Research and application of cleaner production evaluation index system for electrolytic manganese industry
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摘要:
清洁生产评价指标体系研究对行业深入推进清洁生产具有重要意义，提出了适用于一般工业行业的“源头控制-过程减排-末端治理-循环利用”全过程清洁生产评价框架模型；构建了由生产工艺及装备等9个一级指标、45个二级指标组成的电解锰行业清洁生产评价指标体系，采用专家咨询-层次分析法确定各指标权重，其中电解锰渣无害化处理率和直流电耗指标的权重分别为0.092和0.050，反映出行业清洁生产的重点和关键点。对3家典型企业的清洁生产水平评价结果表明，案例企业对标Ⅰ级基准得分为40.78~77.26，与清洁生产Ⅰ级水平有差距，指标体系能有效反映电解锰企业的清洁生产水平。结合企业1实际情况，从生产工艺及装备等方面提出10项针对性的清洁生产改造措施建议，为企业推进清洁生产提供参考，也可为行业绿色低碳政策制定提供依据。
Abstract:The research on the evaluation index system of cleaner production is of great significance for various industries to further promote cleaner production. A cleaner production evaluation framework model for the whole process of “pollution source control-process emission reduction-end treatment-recycling” suitable for general industries was put forward. The evaluation index system of cleaner production in electrolytic manganese industry was constructed, which was composed of 9 first-level indicators such as production process and equipment, and 45 second-level indicators. Expert consultation and analytic hierarchy process were used to determine the index weights, and among them, the weights of harmless treatment rate and direct current consumption index of electrolytic manganese slag were 0.092 and 0.050, respectively, which reflected the emphasis and key points of cleaner production in the industry. The evaluation results of the cleaner production level of three typical enterprises showed that the score of the case enterprises was 40.78-77.26, which was lower than the Ⅰ-level of cleaner production. The index system can effectively reflect the cleaner production level of electrolytic manganese enterprises. Combined with the actual condition of Enterprise 1, 10 targeted cleaner production transformation measures were proposed from the aspects of production process and equipment and so on, which could provide a feasible reference for enterprises to promote cleaner production, and also provide a basis for the formulation of green and low-carbon policies in the industry.
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图 2 电解锰行业清洁生产评价指标体系
注：带*的为限定性指标。
Figure 2. Framework of cleaner production evaluation index system for electrolytic manganese industry
图 4 典型企业对标不同清洁生产级别下的评价结果
