廢舊蓄電池中再生鉛資源的回收利用

李 敏，劉 毅，朱東方，薄新黨，王宏力

(1.河南省醫(yī)藥設(shè)計(jì)院有限公司，河南鄭州 450053;2.河南省化工研究所有限責(zé)任公司，河南鄭州 450052;3.河南化工職業(yè)學(xué)院，河南鄭州 450042)

鉛作為主要的金屬原材料，被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多方面，鉛工業(yè)作為資源和能源高消耗的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，是以不可再生的自然資源為代價(jià)的。雖然我國(guó)鉛儲(chǔ)量居世界前列，但過(guò)度開采及勘察的滯后，鉛礦資源短缺現(xiàn)象日益嚴(yán)重，資源的安全保障問題已成為急需考慮和解決的問題。

蓄電池用鉛量占鉛總消耗量的75%以上，蓄電池行業(yè)發(fā)展成為帶動(dòng)鉛消耗的主要因素，其報(bào)廢鉛酸蓄電池的增加量也將隨著蓄電池用量的增加而相應(yīng)的增加。目前，我國(guó)每年報(bào)廢蓄電池量已達(dá)150萬(wàn)t以上，我國(guó)鉛酸蓄電池總質(zhì)量的60% ～64%為鉛，報(bào)廢鉛酸蓄電池中鉛的資源為100萬(wàn)t左右，發(fā)展再生鉛工業(yè)前景廣闊。由于我國(guó)再生鉛工業(yè)產(chǎn)量和技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距很大，因此，加快再生鉛資源綜合利用工程技術(shù)的開發(fā)和建設(shè)是十分必要和迫切的。

1 國(guó)內(nèi)鉛回收工業(yè)的現(xiàn)狀及存在的問題

我國(guó)再生鉛工業(yè)從20世紀(jì)50年代起步，在近十年來(lái)取得了顯著進(jìn)展，2011年底再生鉛產(chǎn)能為559.26萬(wàn) t，產(chǎn)量135萬(wàn) t，已初步形成獨(dú)立產(chǎn)業(yè);但從總體水平看，再生鉛企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小、技術(shù)落后、耗能高、鉛回收率低、污染嚴(yán)重、金屬回收率和綜合利用率低。全國(guó)有近300家廢鉛蓄電池再生鉛廠，單套裝置生產(chǎn)能力從幾十噸到上千噸不等，萬(wàn)噸以上的僅12家。小企業(yè)工藝上主要采用傳統(tǒng)的小反射爐、鼓風(fēng)爐和沖天爐等熔煉工藝，板柵和鉛泥一起混煉，基本上未經(jīng)預(yù)處理工藝;有些企業(yè)甚至采用原始的土窯土爐冶煉，廢酸和煙氣的無(wú)組織排放使鉛和SO2對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重。有資料表明［1］，再生鉛和原生鉛比較，在能耗、水耗、廢物排放及環(huán)境保護(hù)方面具有較大的優(yōu)勢(shì);每生產(chǎn)1 t再生鉛節(jié)能659 kg標(biāo)煤、節(jié)水235 m3、減少固體廢物排放128 t、少減排SO20.03 t，因而生產(chǎn)成本較低，據(jù)測(cè)算，再生鉛生產(chǎn)成本比原生鉛低38%。

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，其中汽車、通信、電力、交通和計(jì)算機(jī)等行業(yè)成為中國(guó)高成長(zhǎng)的行業(yè)，這些行業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了鉛酸蓄電池工業(yè)發(fā)展，鉛的需求量在以后幾年內(nèi)仍將以較快的速度增長(zhǎng)。鉛酸電池行業(yè)對(duì)鉛的需求2011年是300萬(wàn)t，預(yù)計(jì)到2015年將增加到506萬(wàn)t。

再生鉛的生產(chǎn)主要回收利用廢蓄電池，我國(guó)再生鉛資源量十分龐大，且在逐年增加。2011年我國(guó)鉛酸蓄電池產(chǎn)量已達(dá)14 230萬(wàn)kVA·h，消耗鉛300萬(wàn)t;預(yù)計(jì)到2015年鉛酸蓄電池產(chǎn)量可達(dá)24 000萬(wàn)kVA·h，消耗鉛300萬(wàn)t，報(bào)廢的鉛酸蓄電池也會(huì)相應(yīng)增加。我國(guó)鉛酸蓄電池總質(zhì)量的60%～64%為鉛，按照《十二五再生有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃》，2015年再生鉛產(chǎn)量將由2011年的135萬(wàn)t提高到250萬(wàn)t［2］，因此，再生鉛產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

