廢鉛蓄電池回收提取氧化鉛粉循環(huán)利用新技術(shù)

【摘 要】主要研究廢蓄電池的循環(huán)利用技術(shù)，采用將廢蓄電池破解、分選后機(jī)械破碎風(fēng)選出鉛膏粉，將鉛膏粉輸入到巴頓鉛粉機(jī)中制造氧化鉛粉，作為蓄電池生產(chǎn)的添加劑循環(huán)使用。

【關(guān)鍵詞】廢蓄電池;回收;循環(huán)利用

1.研究技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)分析

鉛作為蓄電池產(chǎn)品主要生產(chǎn)原材料，隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，其需求量與日俱增。目前行業(yè)內(nèi)普遍采用粗鉛提純后添加合金元素配制合金鉛，作為生產(chǎn)蓄電池板柵、鉛零件、焊接等用鉛，據(jù)中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)鉛酸蓄電池分會(huì)2012年3月對(duì)全行業(yè)不完全統(tǒng)計(jì)，全行業(yè)年度消耗合金鉛的總量應(yīng)為165萬(wàn)噸。僅行業(yè)需求既為本項(xiàng)目產(chǎn)品提供了極為廣闊的市場(chǎng)空間。

由于我國(guó)已探明的鉛資源儲(chǔ)備礦藏相對(duì)貧乏，大量的鉛及其鉛礦依賴進(jìn)口，鉛工業(yè)原料對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的依賴程度越來(lái)越高，我國(guó)存在的后備資源不足的問(wèn)題日益顯現(xiàn)。廢鉛蓄電池的回收利用必將成為當(dāng)前與今后解決鉛資源問(wèn)題的重要途徑。該研究課題的市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)化有著及其廣闊的市場(chǎng)空間。

由生產(chǎn)、使用、流通等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢鉛蓄電池對(duì)環(huán)境造成的影響也是難以忽視的。結(jié)合我國(guó)建設(shè)社會(huì)主義和諧社會(huì)的實(shí)際需要，對(duì)廢鉛蓄電池的回收利用、既降低了生產(chǎn)成本又切實(shí)避免了廢鉛蓄電池對(duì)自然界的污染，保護(hù)了環(huán)境，為促進(jìn)可持續(xù)性發(fā)展起到了積極推動(dòng)作用。因此，《廢鉛蓄電池回收提取氧化鉛粉循環(huán)利用新技術(shù)》的推廣應(yīng)用有著廣闊的市場(chǎng)前景和非?，F(xiàn)實(shí)積極的社會(huì)效益。

2.技術(shù)研究的必要性

鉛蓄電池是鉛的最大用戶，達(dá)總用鉛量的85%以上，廢鉛蓄電池也將越來(lái)越多。如不建立妥善的管理、回收制度和科學(xué)的再生技術(shù)，任其隨意拋置或采用陳舊落后的工藝技術(shù)，由此散發(fā)出的鉛塵、鉛蒸汽、SO2等，將對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重影響以及鉛資源的極大浪費(fèi)。

同時(shí)，再生鉛是實(shí)施鉛工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，其主要理由是：

（1）原生資源（鉛礦）不可再生，會(huì)越開越少，再生資源在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，會(huì)隨鉛消費(fèi)量的增加而增加，為保證鉛工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，必須使鉛金屬進(jìn)入生產(chǎn)——消費(fèi)——再生的良性循環(huán)，這是一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問(wèn)題。

（2）回收再生鉛可節(jié)約能源。根統(tǒng)計(jì)分析報(bào)導(dǎo)：國(guó)外再生鉛較原生鉛節(jié)能已經(jīng)達(dá)到35.7%以上，而國(guó)內(nèi)節(jié)能也有25.1%~31.4%。