Figure 4. Evaluation results of typical enterprises under different cleaner production levels
表 1 清洁生产评价框架内容
Table 1. Contents of cleaner production evaluation framework
序号 关键节点 指标要素 1 生产工艺与装备 重点工序生产工艺及污染防治的技术装备要求、自动化控制水平等 2 能源消耗 主要能源消耗、能源利用效率 3 资源消耗 主要资源消耗、资源利用效率，包括但不限于水资源 4 原/辅料消耗 主要原辅料消耗、利用效率 5 资源综合利用 废物再利用、资源化利用 6 污染物产生
与排放污染物产生量和排放量，应涵盖产生量大的常规污染物、行业特征污染物 7 碳排放 产品碳排放强度、降碳指标 8 产品特征 产品合格率、产品中有毒有害物质限量等 9 清洁生产管理 环境法律法规标准符合情况，清洁生产组织、管理及实施情况，企业用能用水管理、废物管理、环境信息公开等 
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表 2 平均随机一致性指标取值
Table 2. Value of mean random consistency index
n RI n RI 1 0 6 1.24 2 0 7 1.32 3 0.58 8 1.41 4 0.94 9 1.45 5 1.12
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表 3 电解锰行业清洁生产评价指标及基准值
Table 3. Cleaner production evaluation index and reference value of electrolytic manganese industry
一级指标 一级指标权重 二级指标 单位 二级指标权重 清洁生产水平基准值 I级 Ⅱ级 Ⅲ级 生产工艺
及装备0.22 制粉设备 0.05 采用封闭负压粉碎系统 能耗在25 kW∙h/t
矿粉以下能耗在35 kW∙h/t
矿粉以下能耗在40 kW∙h/t
矿粉以下粉尘管控 0.05 采取封闭式或防扬散贮存，贮存仓库配通风设施；输送机输送、全封闭输送通道；自动进料、设置封闭进料斗，上料过程无粉尘产生；破碎、焙烧、出料工段应安装除尘设施，无明显粉尘逸散 固液分离设备 0.12 满足锰渣滤饼含水率≤24% 满足锰渣滤饼含水率≤26% 电解槽 0.10 耐腐蚀工程塑料或其他非木质耐腐蚀材料电解槽，且电解槽架空安装 耐腐蚀工程塑料或其他非木质耐腐蚀材料
电解槽阴极板出槽方式 0.10 具有刷沥、槽液回收 夹具吊装方式出槽 钝化工艺 0.12 采用免钝化工艺或使用无铬钝化剂 钝化/清洗装备 0.10 具有刷沥、槽液回收的钝化设施；节水清洗设施 采用轨道移动式钝化槽集中钝化；节水清洗设施 采用固定钝化槽集中钝化；节水清洗设施 剥离方式 0.06 自动机械剥离 人工辅助机械剥离 人工剥离 化合酸雾吸收装置* 0.08 安装酸雾吸收装置，处理达标 电解车间氨气防控设施 0.08 设置氨气处理设施；电解车间外部无组织氨浓度达到GB 14554—1993《恶臭污染物排放标准》三级标准 设置强制通风设施；
电解车间外部无组织氨浓度达到GB 14554—1993
三级标准防腐防渗漏措施 0.05 生产车间地面、废水收集和处理系统，满足GB/T 50046—2018《工业建筑防腐蚀设计规范》中建筑物防护的地面、构筑物的防腐要求 给排水系统* 0.05 清污分离、雨污分离，分质处理 清洁方式运输比例 % 0.04 40 20 能源消耗 0.05 直流电耗 kW∙h/t 1.00 ≤5 800（如采用无硒电解，≤7 500） ≤6 000（如采用无硒电解，≤8 000） ≤6 300（如采用无硒电解，≤8 500） 水资源消耗 0.12 单位产品取水量* m3/t 0.35 ≤2 ≤3 ≤4 工业用水重复利用率 % 0.30 ≥90 ≥85 ≥80 废水处理及回用率* 0.35 设废水处理站，处理达标后100%回用于工艺 设废水处理站，处理达标后部分废水回用于工艺 原/辅料消耗 0.07 酸溶性锰综合回收率 0.60 ≥88%（原料为碳酸锰矿）；≥90%（原料为二氧化锰矿） ≥86%（原料为碳酸锰矿）；≥88%（原料为二氧化锰矿） ≥83%（原料为碳酸锰矿）；≥85%（原料为二氧化锰矿） 二氧化硒（或二氧化硫）单耗 kg/t 0.40 ≤1.0（二氧化硒）；
≤20（二氧化硫）≤1.2（二氧化硒）；
≤25（二氧化硫）≤1.5（二氧化硒）；
≤30（二氧化硫）资源综合利用 0.14 渣库渗滤液收集处理率 0.17 100%收集、100%回用或处理达标 电解锰渣无害化处理率* % 0.66 100 电解锰渣综合利用率 % 0.17 ≥25 ≥15 ≥5 污染物产生与排放 0.20 单位产品废水产生量（处理前）* m3/t 0.15 ≤1 ≤2 ≤3 单位产品废水总锰产生量 g/t 0.06 ≤1200 ≤2 000 ≤3000 单位产品废水六价铬产生量* g/t 0.06 ≤0.1 单位产品废水氨氮产生量* g/t 0.04 ≤1200 ≤2 000 ≤3000 单位产品废水COD产生量 g/t 0.04 ≤150 ≤400 ≤550 单位产品废水总锰排放量 g/t 0.07 ≤0.50 ≤0.80 ≤2.00 单位产品废水六价铬排放量* g/t 