鉛蓄電池行業(yè)廢氣重金屬污染物(鉛)治理技術(shù)優(yōu)化*

鄧林　吳俊鋒　任曉鳴　凌虹　王向華

(江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院，江蘇省環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　南京 210036)

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鉛蓄電池行業(yè)廢氣重金屬污染物(鉛)治理技術(shù)優(yōu)化*

鄧林吳俊鋒任曉鳴凌虹王向華

(江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院，江蘇省環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室南京 210036)

摘要結(jié)合江蘇省鉛蓄電池行業(yè)環(huán)保現(xiàn)狀，立足現(xiàn)有企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和廢氣治理技術(shù)，在綜合考慮投資成本、技術(shù)穩(wěn)定性、技術(shù)實(shí)施難易度等多方面因素的基礎(chǔ)上，提出經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行的廢氣重金屬污染物(鉛)治理技術(shù)優(yōu)化方案，建立優(yōu)化方案信息庫，促進(jìn)企業(yè)廢氣治理技術(shù)的提升，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)建立良好、可持續(xù)發(fā)展道路。

關(guān)鍵詞鉛鉛蓄電池廢氣重金屬污染物廢氣治理技術(shù)

0引言

目前我國已成為全世界最大的鉛蓄電池生產(chǎn)國和最主要出口國之一，鉛蓄電池產(chǎn)量超過世界總量的四分之一。但在鉛蓄電池行業(yè)高速發(fā)展的背后，由于入行門檻低，造成同時(shí)存在小企業(yè)占絕大部分、行業(yè)監(jiān)管乏力、自動(dòng)化程度低、工藝和設(shè)備落后、環(huán)保設(shè)施投入不足、環(huán)境污染嚴(yán)重、職業(yè)衛(wèi)生管理缺失、回收再利用率低、再生鉛技術(shù)水平低等一系列的問題，隨之引發(fā)的以血鉛為代表的重金屬污染問題已引起社會(huì)民眾的高度關(guān)注，有些地區(qū)甚至還引發(fā)了民眾群體事件，影響到了社會(huì)的穩(wěn)定。

鉛蓄電池行業(yè)主要的環(huán)境污染集中在鉛冶煉、極板制造、極板化成等工段，近年來內(nèi)化成工藝的廣泛使用大大的減少了鉛蓄電池生產(chǎn)中廢水排放對(duì)環(huán)境的影響。相對(duì)廢水環(huán)境污染問題而言，環(huán)境空氣的流動(dòng)性和復(fù)合型污染更為復(fù)雜，使得廢氣特別是含鉛廢氣的環(huán)境污染問題成為關(guān)注的焦點(diǎn)。

本文結(jié)合江蘇省鉛蓄電池行業(yè)環(huán)?，F(xiàn)狀，立足現(xiàn)有企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和廢氣治理技術(shù)，在綜合考慮投資成本、技術(shù)穩(wěn)定性、技術(shù)實(shí)施難易度等多方面因素的基礎(chǔ)上，提出經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行的廢氣重金屬污染物(鉛)治理技術(shù)優(yōu)化方案，建立優(yōu)化方案信息庫，促進(jìn)企業(yè)廢氣治理技術(shù)的提升，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)建立良好、可持續(xù)發(fā)展道路。

1先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備優(yōu)化方案

先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備是行業(yè)前進(jìn)和發(fā)展的動(dòng)力，是行業(yè)整體提升的必經(jīng)過程。在環(huán)境治理方面屬于源頭控制技術(shù)，是污染物治理技術(shù)中首先推薦使用的方式之一。近年來隨著鉛蓄電池行業(yè)的迅速發(fā)展，先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備層出不窮。結(jié)合技術(shù)穩(wěn)定性、適應(yīng)性、投資成本等因素，本文重點(diǎn)論述連鑄連軋板柵制造工藝、冷切機(jī)鉛粒制造技術(shù)以及板柵分板、刷片、疊片一體化技術(shù)的使用。