（3）回收再生鉛可保護(hù)環(huán)境。以每年再生鉛1萬(wàn)t計(jì)算，若采用鉛柵、鉛膏混合土爐冶煉，又無(wú)收塵設(shè)施，全年就有近1300t的鉛以鉛蒸氣形式排入大氣，而冶煉棄渣也將高達(dá)0.44萬(wàn)t以上，這將嚴(yán)重浪費(fèi)資源以及污染環(huán)境。

由此可見，采用先進(jìn)技術(shù)回收鉛錠和利用先進(jìn)工藝技術(shù)生產(chǎn)氧化鉛粉，建立一定規(guī)模的再生鉛綜合利用工業(yè)既必要且潛力很大，有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

3.廢鉛蓄電池綜合利用現(xiàn)狀與問(wèn)題

我國(guó)已注冊(cè)的現(xiàn)有大小再生鉛冶煉廠320多家，其中只有徐州春興合金有限公司、湖北金澤臺(tái)冶金股份有限公司和上海飛輪有色金屬實(shí)業(yè)公司等3~5家企業(yè)為代表，其生產(chǎn)規(guī)模均每年均在1萬(wàn)t以上，其余再生鉛冶煉企業(yè)年生產(chǎn)均為幾十噸到2000t。大部分再生鉛冶煉企業(yè)規(guī)模較小而且分散，其規(guī)模更小的“地下”冶煉廠達(dá)數(shù)百家。

我國(guó)再生鉛產(chǎn)量的80%以上分布在江蘇、安徽、山東、河北、河南、湖北、湖南等七省。上述省市環(huán)保協(xié)同公安、工商、新聞等部門，幾乎每年都對(duì)數(shù)百家非法冶煉廠依法予以搗毀，然而這些企業(yè)在利益的驅(qū)動(dòng)下，采用打“游擊”捉“迷藏”方式；繼續(xù)非法冶煉廢鉛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用落后的土爐土灶和小反射爐焙燒，鉛柵和鉛膏全部混煉，排出的鉛蒸汽、鉛塵和二氧化硫超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)幾倍甚至幾十倍，全國(guó)每年幾萬(wàn)噸鉛在熔煉過(guò)程中流失掉，嚴(yán)重污染環(huán)境。

就全世界而言，廢鉛蓄電池均通過(guò)火法或濕法或干濕聯(lián)合法回收再生鉛或精鉛。各國(guó)再生鉛工業(yè)水平不一致，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的再生量和回用技術(shù)水平較高，再生鉛的產(chǎn)量，約占鉛總產(chǎn)量的65%，美國(guó)高達(dá)76.2%，且基本消除環(huán)境污染；發(fā)展中國(guó)家較低，低于30%，我國(guó)為17.5%，鉛回收率也低，一般為80%~85%，低的只有50%左右。

就工廠規(guī)模而言，發(fā)達(dá)國(guó)家再生鉛工廠年產(chǎn)最低在2萬(wàn)t以上，低于此規(guī)模的條件關(guān)停，美國(guó)的再生鉛工廠年產(chǎn)量平均高達(dá)7萬(wàn)t以上。我國(guó)廢鉛蓄電池再生鉛廠近300家，萬(wàn)噸以上的屈指可數(shù)，工藝上主要采用傳統(tǒng)的小反射爐、鼓風(fēng)爐和沖天爐，一些小企業(yè)，個(gè)體戶甚至采用原始的土窯、土爐冶煉，無(wú)煙塵處理。其突出問(wèn)題是：發(fā)展中國(guó)鉛回收率低，為70%以下；發(fā)達(dá)國(guó)家高達(dá)95%以上，發(fā)展中國(guó)家綜合利用率低，能耗高，一般為550kg標(biāo)煤/t鉛，發(fā)達(dá)國(guó)家為175kg標(biāo)煤/t鉛。就技術(shù)工藝而言，發(fā)達(dá)國(guó)家主要采用機(jī)械破碎分選和對(duì)含硫鉛膏進(jìn)行脫硫等預(yù)處理，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)。上述工藝技術(shù)既減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又減少了進(jìn)爐的物料量，提高了爐料的鉛品位，從而減少了煙氣量、棄渣量、能耗、二氧化硫排放量，提高鉛回收利用率、工效和產(chǎn)品質(zhì)量。近10近來(lái)，我國(guó)鉛再生工業(yè)也取得了顯著進(jìn)展，再生鉛產(chǎn)量在迅速長(zhǎng)，但從總體水平看，再生鉛的規(guī)模小，技術(shù)和裝置落后，資源回收率低，環(huán)境污染嚴(yán)重，與國(guó)際先進(jìn)水平相比差距較大。

