磁流量計計量后送入成品工段硫酸貯罐貯存。自

19、轉化工段來的第二次轉化氣進入第二吸收塔，吸收SO3并經纖維除霧器除去酸沫后經尾氣吸收裝置吸收二氧化硫后，由煙囪放空。第二吸收塔用98%硫酸噴淋，吸收SO3濃度升高的硫酸進入二吸塔酸循環槽加水調節其濃度，以二吸塔酸循環酸泵送入二吸塔酸冷卻器冷卻降溫后入塔內噴淋。多出來的98%硫酸串入一吸塔循環槽。出二吸塔的尾氣經衛生塔以堿溶液吸收SO2后由煙囪放空。（4）余熱回收從高溫循環泵出口來的高溫濃硫酸，經蒸汽發生器進酸口進入蒸汽發生器管束加熱給水，并產生0.8MPa 的飽和蒸汽；蒸汽發生器酸出口的酸溫降低為200。本鍋爐進行的定期排污，由鍋爐排污管排入地溝。來自脫鹽水站的合格的脫鹽水經脫鹽水加熱器加熱后

20、送入硫酸裝置除氧。經除氧器除氧后的鍋爐給水，由低壓鍋爐給水泵送至低溫熱能回收系統的鍋爐給水加熱器加熱，將溫度從104預熱到170左右。加熱后的鍋爐給水一部分供混合器用作稀釋硫酸以穩定酸濃，大部分送蒸汽發生器產生蒸汽。送入蒸汽發生器的給水量經過給水調節閥通過汽包液位來調節，以保持汽包液位的穩定；送入混合器的給水量由進入高溫吸收塔的濃度來控制。1）高、中溫余熱回收硫磺制酸中可利用的高、中溫余熱分為兩部分：即焚硫部分的高溫余熱和轉化部分的中溫余熱。根據制酸工藝要求，擬在焚硫爐后設置一臺火管廢熱鍋爐；在轉化器一段出口設置一臺高溫過熱器；在轉化器三段（高溫吸收塔進口前）設置一臺省煤器II；在轉化器四段出

21、口設置一臺低溫過熱器及一臺省煤器I。這五臺設備用以回收硫磺制酸工藝生產中產生的高、中溫余熱，即一套硫酸高、中溫余熱回收系統。其中火管廢熱鍋爐為管殼式結構；過熱器為垂直煙道式結構；省煤器為熱管省煤器，結構為垂直煙道式。余熱回收設備均為露天布置。本套硫酸高、中溫余熱回收系統最終將產生3.82MPa、450的中壓過熱蒸汽, 根據工藝條件和裝置規模，經計算本余熱回收系統將產生3.82 MPa、450的中壓過熱蒸汽約28t / h。所產中壓過熱蒸汽大部分用于空氣風機拖動，拖動空氣風機的汽輪機選擇采用背壓式汽輪機，并背壓0.8 MPa飽和蒸汽。其余少部分中壓過熱蒸汽經減溫減壓裝置產出0.8 MPa飽和蒸汽

22、與汽輪機背壓蒸汽合并供給用戶。2）低溫余熱回收來自省煤器的含 SO3 的一次轉化氣體進入熱回收系統的高溫吸收塔。三氧化硫氣體向上經過填料和自上而下經過填料的濃硫酸（99%）逆流接觸接觸，三氧化硫被吸收；吸收三氧化硫后的硫酸濃度約為99.6%，溫度升高約20，流入熱回收塔底，經位于循環泵槽內的高溫循環酸泵將高溫濃硫酸送入蒸汽發生器換熱，產低壓蒸汽，同時酸溫降低約20后再經混合器稀釋到99%的濃度后進入熱回收塔一級噴淋。蒸汽發生器出口有部分硫酸經鍋爐給水加熱器和脫鹽水加熱器回收熱量后串入二吸循環槽。低溫熱回收系統新建標準二級熱回收塔，熱回收塔的二級噴淋酸來自二吸塔上塔酸。為確保一次轉化氣的吸收效率

23、，高溫吸收塔排出的煙氣仍需經一吸塔吸收，然后返回轉化工段。主要技術參數如下：A 設計進塔的SO3 氣體溫度：180B 一次轉化率：95%C 進轉化SO2 氣濃：1011%D 鍋爐給水溫度：104E 設計產蒸壓力： 0.8MPaF 設計產汽率：11t/h(保證產汽量：10t/h)3.2.6.5 制酸物料平衡圖制酸生產物料平衡圖如圖3-1所示。圖3-1 硫磺制酸物料平衡圖3.2.6.6 主要工藝控制指標及技術經濟指標主要工藝指標如下：（1）轉化器進口SO2 濃度：10%（2）催化劑：采用進口催化劑（3）干燥塔出口水分：0.1g/Nm3（4）尾氣排放： 衛生塔停運時：SO2400mg/Nm3，酸霧3

