天元锰业：为什么我们要建水泥厂

  从银川河东机场出发约140公里，就是宁夏天元锰业（集团）有限公司。这是世界上最大的电解锰生产基地，目前年产电解锰50万吨，很快会达到80万吨。在新近出炉的宁夏100强企业中，天元锰业高居榜首，年营业收入超过470亿元，高出排名第二位的国网宁夏电力公司94亿元。

  “提到冶炼行业，很多人会想到污染。天元锰业之所以能够壮大，就是因为把环保放在第一位。”宁夏天元锰业有限公司总经理焦双说，对于电解锰来说，锰渣是最大的隐患。天元锰业的渣场一眼望不到头，近300万吨锰渣被整齐地堆放。渣场经过了防渗处理，四周建有防风墙。不远处的一片荒山丘陵之中，一个占地96万平方米、库容达2300万立方米的新渣场已经在建设中，仅平整土地一项就花费了6000万元。记者到达现场时，平整工作已近尾声，后续还要建设防渗和防风抑尘设施，还需投资1亿元左右。

  根据相关规定，锰渣属于二类固废，采用堆存处理要建设防渗设施。但无论采取什么防渗措施，时间长了都容易出现问题。焦双告诉记者，为了消除这一隐患，他们联合多家科研单位进行研究，最终选定了生产水泥。

  锰渣能生产水泥？

  分多次加入，要进行前端处理，加上其他废渣，可为水泥生产提供50%左右的原料

  在很多人看来，天元锰业能有今天的发展不可思议，因为中宁没有锰矿，更远离锰的消费市场。天元锰业用11年时间，从1500吨的产能发展到如今的50万吨规模，80万吨的目标指日可待。

  没有了“锰三角”的天然优势，天元锰业选择了品位更高的进口矿石，从而有效减少了固体废物产生量。由于品位低，利用国产锰矿生产1吨电解锰，要产生10吨~12吨固体废物，而天元锰业利用进口矿石，生产1吨电解锰的固废产生量仅3吨左右。尽管如此，经过日积月累，天元锰业的渣场仍堆存了300万吨锰渣。而且随着产能扩张，锰渣的增长速度还会加快。

  焦双说，围绕锰渣的利用问题，天元锰业进行了深入研究，“做砖、生产肥料等方案都试过了，最后选择了生产水泥”。

  宋正平递给记者的名片上注明的职务是“天元锰业硫酸二厂工艺总工程师”，但他说，他其实一直都是搞水泥的。“锰渣中的三氧化二铝、二氧化硅等都是水泥中的主要成分，因此，我们与天津水泥设计院、合肥水泥设计院等联合进行研发，最终确定了生产工艺，正在申请相关专利。”

  但是，利用锰渣生产水泥此前没有先例，如何加入才不会对水泥质量产生影响？宋正平向记者进行了详细介绍：生料阶段，在水泥生产中可直接加入3%~4%未经处理的锰渣与其他原料一起煅烧。熟料阶段，锰渣中三氧化硫的含量在25%左右，加入碱性改性剂进行混合改性处理后，改性锰渣可作为水泥缓凝剂使用，添加量为水泥熟料重量的7%~8%。将原锰渣进行脱硫、脱氨处理，并经高温煅烧后，可有效去除锰渣中的结晶水。

  经过这样处理后的锰渣可直接添加到水泥熟料中，添加量为水泥熟料重量的10%左右。因为经过了高温煅烧处理，两吨原锰渣能产生1吨脱硫、脱氨后的锰渣。也就是说，在熟料中添加10%的处理锰渣，相当于处置了20%的原锰渣。“如果在熟料阶段加入10%经过处理的锰渣，在生料阶段4%的锰渣可以不用添加。”宋正平说。

  “锰渣经过高温煅烧后，会产生一定的活性，其各种化学成分与水泥相似。因此，可加入10%左右的煅烧后锰渣，作为活性混合材，与水泥熟料一起进入粉磨站生产水泥。”宋正平告诉记者，这样一来，水泥生产中添加的锰渣占比可达40%左右。同时，天元锰业还有镍铁厂、硫酸厂等，产生的包括粉煤灰在内的多种废渣都可用于水泥生产。综合算来，天元锰业可以用废渣代替50%左右的水泥生产原料。