4.典型廢鉛蓄電池的組成

廢鉛蓄電池主要有板柵、鉛零件和鉛膏及塑料外殼組成。板柵、鉛零件重量占50%，鉛膏占47%，塑料占3%。板柵和鉛零件由金屬Pb（93%）和少量金屬銻（6%）合金制成；鉛膏主要以PbSO4、PbO2形式存在，還有少量PbO和Pb；塑料外殼為聚丙烯及聚氯乙烯等。

5.關(guān)鍵技術(shù)

項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)是廢蓄電池經(jīng)破碎、機(jī)械分選出的鉛膏生產(chǎn)氧化鉛粉工藝技術(shù)，該技術(shù)設(shè)備是購(gòu)置碾式破碎機(jī)，通過(guò)技術(shù)改造在碾式破碎機(jī)的四周，開200mm長(zhǎng)150mm高的出粉口，出粉口之間間隔300mm~400mm的距離，在廢鉛膏進(jìn)料口鼓入空氣，破碎機(jī)出粉口連接兩級(jí)旋風(fēng)分離器，其帶鉛粉的空氣流在旋風(fēng)分離器中將大顆粒沉下，與下一級(jí)的袋式除塵器收集的鉛粉一起通過(guò)螺旋輸送機(jī)輸送至巴頓制粉機(jī)制造氧化鉛粉。

巴頓制粉機(jī)是使用氣相氧化法制造氧化鉛粉，首先在450度的高溫下將鉛熔化成鉛液，將此鉛液與以上制取的鉛膏粉和空氣導(dǎo)入氣相氧化室，通過(guò)室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，將熔融鉛液攪拌成細(xì)小的霧滴，使鉛液、鉛膏粉和空氣充分接觸，進(jìn)行混合氧化生成大部分是氧化鉛的鉛粉。再將鉛粉吹入旋風(fēng)沉降器，以便降溫并沉降較粗的鉛粉，最后在布袋過(guò)濾器中分離出細(xì)粉。

巴頓制粉機(jī)生產(chǎn)效率較高，整個(gè)系統(tǒng)有自動(dòng)溫度控制，每小時(shí)可生產(chǎn)出365~410kg鉛粉。生產(chǎn)的鉛粉規(guī)格為：視密度1.2~1.8g/cm2，單質(zhì)金屬含量20%~30%，鉛粉中粒徑大于45μm的微粒平均小于1%。顆粒形狀為球狀，球狀顆粒的表面為PbO、Pb3O4，球芯含未氧化的游離鉛。

鉛粉是很細(xì)的粉末，尺寸都是用微米表示。鉛粉機(jī)工作時(shí)不斷向轉(zhuǎn)筒內(nèi)鼓入空氣，鼓入空氣有兩個(gè)作用：一方面不斷地輸入氧氣，另一方面排出的空氣帶走產(chǎn)品鉛粉和多余的熱量。

生產(chǎn)中主要通過(guò)鉛粉的氧化度、視密度、吸水率、吸酸值等參數(shù)來(lái)衡量和控制鉛粉的質(zhì)量。球磨機(jī)生產(chǎn)的鉛粉質(zhì)量受筒體內(nèi)鉛球的載荷、溫度、進(jìn)風(fēng)量、風(fēng)壓、濕度和環(huán)境狀況等多種因素的影響。鉛粉的技術(shù)指標(biāo)是氧化度、視密度、吸酸值。