2 鉛回收的工藝技術(shù)

再生鉛資源主要是廢蓄電池，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家廢蓄電池有三個(gè)主要回收途徑:一是蓄電池制造商負(fù)責(zé)通過(guò)其零售網(wǎng)絡(luò)組織回收;二是依照政府法規(guī)批準(zhǔn)的專門收集鉛酸電池和含鉛廢物回收的強(qiáng)制聯(lián)盟和專業(yè)的回收公司收集廢電池、雜鉛，再交給再生鉛廠;三是經(jīng)批準(zhǔn)，再生鉛廠建立了特定的廢鉛蓄電池回收清除公司。因此發(fā)達(dá)國(guó)家廢蓄電池的回收率基本達(dá)到100%。

相比之下，我國(guó)廢鉛蓄電池回收工作雖然渠道不少，但總的來(lái)說(shuō)還處于一種無(wú)序狀態(tài)。從事廢鉛蓄電池回收的有供銷系統(tǒng)、蓄電池制造企業(yè)(及其銷售網(wǎng))、物資部門的金屬回收公司、再生鉛廠的采購(gòu)隊(duì)伍、個(gè)體專業(yè)戶等。國(guó)內(nèi)目前還沒有一套廢雜鉛回收管理的法規(guī)，尚未建立專業(yè)性廢雜鉛回收的全國(guó)性回收網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)回收工作處于分散經(jīng)營(yíng)狀態(tài);廢蓄電池、廢雜鉛的回收率不到85%。

我國(guó)的再生鉛工業(yè)由于生產(chǎn)規(guī)模小，技術(shù)水平低，絕大部分廠家采用小型反射爐、水套爐冶煉和土爐土窯冶煉;而發(fā)達(dá)國(guó)家采用MA、CX等機(jī)械破碎系統(tǒng)分選，對(duì)含硫鉛膏進(jìn)行脫硫等預(yù)處理技術(shù)，再分別采用火法、濕法、干濕聯(lián)合法工藝回收鉛及其它有價(jià)物質(zhì)，總處理廢蓄電池能力達(dá)到幾百萬(wàn)噸。

2.1 預(yù)處理工藝的選擇

再生鉛預(yù)處理，其目的是將蓄電池中的硬鉛物料、鉛膏物料和有機(jī)物完全分離出來(lái)。國(guó)內(nèi)大多數(shù)再生鉛廠仍采用人工分解的方法，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，作業(yè)環(huán)境差;目前蓄電池全自動(dòng)預(yù)處理技術(shù)主要有美國(guó)和意大利，我國(guó)有多家公司引進(jìn)了美國(guó)MA公司工藝技術(shù)，但該套系統(tǒng)屬20世紀(jì)八九十年代的產(chǎn)品，存在產(chǎn)物分離不徹底、各物料相互夾雜、不便于下道工序作業(yè)的缺點(diǎn)，其次該系統(tǒng)年處理能力只有3萬(wàn)～5萬(wàn)t，僅適合較小規(guī)模投入使用，不宜擴(kuò)大規(guī)模生產(chǎn)。

意大利安吉泰克公司是專門從事再生鉛生產(chǎn)工藝技術(shù)設(shè)備開發(fā)與生產(chǎn)的專業(yè)公司，該公司研發(fā)的產(chǎn)品90%以上出口，其中CX廢舊電池集成系統(tǒng)世界領(lǐng)先，每年該設(shè)備可處理幾百萬(wàn)噸的廢舊蓄電池［3］。CX集成系統(tǒng)設(shè)備性能穩(wěn)定，工藝設(shè)計(jì)合理，自動(dòng)化水平高，能耗低，環(huán)境效益好，技術(shù)不斷改進(jìn)，始終保持著世界領(lǐng)先水平。