  锰渣能否作为混合材？

  不在现行标准名录中，但符合替代混合材标准要求

  但是，目前实施的《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）列举的活性混合材中，并不包括锰渣。宋正平说，作为替代混合材，锰渣符合《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》（HJ662—2013）中对于替代混合材的废物特性要求，不会对水泥质量产生不利影响，也不是危险废物或有机废物。这一技术规范还规定了水泥窑协同处置的固体废物中重金属最大允许投加量限值，其中锰为3350mg/kg-cem，锰渣符合要求。

  记者看到了2013年8月国家建筑材料工业水泥能效环保评价检验测试中心出具的《改性电解锰渣性能测试报告》，其中结论显示，改性电解锰渣样品的放射性、浸出毒性、腐蚀性均符合相关标准要求，改性电解金属锰渣不属于工业危险废物，属于一般工业固体废物，其可替代天然石膏

  及部分混合材用作水泥生产，配料所得水泥的化学和物理性能指标符合国家标准要求。

  “虽然锰渣未被列入目前水泥标准的混合材名录，但经过处理后，完全能够满足技术要求，不会对水泥质量产生危害。我们正在向有关部门申报，希望能将锰渣加入混合材名录。”宋正平说。此外，利用锰渣生产水泥的两项工艺正在申请专利，已经进入公示阶段，分别是锰渣改性后作为水泥缓凝剂和锰渣脱硫制硫酸。

  国家水泥质量监督检验中心今年3月出具的检验报告显示，天元锰业所属天元建材送检样品的个性品质指标符合GB175—2007中42.5R普通硅酸盐水泥标准。

  宁夏回族自治区建筑材料产品质量监督检验站今年2月出具的检验报告显示，送检样品符合GB/T21372—2008中技术要求的规定，内照射指数、外照射指数均符合GB6566—2010中的建筑主体材料指标规定，产品产销与使用不受限制。[Page]

  记者得知，天元锰业的水泥项目还有另外一个销售渠道——出口。2012年7月9日，宁夏天元锰业集团公司与全球知名跨国矿产资源企业——英国联合矿业强强联手，签订了长达20年的矿石购销协议。根据协议，联合矿业每年向天元锰业出口120万吨到1000万吨高品位碳酸锰矿石，并对天元锰业日产2×4500吨水泥全部包销。对此，焦双解释说，虽然水泥存在运输半径问题，但因为天元锰业有很多矿石运输车辆、船只，可以将水泥与矿石运输有效结合，实现物流对流，从而降低运输成本。而且，开采矿石的非洲地区正好缺少水泥，可以填补当地市场空白。

  为什么自己建水泥厂？

  需要进行前端处理才能用于水泥生产，前端处理设备投资近8亿元

  与天元建材公司相距不远，就有宁夏中宁赛马水泥有限公司和瀛海水泥公司两家企业，在不远的中卫市还有胜金水泥。焦双告诉记者，在天元的周边，有近200万吨水泥产能。天元锰业为何没有选择与现有水泥企业合作呢？

  焦双说，与周边水泥企业合作，是他们最早的想法，也进行过协商，当地政府也进行了协调。但是，利用锰渣生产水泥不是直接加进去就行，需要进行无害化处理，要增加工艺设备。“人家本来干得好好的，为什么要做这样的改变？”

  最终，合作协议没能达成，天元锰业决定自己投资建一个水泥厂，也就是天元建材有限公司。

  据悉，对锰渣进行前端处理的设备包括锰渣脱硫、脱氨、高温煅烧等，总投资近8亿元。记者在现场看到，前端处理设备的建设安装正在进行中。由于前端处理设备不到位，天元建材现在的水泥生产中只能在生料阶段添加约4%的锰渣。

  在天元建材的料场，堆存着约可供水泥生产使用一周的锰渣，更多锰渣还存放在原来的渣场。相关负责人告诉记者，水泥厂料场堆放的是二次浸出渣，可直接作为生料加入水泥生产中。渣场堆放的是一次浸出渣，如果要用于水泥生产，还需要进行二次浸出，将渣中所含锰进一步提取。“现在，我们采取的措施是，水泥厂需要多少，就二次浸出多少。前端处理设备投运后，二次浸出量也会增加。”