1.1連鑄連軋板柵制造工藝

板柵制造工段一直是鉛蓄電池行業(yè)生產(chǎn)中的重要污染環(huán)節(jié)之一。目前國內(nèi)廣泛采用的板柵制造技術(shù)為重力澆鑄技術(shù)，即：鉛錠在熔鉛爐中加熱融化、注入模具冷卻凝固成型得到單個(gè)的板柵，產(chǎn)出的板柵再經(jīng)過打磨、澆注零件等工序形成最終的板柵，此過程會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)量鉛煙和鉛塵。

連鑄連軋板柵制造屬于連續(xù)板柵制造技術(shù)，該技術(shù)采用特定的連鑄連軋技術(shù)和設(shè)備制造出連續(xù)鉛帶，再將連續(xù)鉛帶通過不同切/拉(模具)設(shè)備，然后將鉛帶擴(kuò)張制備成有特定網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的連續(xù)板柵。目前連鑄連軋生產(chǎn)線主要為國外采購，國產(chǎn)化比例較低，投資費(fèi)用千萬元以上。

連鑄連軋板柵制造技術(shù)和重力澆鑄板柵制造技術(shù)工藝對(duì)比詳見表1。

表1　連鑄連軋板柵制造技術(shù)和重力澆鑄板柵制造技術(shù)對(duì)比

由表1可知，連鑄連軋板柵制造技術(shù)不僅能提升產(chǎn)品的性能，還能有效的減少板柵制造過程對(duì)環(huán)境的影響。首先，連鑄連軋板柵制造技術(shù)生產(chǎn)出的板柵厚度薄，因此減少了鉛的使用量；其次，減少了熔鉛的停留時(shí)間即減少了鉛煙的產(chǎn)生量、無需表面平整打磨過程減少了煙塵的產(chǎn)生環(huán)節(jié)；最后，生產(chǎn)效率的提高和低廢品率，減少了含鉛固廢的產(chǎn)生。

工信部2011年發(fā)布的《電池行業(yè)清潔生產(chǎn)實(shí)施方案》(工信部[2011]614號(hào))要求：“推動(dòng)電池行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，重點(diǎn)支持連鑄連軋板柵制造工藝”。工信部和環(huán)保部2012年第18號(hào)公告《鉛蓄電池行業(yè)準(zhǔn)入條件》中又明確要求：“新建、改擴(kuò)建項(xiàng)目如采用重力澆鑄板柵工藝最遲于2013年12月31日前實(shí)現(xiàn)集中供鉛(指一臺(tái)熔鉛爐至少為兩臺(tái)以上鑄板機(jī)供鉛)”。

1.2冷切機(jī)鉛粒制造技術(shù)

除了板柵制造外，鉛粉制造工段也是鉛蓄電池行業(yè)的重污染環(huán)節(jié)之一。常用的鉛粉制造技術(shù)描述如下：首先將鉛錠在熔鉛爐中熔化，控制鉛液的溫度在400～450 ℃之間，已熔的鉛液經(jīng)出料口自動(dòng)流入鑄鉛球機(jī)，從鑄鉛球機(jī)中得到鉛球，制得的鉛球再經(jīng)過鉛粉機(jī)的研磨和氧化而形成鉛粉。

冷切機(jī)鉛粒制造技術(shù)直接采用冷切機(jī)設(shè)備將鉛錠切成鉛粒，因此減少了常用鉛粉制造技術(shù)的前半段熔鉛和制鉛粒的過程，也就減少了鉛煙和鉛塵的產(chǎn)生量，屬于污染物源頭控制技術(shù)。冷切機(jī)設(shè)備鉛粉制造工藝與常用鉛粉制造工藝流程對(duì)比詳見圖1。

目前冷切機(jī)設(shè)備國產(chǎn)化程度較高，一般投資在幾十萬元左右，設(shè)備安裝簡(jiǎn)便、使用簡(jiǎn)易、適應(yīng)性強(qiáng)。

1.3分板、刷片、疊片一體化技術(shù)