6.技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

廢鉛膏在較低的溫度下制取氧化鉛粉是項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)，該工藝的創(chuàng)新，使廢蓄電池避免了高溫（高于1000度）冶煉過(guò)程，能耗低，處理1噸廢蓄電池與國(guó)際先進(jìn)水品相比將節(jié)約標(biāo)煤170Kg，該技術(shù)除分解的廢蓄電池板柵、鉛零件再熔化需耗用部分能源外，其余的項(xiàng)目工序耗能極低。

項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)之二是廢蓄電池鉛膏與熔化的純鉛液混合制取氧化鉛粉，其最佳的混合比例為7:3，純鉛的熔化溫度為450℃，以上比例混合制取氧化鉛粉時(shí)，氧化鉛粉的技術(shù)指標(biāo)能滿足蓄電池生產(chǎn)的需要，所制造的蓄電池經(jīng)檢驗(yàn)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了GB/T5008.1《起動(dòng)用鉛蓄電池技術(shù)條件》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

7.技術(shù)工藝路線

7.1拆解廢蓄電池

將廢蓄電池拆解，拆解后分選出項(xiàng)目處理的含鉛物質(zhì)鉛零件、廢極板，其余電池槽、泥渣、廢隔板、廢電解液等出售給外單位。

7.2廢極板的處理

分選出的蓄電池廢極板，使用極板分選機(jī)以篩選出板柵和鉛膏，板柵與鉛零件在低溫450度左右重熔，重熔后的鉛可用于鑄造蓄電池板柵和鉛零件。分選出的鉛膏進(jìn)入下道工序碾式破碎機(jī)、巴頓制粉機(jī)進(jìn)一步處理，制造氧化鉛粉。

7.3廢鉛膏制造氧化鉛粉

（1）碾式破碎機(jī)破碎：將分選出的廢蓄電池鉛膏輸入到碾式破碎機(jī)破碎，破碎機(jī)連接兩級(jí)旋風(fēng)分離器，在旋風(fēng)分離器中沉降大顆粒的廢鉛膏，含廢鉛膏的氣流通過(guò)旋風(fēng)分離器后輸入到袋式除塵器，袋式除塵器進(jìn)一步回收廢極板鉛膏，同時(shí)又滿足了環(huán)境保護(hù)的需要。兩級(jí)選粉分離器沉降大顆粒鉛膏粉與袋式除塵器收集的廢蓄電池鉛膏，通過(guò)螺旋輸送機(jī)輸送到廢鉛膏儲(chǔ)存?zhèn)}，下一步輸送到巴頓制粉機(jī)制造氧化鉛粉使用。

（2）巴頓制粉機(jī)制造氧化鉛粉，蓄電池生產(chǎn)循環(huán)使用：將純鉛在450度左右熔化，熔化的鉛液與儲(chǔ)存的廢蓄電池鉛膏粉按3:7的重量百分比一同送入巴頓制粉機(jī)制造氧化鉛粉。其氧化條件是三成比例的純鉛首先氧化，氧化放出大量的熱量，將廢鉛膏氧化。最終將純鉛和廢鉛膏全部氧化成蓄電池生產(chǎn)使用的氧化鉛粉。

8.結(jié)論

本技術(shù)將廢蓄電池拆解、分選后，采用機(jī)械法生產(chǎn)添加劑，在蓄電池生產(chǎn)時(shí)循環(huán)使用，既降低了能耗又切實(shí)避免了傳統(tǒng)再生鉛對(duì)自然環(huán)境的污染。項(xiàng)目技術(shù)方案具有可行性、創(chuàng)新性和新穎性。該技術(shù)不需用高溫冶煉，減少了原煤浪費(fèi)，減少了對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體的危害，節(jié)約成本，效益高，有利于社會(huì)穩(wěn)定和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。