該技術(shù)的特點(diǎn):①處理能力大，選擇余地大。其處理能力為5～60 t/h不等，根據(jù)客戶要求選擇而定，特別適合于大型再生鉛廠。②自動(dòng)化水平高。該系統(tǒng)破碎、分選系統(tǒng)集中配置，占地面積小，操作自動(dòng)化程度高，特別適合大規(guī)模處理;③環(huán)保水平高。該系統(tǒng)采用歐美環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，車間和環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施自然配套，環(huán)保效果好;④分離效果好，回收率高。該系統(tǒng)能有效地將帶殼的廢蓄電池?fù)羲橹列∮?0mm的粒度后排出，因而分離徹底，鉛的回收率也大大提高，可達(dá)到99.5%。

2.2 熔煉工藝的選擇

目前，熔煉工藝國(guó)內(nèi)具有先進(jìn)的富氧底吹煉鉛技術(shù)。該技術(shù)能耗低、環(huán)境條件好。在富氧底吹爐煉鉛技術(shù)的基礎(chǔ)上，同時(shí)對(duì)硫進(jìn)行回收制酸，可避免污染環(huán)境。

3 工藝簡(jiǎn)介

廢蓄電池運(yùn)到蓄電池倉(cāng)庫(kù)堆存，經(jīng)分類后，由鏟車運(yùn)往破碎分離工序，用多瓣抓斗行車抓到地倉(cāng)內(nèi)，再?gòu)牡貍}(cāng)內(nèi)抓到膠帶輸送機(jī)上的加料斗，帶殼的廢舊蓄電池由膠帶輸送機(jī)將其提升至錘式破碎機(jī)的加料斗。廢舊蓄電池在其輸送過(guò)程中要經(jīng)過(guò)一穿孔機(jī)，它將蓄電池殼體擊穿，電池中的電解質(zhì)流出，流入到儲(chǔ)槽;破碎后的蓄電池輸送過(guò)程中伴隨的廢電池液由安裝于輸送機(jī)下方的廢液接受槽接受后流入儲(chǔ)槽。儲(chǔ)槽中的廢電解液儲(chǔ)槽用泵輸送往污水處理站進(jìn)行處理。

回收工藝流程詳見圖1。破碎機(jī)采用“鉤型重錘式結(jié)構(gòu)”，能有效地將帶殼的廢舊蓄電池?fù)羲橹列∮?0 mm的粒度后排出，經(jīng)一臺(tái)水平螺旋輸送機(jī)連續(xù)送往水力分選箱，通過(guò)高速高壓水泵的供水壓力以及由于碎料本身各組分的密度差別，使密度大的重質(zhì)部分(即金屬粒子)沉入分級(jí)箱底部，由一臺(tái)螺旋機(jī)取走，經(jīng)洗滌后合格的金屬粒子由叉車送往鉛合金車間，在添加適量的銻粉后生產(chǎn)出鉛銻合金，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)出的浮渣送往富氧底吹爐系統(tǒng)進(jìn)行處理。

圖1 廢舊蓄電池中再生鉛工藝流程示意圖

4 建議

綜合利用鉛廢料，用再生鉛代替原生鉛，降低能源消耗和原生資源消耗。加快再生鉛行業(yè)的技術(shù)改造、兼并重組，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，采用先進(jìn)的工藝技術(shù)和裝備，嚴(yán)格執(zhí)行再生鉛行業(yè)準(zhǔn)入條件和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，并且避免低水平重復(fù)建設(shè)。政府相關(guān)部門制定出雜鉛回收管理的法規(guī)，建立專業(yè)性廢雜鉛回收公司;再生鉛生產(chǎn)企業(yè)和蓄電池生產(chǎn)企業(yè)要建立全國(guó)性回收網(wǎng)絡(luò)。

［1］劉國(guó)峰.工信部鼓勵(lì)再生鉛行業(yè)兼并重組產(chǎn)業(yè)提升空間大［EB/OL］.上海:東方財(cái)富網(wǎng) (2012－3－21)［2012－04－19］.http://finance.eastmoney.com/news/1344，20120321197269774.html.

［2］再生鉛行業(yè)丞待規(guī)范2013年前美國(guó)關(guān)閉所有原生鉛企業(yè)［EB/OL］.沈陽(yáng):中國(guó)礦業(yè)設(shè)備網(wǎng)(2012－4－03)［2012－04－19］.http://www.opoqo.net/news/show－5576.html.

［3］國(guó)外再生鉛技術(shù)發(fā)展［J/OL］.商務(wù)金屬網(wǎng)(2011－08－19)［2012－4－19］.http://www.35metal.com/tech/show－787.html.