  采访中，焦双向记者强调，天元锰业投资建设水泥项目不是为了赚钱，因为相比电解锰的利润，水泥只能算得上蝇头小利。

  “我们之所以建设水泥项目，不是为了经济效益，而是为了长远考虑，排除环境隐患。不然，每年近300万吨锰渣怎么办？而且，天元锰业的产能还在扩大。”焦双说，现在的4500吨/日生产线是与现在的电解锰产能配套的，待另外一条年产30万吨的电解锰生产线建成后，另一条4500吨/日的水泥生产线也将配套建设，“提前建成水泥生产线没有意义，要与电解锰生产线配套”。

  在焦双看来，周边水泥企业对天元建材的异议，更多是受价格和成本压力的影响。他告诉记者，水泥生产中，70%的成本花在原料上，很多水泥厂连粉煤灰都需要购买。但是，天元锰业产生的锰渣、镍铁渣、硫酸渣等废物可以满足水泥生产中50%的原料需求，也就相当于节省了30%~40%的原料成本。“现在水泥价格约230元/吨，我们与其他企业相比，相当于每吨水泥生产成本低近60元左右。”

  采访中，焦双一直强调，天元锰业的所有投资项目都是围绕电解锰产业进行的，都要为锰服务，水泥也不例外。至于存在的一些非议，焦双笑言，“走自己的路让别人说去吧”。

  专家观点

  锰渣制水泥难点有几个？

  如何高效脱硫是难点

  “用锰渣制水泥，主要的好处就是能够大量消纳电解锰渣。”天津水泥设计研究院工程师朱金波和四川大学教授蒋文举在接受记者采访时，表达了同样的观点。有不少人研究过电解锰渣的资源化利用途径，以往提出的方案主要包括制砖、作肥料、铺路材料、水泥缓凝剂等，但受产品质量或技术的种种限制，这些技术方案中电解锰渣的添加量均较少，不足以大量消纳电解锰渣。但是，电解锰渣需要经过高温煅烧脱硫才能大量用于水泥生产，也会因此增加生产成本。

  据朱金波介绍，电解锰渣的主要成分是石膏，含有大量SO3，用作水泥原料时会引起烧成系统结皮堵塞并影响水泥质量。水泥产品标准中要求SO3含量须低于3.5%，硫含量过高会影响水泥性能，因此无论是将锰渣作为水泥原料还是水泥混合材，都需要先对锰渣进行高温煅烧，令石膏分解而脱除其中的硫。

  “锰渣制水泥的难点在于锰渣的高效脱硫。因石膏的分解温度较高，而锰渣的成分复杂，共熔温度低，导致单纯的高温煅烧脱硫会出现窑内结圈，难以维持连续稳定生产。因此，需要采取降低石膏分解温度的措施，并控制好煅烧温度和煅烧时间。”朱金波说。

  宁夏天元锰业有限公司于2011年开始研究将电解锰渣用于制水泥，做了一系列实验室研究，并形成了将锰渣高温煅烧脱硫后再用于生产水泥的方案。为验证这一方案的工业化可行性，2013年12月宁夏天元锰业有限公司委托天津水泥工业设计研究院有限公司进行了锰渣煅烧脱硫半工业试验，此后天津水泥工业设计研究院有限公司又进行了一系列关于锰渣制水泥的研究工作。

  朱金波说：“根据我们的研究，锰渣制水泥在技术指标上完全符合水泥的标准，但还受到现行标准对混合材使用的制约。下一步要深入研究，推进现行标准的修改，接纳锰渣作为活性混合材；但眼前更具可操作性的是将脱硫锰渣用作生产水泥的原料。”

  蒋文举告诉记者，对锰渣进行高温煅烧产生的烟气中，二氧化硫浓度高达7%~8%，而燃煤电厂烟气中二氧化硫浓度最高也就只有1%。他说，可以将高温煅烧烟气中的硫资源进行回收利用，用来生产硫酸，然后回用到电解锰生产工艺中。

  但记者联系到蒋文举的时候，他正在天元锰业进行一项全新的试验：将含有高浓度二氧化硫的烟气直接与锰矿进行反应生成硫酸锰。

  常规的电解锰生产，是将二氧化锰矿焙烧还原成一氧化锰，再与硫酸反应生产硫酸锰，然后进行电解。如果这一新工艺能够试验成功，则可省去锰矿还原焙烧、二氧化硫制硫酸的工艺，直接将二氧化硫烟气与锰矿反应，工艺更简单。

  “我们正在用现有的锰矿进行试验，要找出哪种锰矿更合适。”蒋文举说。