分板、刷片、疊片三個(gè)工段生產(chǎn)過程由于極板運(yùn)

輸、物料起落操作產(chǎn)生一定量的鉛塵，由于操作度較為頻繁，此部分運(yùn)輸和操作過程對(duì)鉛塵的收集效率不高，因此造成的環(huán)境污染也不可忽視。分板、刷片、疊片三個(gè)工段前后相連，將三個(gè)工段作為一個(gè)整體設(shè)計(jì)，實(shí)施密閉式作業(yè)可以大大增強(qiáng)鉛塵收集率和處理率。此部分技術(shù)難點(diǎn)在于三個(gè)工段的良好銜接、人工部分和自動(dòng)化部分的銜接、確保生產(chǎn)效率。該技術(shù)需要根據(jù)車間布置、生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備和工藝自動(dòng)化程度等各個(gè)企業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行，國產(chǎn)化程度高，實(shí)施費(fèi)用從幾十萬元至幾百萬元不等。

圖1　常用鉛粉制造工藝及冷切機(jī)設(shè)備鉛粉制造工藝流程對(duì)比

2鉛閉路循環(huán)和再利用優(yōu)化方案

鉛閉路循環(huán)理念屬于先進(jìn)的清潔生產(chǎn)管理理念，重點(diǎn)關(guān)注鉛流出企業(yè)外的環(huán)節(jié)，其核心是生產(chǎn)過程的自動(dòng)化以及鉛在整個(gè)企業(yè)內(nèi)部的循環(huán)再利用問題，減少流出環(huán)節(jié)和流出量。該理念的提出推進(jìn)了整個(gè)行業(yè)設(shè)備自動(dòng)化和密閉性的發(fā)展，推動(dòng)企業(yè)采用先進(jìn)生產(chǎn)工藝和采取高效的管理體制。

在鉛閉路循環(huán)和再利用方面，國內(nèi)外現(xiàn)狀對(duì)比情況詳見表2。

表2　國內(nèi)外在鉛閉路循環(huán)和再利用方面的現(xiàn)狀情況對(duì)比

3高效末端治理技術(shù)優(yōu)化方案

為了控制生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，高效的末端治理技術(shù)是必不可缺的，因此先進(jìn)、高效的末端治理技術(shù)研究一直是污染物治理的主要發(fā)展方向之一。

3.1合理恰當(dāng)?shù)氖占吞幚砑夹g(shù)的選擇

鉛蓄電池行業(yè)含鉛廢氣主要以鉛煙和鉛塵的形式存在，由于鉛煙和鉛塵如密度、濃度等特性存在著明顯的差異，有針對(duì)性的采取廢氣收集和處理技術(shù)，提高效率，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面取得最優(yōu)化。例如裝配工段的前半段焊接產(chǎn)生的主要污染物為鉛煙，而后半段總裝產(chǎn)生的主要污染物則為鉛塵，若將整個(gè)裝配工段作為一個(gè)整體設(shè)計(jì)廢氣處理系統(tǒng)，處理效果不太理想。

總體來說，熔鉛爐、焊接槍產(chǎn)生的主要污染物類型為鉛煙；打磨、裝配、運(yùn)輸?shù)裙ざ萎a(chǎn)生的主要污染物類型為鉛塵。若混合處理，由于鉛煙和鉛塵密度差異大，氣流不穩(wěn)定，會(huì)對(duì)處理設(shè)施的處理效率造成較大影響，不能得到穩(wěn)定高效的處理效果。對(duì)于煙氣氣流量差異較大的兩股廢氣、彎管設(shè)置較多、工藝線較長(zhǎng)、工位點(diǎn)數(shù)多的情況，應(yīng)注意分級(jí)分段收集和處理，確保氣流的流暢，以保證處理設(shè)施的良好處理工況。

