锰冶炼厂化验室设计

王邕舟

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410000）

随着我国重工业的不断发展，不论是传统钢铁、有色工业，还是新兴的电子、电池工业，都对锰和其相关产品有越来越大的需求。我国锰冶炼厂，也都朝着规模巨大化，产品多元化和节能化发展。作为锰冶炼厂核心系统的试化验室，承担着原料质检，中间控制分析，合格产品质量检测以及工艺优化试验探索的重任，有不少锰冶炼厂甚至将化验室与中控楼办公室各并在同一栋楼，可见其重视程度。因此，化验室应设计合理、严谨、有效。

1 化验室的工艺布置

（1）化验室布局。试化验室从功能上，分为车间化验室和中心化验室。中心化验室的选址，应该远离噪声、震源，但也不宜离生产主流程过远[1]。此外，还需考虑风向问题，特别是设计在和中控楼同楼的化验室，应考虑各方面因素，做到既不受外界干扰，也不污染外界。

试化验室的内部布局，也应该合理而高效[2]。一般来说，锰冶炼厂的化验楼设置2-3层，分为样品准备间，化验分析间和辅助间三个部分。样品准备间一般设置在一楼，既便于送样，又不污染其他单位。化验分析间和各种辅助间视情况分布于各楼层。净化除尘区域建议设置在楼顶。以贵州某大型锰冶炼厂为例，化验楼与办公楼对称布置，中间以连廊连接，联系紧密，又有分区。一楼设置有男女更衣室、消防控制室、维修间、试剂室和玻璃仪器室、制样室两间，乙炔室和氧气室各一间。乙炔室和氧气室均做防爆处理，分别布置于原子吸收室和高温室正下方，如此气体管道路线最短。如图一所示，化验中心二楼配置有化学分析室、分析仪器室、精密天平室、高温室、样品储藏室等。值得一提的是，精密天平室必须远离电梯，上下四周房间不得有振动仪器且保持恒温。此外，需视情况预留一定数量的实验室，且其水电通风配套齐全，以备探索性试验或其他用途之需。如图1。

图1 贵州省某冶炼厂化验中心二楼

（2）化验室检测仪器。化验室的仪器配置根据工艺要求、检测频率、质量标准等条件进行选择。原、辅料，产品不同也会导致配置仪器的差别。例如，电解金属锰的原料可为菱锰矿或者二氧化锰矿，其中碳、硫等杂质含量就有很大区别，又如，产品如果是电池用电解二氧化锰，就必须配置电池测试系统、压实密度仪和振实密度仪等专用仪器。

锰行业普遍采用湿法浸出-净化-电解或蒸发生产产品，对工艺要求控制非常严格，但是不必每项样品都送至中心化验室检测。例如电解二氧化锰浸出液的酸度可以在车间化验间用pH试纸、pH计或者滴定现场得出结果；净化液中的K、Fe元素可以通过现场电位测定法和铁氰化钾溶液比色法快捷检测；产品的粒度、水分也可以用手持激光粒度仪和物理方法得出结果。

中心化验室所需配置的仪器，则是现场无法准确测试出，或者对检测环境有要求的大型仪器。此类仪器分为试样制备用：如破碎缩分联合制样机、三头研磨机、台式钻床等；分析化验用：如原子吸收分光光度计、电感耦合等离子体光谱仪(ICP)、原子荧光仪、极谱仪、电位计等；辅助设备及净化设备：如电子分析天平、马弗炉、通风柜、喷淋酸雾净化塔、除尘塔等。

有条件的中心化验室可配置扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪（XRD）等高端设备，使得原料和产品微观、定量、深度分析能够在本厂内快捷的进行。

（3）化验室的水、电、暖通设计。化验室的给排水分为两部分，一为生活办公用水，二为化验用水。生活用水从全厂生活水管网接入，而化验用软化水，则从锅炉房接入各分析室终端用水点，或者考虑在纯水间设置一个点统一使用。此外，化验室还应配置一台超纯水机，得到导电率能达到1us/cm的超纯水以供标准液制备或特殊仪器所需。化验室所排污水可能具有酸碱性并含超标铅、锌、铜、锰等金属离子，需收集后送污水处理系统。

化验室可以考虑单独的供配电系统以保证精密进口设备的稳定工作。各分析光谱室、ICP室、办公室需要接入电话及网络，值班室、数据处理室、天平室、样品室需要接入电话。化验室的仪器大多用220V电压且功率不大，而且一般无设备基础，放置灵活，需要供配电专业整体考虑电力供给和插座与网络接口。

完善的通风系统在化验室的使用中十分关键[3]。样品制备系统有金属粉尘及高温气体产生，需考虑通风罩及净化设施进行集中处理；火法试金室、高温室有高温酸气产生，需考虑通风罩及净化设施进行集中处理；化学分析室、标准液配置室有稀酸气体产生，需考虑通过通风柜集中至楼顶净化塔处理。通风柜风量为600-1900m3/h ，每个通风罩风量为400-1200m3/h。各房间视要求增设壁式轴流风机进行通风。值得一提的是，潮湿地区的化验室有必要考虑除湿设施，以免影响设备运转，缩短仪器寿命。

2 存在的问题及建议

（1）化验室工作有不少强酸强碱和高温操作环境，必须配置喷淋洗眼器和紧急医疗处理设施并加强对化验人员的安全培训，做到提前预防，有效处理。

（2）随着化验技术的不断进展，先进的自动采样系统和在线检测仪器针被越来越多的企业运用。一来可以节省人力，把操作危险降到最低，二来杜绝了人工操作误差，得到的数据更为客观和准确。

以国内某厂生产的液体自动取样器为例：一次采样器通过蠕动泵从取样点采集水样，预处理装置通过压滤方式去除水体的固体杂质，使得待测水样澄清，便于输送；然后一次采样器发送启动信号给二次采样器，通过蠕动泵采集预处理后的水样到二次采样器样液杯中，存储的水样可以供一台或多台仪器进行分析。输出电路通过光电隔离将运行状态等信号转换成模拟信号、数字信号或开关信号传送给外接的设备以便对被测参数进行远程监控。