24、0mg/Nm3； 衛生塔投運時：SO2200mg/Nm3，酸霧30mg/Nm3。主要技術經濟指標見表3-1。表3-1 主要技術經濟指標序號指 標 名 稱單 位數 量備 注一建設規模硫酸（98% H2SO4）t/a200000二產品方案1硫酸（98% H2SO4）t/a2000002蒸汽（0.8MPa）t/a1782003余熱發電萬kW.h/a2376三總硫回收率%99.85四原料、材料消耗1硫磺（S96%）t66400進口固體硫磺2釩觸媒t143輕質柴油t40 說明：按該錳礦品位，項目年需16萬噸硫酸，硫磺制酸部分按年產20萬噸規模設計，為了是考慮企業將來運入的錳礦品位會有波動，雜質含量也隨之

25、變化，每噸產品耗酸量將增加；目前可通過減少設備生產天數來實現金屬錳硫酸需求。3.3 浸出系統（礦漿、浸出、氧化、中和）3.3.1 錳礦粉漿化 來自細粉倉的兩種礦粉，通過電子皮帶秤計量送至漿化槽與陽極液（Mn+2 12-15g/L，H2SO4 35-42 g/L）進行礦粉漿化，礦漿的濃度 1：3-4之間，漿化完成后通過漿化槽（V=350m3，4個）與浸出槽的設計底標高差，打開閥門，放入溜槽，自流進浸出槽。3.3.2 浸出、氧化、中和由漿化工序送來的礦漿進入浸出桶（設計：內8000×7500，有效體積V=350m3，共計22個，其中備用2個。（一氧化錳浸出加溫，導致浸出桶使用率下降，占用

26、的時間暫不包括。）。同時加入一定量的硫酸和陽極液進行反應，產生的放熱反應和硫酸稀釋熱及高速離心壓縮機送入的加熱空氣等使浸出槽內浸出液保持65-85之間正常反應，浸出反應完成后，補加陽極液至浸出槽控制液位繼續反應之后，進行空氣或二氧化錳氧化除鐵工序，取樣分析: Mn+2 38-40g/L，Fe1mg/L以下，開始加6-8%氨水中和，pH值控制在6.5-7.2之間。設定浸出、氧化、中和全過程為10小時完成，液固比為6-8：1，放液進入壓濾，每槽每次時間設定2小時，每槽共計：12小時，每個槽每天2次循環使用。由于在浸出槽中浸出過程中有水分的蒸發和損失，分別來自一壓的含錳廢液與廢水，一并回用至浸出槽中

27、循環利用。同時所有浸出槽產生的硫酸酸霧經過酸霧吸收塔吸收、噴淋、中和等工藝，溶液回收至化合槽循環利用，氣體達標排放。3.4 壓濾系統（固與液分離、硫化、靜置、合格液池）3.4.1 固液分離 浸出礦漿，通過打開浸出槽閥門，放入溜槽，進入輸送緩沖槽，礦漿邊攪拌、邊通過礦漿泵送至固液分離箱式壓濾機進行壓濾。該設備功能有自動拉板、自動翻板、氣鼓膜高壓隔膜箱式壓濾機（F=600m2，一次壓12臺，二次壓3臺，三次壓2臺，其中備用3臺，共計：17臺）。該系統布置的壓濾機有規律性循環作業，盡量保持相同的時間間隔，每臺壓濾周期為2小時，一天循環十次左右即可。壓濾分離出固體渣含水份25%。掉入渣倉，進入皮帶輸送機輸送至堆渣場堆存，壓濾分離出硫酸錳液從溜槽自流進硫化槽進行硫化除重金屬：Ni 、Co、Zn、Cu 、Fe等分別1mg/L以下為合格。3.4.2 硫化、靜置、合格液池 硫化后的硫酸錳液通過閥門放入溜槽，流入硫化緩沖攪拌槽，再用礦漿泵送入固液分離壓濾機進行二次壓濾、鼓膜、吹送，濾渣掉入渣倉，進入皮帶輸送機輸送至堆場堆存，硫酸錳液通過系統布置的溜槽進入靜置池靜置2