0.07 ≤0.05 单位产品废水氨氮排放量* g/t 0.04 ≤10 ≤15 ≤20 单位产品废水COD排放量 g/t 0.04 ≤60 ≤90 ≤120 单位产品废气硫酸雾排放量 g/t 0.04 ≤52 ≤72 ≤92 锰渣产生量（湿基） t/t 0.08 ≤6.8（原料为碳酸锰矿）；≤4.9（原料为二氧化锰矿） ≤8.4（原料为碳酸锰矿）；≤6.9（原料为二氧化锰矿） ≤10.6（原料为碳酸锰矿）；≤7.8（原料为二氧化锰矿） 电解锰渣规范填埋量（湿基） t/t 0.08 ≤5.1（原料为碳酸锰矿）；≤3.7（原料为二氧化锰矿） ≤7.2（原料为碳酸锰矿）；≤5.9（原料为二氧化锰矿） ≤10.1（原料为碳酸锰矿）；≤7.5（原料为二氧化锰矿） 锰渣中水溶性锰含量（干基） % 0.13 ≤0.8 ≤1.2 ≤1.5 阳极泥产生量（干基） kg/t 0.10 ≤50 ≤70 ≤100 碳排放 0.04 单位产品二氧化碳排放量 t/t 1.00 ≤6.7 ≤7.0 ≤7.3 产品特征 0.05 产品合格率（符合YB/T051中相应规格的成分要求） % 0.50 100 ≥98 ≥95 产品中硒含量
（YB/T051 DJMn D级/P级）% 0.50 ≤0.04 ≤0.05 ≤0.06 清洁生产管理 0.11 环境法律法规标准* 0.40 符合国家和地方有关环境法律、法规，近3年无重大环境违法违规行为；污染物排放达到国家和地方排放标准；满足环境影响评价、环保“三同时”制度和排污许可证管理要求；符合国家和地方相关产业政策，不使用国家和地方明令淘汰或禁止的落后工艺和装备；锰渣库选址、建设、运行、封场、土地复垦的污染控制和环境管理满足GB 18599—2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》要求 清洁生产组织、管理及实施* 0.20 设有清洁生产管理部门和至少1名环境类大专及以上学历专职管理人员；制定有清洁生产工作规划；每年至少实施一项节能减排相关改造方案 生产工艺用水管理* 0.10 安装三级计量仪表，主要用水点位制定定量考核制度 固体废物处理处置 0.10 根据《危险废物规范化管理指标体系》开展综合评估，且评估结果为达标；阳极泥按排污许可证和环评要求严格执行 节能管理 0.10 按国家规定要求，组织开展节能评估与能源审计工作；能源计量器具配备率符合GB 17167—1997《用能单位能源计量器具配备与管理通则》三级计量要求 环境信息公开 0.10 按照排污许可证规定的信息公开要求定期开展信息公开 注：*为限定性指标。
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表 4 企业Ⅰ级清洁生产水平得分及差距情况
Table 4. Score and gap of grade I cleaner production level of enterprises
一级指标 标准分值 企业得分 差距分析 企业1 企业2 企业3 生产工艺及装备 22 13.64 14.52 11.00 电解槽未架空安装；阴极板出槽方式、钝化/清洗装备未设置刷沥、槽液回收；
钝化工艺仍采用重铬酸钾钝化；氨气未设置处理设施能源消耗 5 0.00 5.00 0.00 直流电耗偏高 水资源消耗 12 12.00 7.80 7.80 取水量偏高 原/辅料消耗 7 4.20 0.00 4.20 二氧化硒消耗量普遍略高 资源综合利用 14 11.62 2.38 2.38 锰渣无害化处置率及综合利用率低 污染物产生与排放 20 15.80 9.20 4.40 污染物产生量高，电解锰渣未经过无害化处理后规范填埋，
锰渣中水溶性锰含量（干基）偏高碳排放 4 4.00 4.00 0.00 个别企业因锰矿品位低、能耗高，导致碳排放量偏高 产品特征 5 5.00 5.00 0.00 无 清洁生产管理 11 11.00 11.00 11.00 无
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表 5 企业1清洁生产改造方案建议
Table 5. Suggestion of cleaner production transformation program for Enterprise 1
关键节点 评价指标 指标现状 清洁生产改造技术或措施 生产工艺
与装备阴极板出槽方式 出槽、入槽采用天车夹具吊装 出入槽实施自动化装备配置挟带液刷沥设施，
实现阴极板挟带液原位回收钝化工艺 重铬酸钾钝化工艺 实施免钝化、无铬钝化工艺技术[29] 钝化/清洗装备 利用固定钝化槽集中钝化 采用具有刷沥、槽液回收的钝化设施，或者
实际操作中增加悬停工艺剥离方式 采用人工辅助机械剥离 采用自动剥离机 能源消耗 直流电耗 6 076 kW∙h/t 低效电机、变压设备淘汰升级；电解槽综合节能技术 原/辅料消耗 二氧化硒单耗 1.11 kg/t 强化工艺过程管控；采用硒的自动添加新装置[30] 资源综合利用 电解锰渣综合利用率 20% 作为骨料应用于水泥生产或制砖原材料 污染物产生与排放 废水及污染物产生量 电解锰工艺废水全过程控制技术[29] 单位产品废气硫酸雾排放量 56 g/t 加强管理，及时补充酸雾吸收塔碱性吸收液 锰渣中水溶性锰含量（干基） 1.2% 滤饼残液界面置换回收技术[29]
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