3.2關(guān)注治理設(shè)施的穩(wěn)定性及次生污染問題

目前常用的含鉛廢氣污染物治理方案包括：濕法噴淋、水浴、布袋、靜電、濾筒和高效細(xì)顆粒過濾網(wǎng)技術(shù)。其中濕法噴淋和水浴處理設(shè)施運(yùn)行的穩(wěn)定性較差，若用于處理微小細(xì)顆粒物不僅不能收到滿意的處理效果，還可能將廢氣中的含鉛顆粒轉(zhuǎn)移到廢水中，造成次生污染，加大處理的難度和成本。

應(yīng)定期關(guān)注廢氣處理系統(tǒng)的處理效率，設(shè)置必要的監(jiān)控設(shè)備，定期進(jìn)行清理和保養(yǎng)。持續(xù)穩(wěn)定的保證處理設(shè)施的處理效率是鉛蓄電池行業(yè)廢氣處理關(guān)注的重點(diǎn)。

3.3高效多級(jí)處理技術(shù)的實(shí)施

鉛蓄電池行業(yè)廢氣重金屬污染物處理技術(shù)分為一級(jí)處理、二級(jí)處理、三級(jí)處理、多級(jí)處理。目前國內(nèi)絕大部分企業(yè)采取的是二級(jí)處理方式，一般采用噴淋/水浴+布袋/濾筒的二級(jí)處理方式居多，采取二級(jí)處理方式后，在環(huán)保設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，廢氣排放濃度基本能達(dá)到《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 30484—2013)0.5 mg/m3標(biāo)準(zhǔn)限值要求。外資企業(yè)基本采用三級(jí)及以上的高效廢氣處理技術(shù)，采用高效細(xì)顆粒過濾網(wǎng)作為最后一道防線，一般其廢氣排放濃度能穩(wěn)定在0.01～0.02 mg/m3(不足國內(nèi)企業(yè)常規(guī)排放濃度的十分之一)，處理后的尾氣可直接作為新鮮空氣向車間補(bǔ)給。

廢氣高效處理系統(tǒng)是由收集系統(tǒng)(包括管道和風(fēng)機(jī))和過濾系統(tǒng)組成，要想得到高效率的處理效果，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)不可分割的整體。整套系統(tǒng)由專業(yè)的廢氣處理設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)和實(shí)施，目前主要以外資企業(yè)居多，整套系統(tǒng)的價(jià)格根據(jù)廢氣處理量、廠區(qū)平面布置、管線分布等因素價(jià)格在百萬元至上千萬元不等，屬于國際頂級(jí)的廢氣處理技術(shù)，也是行業(yè)未來廢氣處理的發(fā)展方向。

4結(jié)論與展望

我國鉛蓄電池行業(yè)雖然經(jīng)過近幾年的整改和提升，行業(yè)整體水平有一定的提高，長(zhǎng)期存在的問題得到了一定程度的緩解。但整個(gè)行業(yè)長(zhǎng)期累積的一系列問題并沒有得到全面的解決，行業(yè)未能建立良好、可持續(xù)發(fā)展道路。進(jìn)一步推動(dòng)整個(gè)行業(yè)環(huán)保行為的提升，推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展道路仍然任重而道遠(yuǎn)。

*基金項(xiàng)目：江蘇省環(huán)保科研課題項(xiàng)目(2013011)。

作者簡(jiǎn)介鄧林，女,四川眉山人,博士,高級(jí)工程師,主要研究方向?yàn)榄h(huán)境空氣污染學(xué)。

(收稿日期：2014-12-31)

The Optimization of Heavy Metal Waste Gas Pollution Treatment Technology in Lead Battery Industry

DENG LinWU JunfengREN XiaomingLING HongWANG Xianghua

(JiangsuProvincialAcademyofEnvironmentalScience,JiangsuProvinceKeyLaboratoryofEnvironmentalEngineeringNanjing210036)

AbstractAccording to the current situation of lead battery industry and waste gas treatment technology in Jiangsu Province, this article puts forward the optimization scheme of treatment technology, based on considering investment cost, technology stability and difficulty and sets up database, to promote waste gas treatment technology and help the whole industry to go a good and sustainable development way.

Key Wordsleadlead batteryheavy metal waste gaswaste gas treatment technology